采空区煤自燃多参数监测系统的设计与应用

现有的采空区煤自燃监测方式存在监测参数单一、易出现故障、温度测量范围较小、误差较大及维护成本高等问题,根据煤自燃发火的原理及特点,研制了一套采空区煤自燃多参数监测系统。该系统采用分布式光纤原理实现对温度的测量,应用束管监测原理,通过循环分路抽气方式,实现对井下采空区内CH_4、O_2、CO_2、CO相关参数进行连续、在线、就地采集和分析。示范工程实际应用结果表明,该系统可实现对井下采空区多参数的实时自动监测,提高采空区煤自燃发火识别与预警的时效性、准确性及可靠性,提升矿井火灾防治水平。     

采空区煤自燃分布式光纤温度监测预警技术的研究与应用

为了克服一些传统方法对采空区煤自燃温度场监测的不足,提出了一种本质安全、监测范围广泛的采空区煤自燃分布式光纤温度监测预警技术。基于自发后向拉曼散射的分布式温度测量技术,研制出矿用隔爆型分布式光纤测温装置;采用恒温拟合方法和经验公式修正温度误差,提高了检测温度的精确度;开发出采空区煤自燃分布式光纤温度监测预警软件系统,提出在采空区三带范围内将感温光缆采用倒“弓”形的布置方法。试验结果表明:将该系统可实时监测采空区温度场分布及其变化趋势,并实现煤自燃的分级预警和发火位置的判定,对矿井防灭火工作具有重要的指导作用。     

基于多参数监测系统的采空区遗煤自燃监测方案

在介绍采空区遗煤自燃多参数监测系统功能和特点的基础上,通过分析常规放顶煤开采遗煤的散布规律,圈定采空区自燃危险区域,以分布式测温光纤及井下管束为采空区自燃的监测装置,并设计了光缆布置的防护装置,提出了相应监测方案。研究结果表明:所采用的监测装置及系统可对厚煤层开采工作面采空区自燃进行实时有效地监测。     

基于ZigBee的采空区无线自组网测温系统分析

 煤自燃是煤矿重大灾害之一,不仅造成经济损失而且为矿井安全生产埋下重大隐患。采空区是易发生煤自燃的重点区域,因此,对采空区煤自燃进行早期监测显得尤为重要。鉴于采空区的特点,一些常用监测方法较难实施,而利用温度传感器自动监测采空区温度成为较好选择。文章主要介绍了基于ZigBee的无线自组网测温技术于采空区的应用。系统中各测温节点间实现无线通信,并将实时监测的温度信息传输至地面监控中心。通过模拟巷道试验、现场工业试验表明该系统在复杂环境下和设计距离范围内通信稳定,能够准确、较长时间、较大范围对采空区温度进行监测,最终达到对采空区煤自然发火早期预测的目的。     

大面积采空区煤自燃无线监测预警系统设计及应用

针对大面积采空区煤自燃危险程度判定的技术难题,设计了矿用本安型多参数无线传感器。基于Linux操作系统和嵌入式Wb技术,设计了矿用本安型无线监测基站,实现内网、外网跨平台访问实时监测信息。系统在柳塔煤矿的试验结果表明:可以实现对采空区气体浓度-温度-压差的动态监测,完成煤自燃灾害的监测预警。     

特厚易燃煤层综放开采防灭火技术研究

为实现金地煤业13号特厚易自燃煤层安全开采的目标,采用埋管等方法对1321工作面浮煤厚度、O2浓度等进行了实时监测,根据监测结果绘制了浮煤厚度分布图和O2浓度分布图。以此为基础,划定了工作面的易自燃区域。通过采用控制工作面风量、喷射防火剂、注入氮气、灌注黄泥浆等方法有效防止了采空区煤炭自燃事故,实现了工作面的安全顺利回采。     

芦岭煤矿9~#煤层多源多汇采空区自燃预警技术研究

基于分布式光纤测温系统为主,束管气体监测系统、数值模拟为辅的方法,对芦岭煤矿II925工作面瓦斯综合治理条件下多源多汇采空区的温度、气浓度变化规律进行了监测,对采空区流场数值模拟结果进行了分析,对采空区自燃"三带"分布进行了讨论。总结出分布式光纤测温预警系统具有灵敏、可靠、准确、连续性等优点,弥补了束管监测系统单一、无法定位、抽象等缺点,进一步完善了煤矿采空区自燃预警技术,对煤矿防灭火工作具有指导意义。     

分布式光纤测温系统在采空区煤自燃监测中的应用

随着综采放顶煤技术的应用,增加了采空区的自然发火机率和防治难度。介绍了煤自燃监测方法的研究现状,根据拉曼散射理论,设计出用于采空区的分布式光纤测温系统(DTS);工业性试验表明,系统能够准确的对温度进行实时监测,并及时记录预警信息(故障、差温、高温),为采空区煤自燃早期预防提供了重要基础数据。     

易自燃煤层回采工作面防灭火技术

针对色连二矿12205工作面临时停采以及后期恢复开采的特殊情况,分析了工作面采空区发生煤自燃的压力,并在停采和恢复开采期间制定相应的防灭火措施。根据该矿煤的易自燃特性以及采空区特殊的遗煤情况,在临时停采期间,制定了"以减少采空区漏风为主,降低采空区氧气浓度相辅助"的防灭火技术体系;恢复开采后,通过提高开采速度,加快"三带"的更迭,并采用多点连续注氮的方式降低采空区氧气浓度,防止采空区遗煤发生氧化自燃的危险。结果表明,临时停采和恢复开采的防火措施发挥了重要作用,12205工作面安全恢复生产。     

新河煤矿采空区自燃“三带”分布及防火技术研究

随着新河煤矿开采深度的增加，煤自燃初始温度升高，导致发火危险性增加。为预防新河煤矿7312工作面采空区发生煤自燃事故，通过监测采空区气体浓度，得到采空区内O₂浓度的变化规律，利用FLUENT软件对O₂分布进行模拟，得到自燃“三带”模拟结果与观测结果一致，以此对工作面进行采空区自燃火灾防治技术研究。     

瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统研究与应用

为了解决高瓦斯易自燃煤层工作面采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治智能化程度低、缺乏灾害风险的精准分级管控等问题,构建了以瓦斯抽采与自然发火监测数据为基础、以风险分级智能化管控为核心的瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统。采用API接口调用方式建立数据采集平台,构建了基于多源信息融合、K-Means聚类分析、预警规则知识库等方法的分析预警模型,设计开发了瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统软件,实现了复合灾害的精准监控、风险动态评判和智能预警。在试点工作面的应用结果表明,该系统可直观展示复合灾害监测预警信息,使采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治工作透明化,有效提升了灾害防治的智能化水平。     

综放工作面撤架期间合理通风与防火技术研究

为防止田陈煤矿7106综放工作面停采撤架期间因采空区遗煤多、漏风复杂引起煤炭自燃,根据撤架巷道条件及位置关系,通过对比分析,采取了局部通风机通风和向垮落区注水的措施防止煤炭自燃。采取上述措施后,有效减小了终采线漏风区域,防止了撤架期间的煤炭自燃升温,进而形成了由终采线注水、均压、监测和安全保障构成的防灭火系统,保证了撤架工作的顺利完成     

煤矿采空区自然发火多参数监测系统研究

提出采用气体分析法和测温法相结合来监测煤自燃特征信息的方法,针对采空区煤自燃特征信息特点,研发了采空区无线自组网温度监测系统,并集成煤自燃束管监测系统和安全监控系统系统,构成可对矿井采空区不同位置指标气体和温度同时实时监测的新型煤矿采空区自然发火多参数监测系统。重点在监测方法、系统集成、关键单元的设计和监测方案等方面进行了研究,该系统的研究对于早期发现矿井采空区浮煤自燃隐患,判断自燃危险程度,确定自燃危险区域提供可靠依据。     

浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域判定

根据安家岭一号井工矿4106工作面的实际情况,采用现场实测与数值模拟相结合的方法对该浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域进行了研究,以采空区松散煤体气流微循环非线性渗流模型、采空区松散煤体温度分布数学模型和采空区松散煤体内氧气迁移模型为基础,建立了基于FLUENT的采空区氧浓度分布三维数学模型,模拟结果与现场实测数据基本吻合,为准确划定浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域提供了新的技术手段。最后,根据采空区自燃危险区域范围确定了上隅角预埋管灌注三相泡沫与下隅角预埋管注氮气交替实施的防灭火工艺,实施效果良好。     

孤岛综放面采空区“三带”数值模拟与实测研究

孤岛综放面在正常回采期间,四周均是采空区,具有复杂的多源多汇漏风通道,采空区后自燃"三带"的确定对防灭火具有重要的意义。根据孤岛综放面采空区的特点,分别通过现场实测和采用FLUENT软件数值模拟的方法,判定实际条件下运河矿1302孤岛综放面"三带"分布规律,为孤岛综放面自燃火灾的防治提供理论依据。     

综放开采采空区自然发火规律实测分析研究

为了研究工作面采空区自然发火规律,采用沿综放工作面全面布点测定方法,对朱仙庄矿873综放工作面采空区气体成份与温度变化规律综合分析,并结合数值模拟确定综放工作面自燃"三带"的分布范围;还发现各测点在距工作面3～11 m处,有自热氧化现象发生;873工作面采空区压实条件较好,供氧比较微弱,很难氧化自燃;综放工作面推进度只要大于24-n/月就不会发生自燃,因发火期为3～6个月,最短为25 d;这些结论为预防采空区煤炭自燃提供了科学依据.     

采空区自然发火标志性气体在线监测技术应用

为解决采空区自然发火预测预报在准确性、及时性方面存在的问题,通过5种氧气浓度（21%、18%、15%、12%、9%）的煤自然发火程序升温实验,确定了自然发火标志性气体,并利用在线监测系统实时监测采空区标志性气体变化情况,实现了煤自燃的自动预警。根据观测结果,还可以自动得出采空区自燃“三带”变化规律,有助于确保煤矿防灭火工作的安全高效实施。     

综放沿空巷周围煤体自燃升温过程的数值模拟

用有限元数值模拟方法，对综放沿采空区侧巷道周围煤体内的漏风流态、氧气消耗及温度升高进行了研究，联立求解了流场中的漏风渗流方程、氧浓度渗流-扩散-消耗方程和传热方程．重点描述了沿空煤柱内的自燃特征和升温过程，得到自然发火期与煤耗氧速度呈反比例关系，而对漏风强度影响不大；漏风强度增大只能使煤体内高温区范围扩大，相对提高自然发火几率。     

燕子山矿综放工作面综合防灭火技术

燕子山煤矿8901综放工作面回采期间,采空区出现CO、C2H4、C2H2等气体,各气体浓度时高时低,且间歇性涌出C2H2,分析其原因主要在于上部采空区及小窑老空区向该工作面漏风造成采空区自燃。据此提出了在8901综放面回采、封闭期间采取包括均压通风、封堵漏风、采空区注氮和地面集中灌浆相结合的综合防灭火技术,应用效果良好。该技术对类似条件采空区煤炭自燃的防治具有一定的参考价值。