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。     

采空区自燃灾害治理技术体系建立与实施

通过对唐口煤矿自燃状况调查研究,监测采空区自燃标志性气体变化对采空区自燃危险性进行分析与预测,建立完整的大范围采空区自燃危险监测、评价系统,实施科学、有效的采空区自燃治理措施,形成了监测—评价—防治三位一体的自燃灾害治理技术体系,保障矿井安全生产。     

孤岛工作面自燃“三带”区域指标气体分析研究

为保证南庄矿井孤岛工作面采空区自然发火防治工作做到安全、科学、有效,采用沿进风和回风顺槽埋管监测的方法,对采空区气体进行取样分析,定期监测采空区O_2、CO、CO_2、CH_4指标气体浓度,利用O_2浓度确定采空区自燃"三带"分布范围,并结合采空区遗煤自燃理论,分析采空区"三带"分布特征及指标气体浓度变化规律。结果表明,CO和(CO/CO_2)这两种指标分析能较准确地反映采空区自燃危险区域,通过监测其浓度能预测采空区自燃危险程度,对采空区自然发火作趋势预判,为孤岛工作面防灭火方案的制订提供科学依据。     

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。     

采空区自燃火灾预报方法与监测新技术

总结了我国矿井采空区自燃火灾的特点,分析了采空区自燃火灾预测预报的气体指标法和测温法,对气体指标法的煤氧化自燃气体产物进行定性和定量分析,探讨自燃火灾光谱在线原位监测、分布式光纤测温、自然发火气-温联合预警和矿井漏风测定等监测新技术。通过研究我国煤矿自燃火灾预测预报及监测监控应用过程中存在的问题,对其发展趋势进行了初步探讨。     

煤自燃危险区域高密度网络化监测预警系统设计与应用

针对大面积采空区煤自燃危险区域监测预警的技术难题,提出了煤自燃危险区域高密度网络化监测预警技术,设计了煤自燃危险区域高密度网络化监测预警系统的架构;研发了集温湿度、CO、O_2、CH_4、压差传感器于一体的矿用多参数无线传感器;基于Linux操作系统和嵌入式Web技术,设计了矿用无线监测基站,实现内网、外网跨平台访问实时监测信息;开发了基于Web的煤自燃危险区域高密度网络化监测预警软件。工业性试验结果表明,该系统实现了煤自燃危险区域气-温-压差的高密度网络化监测,保障了矿井安全生产。     

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。     

矿井煤层自燃多参数监测系统的实践

针对传统矿井井下火灾监控系统监测方式单一、无法实现实时在线监测、监测结果偏差大、维护费用高等问题,在分析现有监控系统基础上设计一种多参数监控系统,将温度探测及气体探测相结合,实现对井下采空区遗煤自燃产生的O2、CO、CH4、CO2等气体、温度变化等在线实时监测,并介绍了多参数监控系统的监测原理、结构组成、系统应用特征等详细参数,最后以12306采面为工程背景,对监控系统的温度、气体监测布置方式进行阐述。现场应用表明,设计监控系统可以对采空区及采面气体成本、温度变化等进行实时自动监测,提高了矿井火灾预警能力以及火灾防治水平,效果显著。     

U+L型通风条件下采空区煤自燃危险区域研究

U+L型工作面采空区漏风治理一直以来是矿井火灾防治的重要课题之一，为研究这一问题，采用绝热氧化升温试验、现场监测以及数值模拟的方法，在测定煤自燃极限特征参数的基础上，以陕西杭来湾煤矿实际为例对采空区“三带”区域分布规律进行研究，进而揭示采空区煤自燃特征及危险区域分布规律。研究发现：该采空区煤体自燃的下限氧浓度为12.9%|U+L型通风方式对于采空区“三带”区域划分有着较为严重的影响，进风侧采空区由于辅运巷漏风影响，会出现煤自燃“三带”范围的波动|数值模拟能够更加直观的体现煤自燃危险区域的分布特征。研究结果对于同类工作面的矿井火灾防治具有一定的指导和借鉴意义。     

综放工作面采空区自然发火规律研究

通过在建庄煤矿102综放工作面采空区两侧埋设热电阻,采用埋管真空泵监测采空区的温度和气体成分,观测出了采空区浮煤分布规律、工作面推采过程中的安全周期规律、氧气浓度分布规律、漏风强度分布规律,确定了采空区浮煤自燃极限和采空区自燃"三带"的危险范围。     

分布式温度监测系统在煤自燃预警中的应用

综采放顶煤工艺开采的易自燃煤层具有推进速度相对较慢,采空区一次冒落空间大,整体漏风严重,浮煤遗留多等特点,易造成煤自燃灾害发生。为有效实现开采过程中煤自燃监测,提高煤自燃预警效果,研制出XD-JX-T001型分布式温度监测预警系统,进行柴家沟煤矿42223工作面现场应用。通过对初采阶段、回采期间、末采及回撤期间温度与CO监测数据分析,得出了XD-JX-T001型分布式温度监测预警系统能够实现采空区温度连续监测、且定位准确、可靠性强,对煤自然发火状态能做到精准辨识。     

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。     

基于无线传感器网络的煤层自燃火源定位监测

为了实现采空区自燃火源定位监测,基于无线传感器网络(WSN)技术,提出一种煤炭自燃预测预报监测系统的总体设计,在该系统中无线传感器按照一定的网络的拓扑控制机制和火源定位机制,高精度在线实时测量煤炭自燃隐患区点及其附近的温度等自燃特征参数以实现煤层自燃火源定位.对比试验表明,该系统控制方便、工作稳定,能实现可靠的无线数据传输,而且可以较准确地判定煤层自燃隐患发展程度及其范围,对安全防治煤层自燃有很好的指导作用.     

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。     

高位巷道瓦斯抽采诱导浮煤自燃影响效应

基于高瓦斯易自燃煤层高位巷道瓦斯抽采技术条件下,以研究煤自燃形成机理为切入点,依据义马煤业集团耿村矿13190工作面自然发火实际情况,通过理论分析,数学建模及现场辅助测试,对煤岩裂隙发育漏风通道模式、采空区浮煤碎胀特性、漏风动力源展开研究,发现巷道瓦斯抽采,增加了高瓦斯易自燃煤层的自燃风险,主要体现在:1)造成工作面、采空区及抽放巷道端口间存在漏风通道及动力;2)采动应力及抽采巷道松动圈造成采空区煤岩裂隙充分发育,采空区浮煤压实程度降低,浮煤碎胀性增加,有利于煤自燃蓄热;3)采空区浮煤一旦氧化,造成采空区高温点与漏风通道间存在温度梯度,从而形成的内生火风压,加剧采空区破裂浮煤的自燃进程,诱导采空区浮煤自燃发生。     

煤矿采空区温度和气体成分自然发火“三带”的研究

在煤矿沿采空区两巷布置测点,对采空区温度和气体成分变化规律分析研究,确定唐口煤矿2307综采工作面自燃"三带"的范围,为防治井下煤炭自燃提供科学依据.     

综采工作面停产期间防灭火监测及管理

以长期停产的综采工作面为例,介绍了通风系统调整、封堵漏风通道、采空区蓄水、喷洒阻化剂及注氮防灭火等综合防灭火技术管理手段。以综采工作面架间温度、采空区温度,工作面架间CO,采空区、工作面回风巷CO及自然发火标志性气体为监测对象,经现场试验,综采工作面采空区及回风隅角CO浓度显著降低,综采工作面采空区温度显著降低。通过综合防灭火措施的有效实施,破坏了采空区遗煤自然发火所需的蓄热条件,杜绝了采空区自然发火隐患,取得了良好的防灭火效果,保证了综采工作面在停产期间的安全,为工作面后期正常安全回采创造了有利条件。     

韩家湾煤矿煤自燃多级预警指标体系构建

为完善韩家湾煤矿煤自燃预警预报技术指标体系,实现煤自燃隐患的早期准确预警,通过对韩家湾煤矿多个煤层开展煤自燃特性参数的程序升温试验测试,得到了煤样氧化升温过程中气态产物随煤温的变化规律。确定了以CO、ΔCO/ΔO₂、C₂H₄为主,以C₂H₆、C₂H₄/C₂H₆为辅的煤自燃预警指标,进一步分析了预警指标与煤温之间的映射关系,构建了适用于韩家湾煤矿煤自燃防控需求的分级预警体系。研究成果可实现韩家湾煤矿煤自燃的分级预警,对韩家湾煤矿及煤炭开采条件类似矿井的煤自燃预测预报与防控工作提供借鉴依据,能够满足实际的煤火灾害主动防控需求。预警体系的建立对于煤层自燃隐患辨识、主动地防灭火措施实施具有一定的理论指导意义。