[实用新型]一种采空区火区的地面钻孔监测装备

说明书

技术领域

本实用新型涉及矿井采空区火区的监测技术领域，具体涉及一种地面钻孔的监测装备。

背景技术

煤矿在生产过程中，采空区极易发生火灾，当不能直接扑灭火源时，为了防止火灾的进一步扩大并保证矿井正常生产和人员的安全，一般在通往火源的所有巷道内砌筑密闭墙，使火源与空气隔绝，火区封闭后其内惰性气体的浓度增加，氧气浓度逐渐下降，燃烧因缺氧而窒息。

为了掌握采空区火区内的燃烧情况，一般在砌筑密闭墙的过程中，在密闭墙的上中下适当位置预埋了相应的铁管，用于检查火区的温度、采集气样、测量漏风压差、灌浆和排放积水，以观测火区的日常情况，确定密闭墙启封时间。就采空区火区监测现状来看，尽管这类技术可以在密闭墙外获取大量关于火区的内部数据，但存在的局限性较大，危险性也较大。首先，上述技术在火区的密闭墙上对火区情况进行观测，采集到的数据仅仅说明密闭墙附近的火区情况，并不能代表火区核心区域的具体情况，因此采集到的数据不具有代表性。其次，人员需要下井在火区密闭墙一侧近距离进行数据采集，危险性较大。

束管监测系统作为一种井下气体抽样监测系统，对于预警煤层自燃发火取得了良好的效果。但是井下发火地点存在随机性，在砌筑完密闭墙后，火区内不一定存在束管监测取样点。即使存在取样点，由于火灾的发生，取样点很可能已被毁坏。通常煤矿企业砌筑好密闭墙后，在地面钻孔，向采空区火区核心区域注浆灭火。本实用新型致力于利用地面钻孔下放束管和热电阻对火区进行日常观测，以精确掌握火区的燃烧情况，为启封密闭墙提供理论依据和技术参考。

实用新型内容

本实用新型所述的采空区火区的地面钻孔监测装备，包括束管监测系统、深井测温系统、监测分析系统和保护设施。束管监测系统包括三通管、水环式真空泵、压差计、单芯束管、气水分离器、气路控制柜、红外线气体分析仪和负压抽气泵。水环式真空泵与三通管相连，单芯束管一端通过三通管置于井下，另一端连接井上的气水分离器，气水分离器与气路控制柜相连，气路控制柜一路通向负压抽气泵，另一路通向红外线气体分析仪。深井测温系统包括铂电阻温度传感器、氟塑料导线和测温仪表。测温仪表通过氟塑料导线与铂电阻温度传感器相连，将铂电阻温度传感器下放至井下。监测分析系统位于井上，包括监测主机和交换机。监测主机连接交换机，交换机分别与气路控制柜、红外线气体分析仪和测温仪表相连。保护设施包括涂塑钢丝绳和管卡。每隔5m用管卡将单芯束管、氟塑料导线和涂塑钢丝绳扣锁在一起，一同通过地面钻孔下放至井下。

本实用新型所述的束管监测系统用于监测采空区火区的气体成分与各组分浓度。将三通管安装于地面钻孔口处，一端连接水环式真空泵，用于抽取地面钻孔内的空气，另一端供下放管线用。两个压差计都置于井上，其中一个的压力传感器通过三通管下放至井下10m处。通过负压抽气泵采集采空区火区气体，气体沿单芯束管途经三通管、气水分离器、气路控制柜进入红外线气体分析仪进行分析，并将分析数据传输至监测主机。

本实用新型所述的三通管安装于地面钻孔口处，一端与水环式真空泵相连，另一端用于下放三路管线，并用密封材料填充空隙以防进风。

本实用新型所述的水环式真空泵，与三通管相连，用于抽取地面钻孔内的气体。目的是保证地面钻孔内形成负压状态，防止井上空气通过地面钻孔进风，确保单芯束管抽取的是火区气体。

本实用新型所述的压差计用于测量井上和地面钻孔内的压强，两个压差计都置于井上，其中一个的压强传感器通过三通管下放至井下10m位置。目的是检验地面钻孔内的压强情况。

本实用新型所述的单芯束管，其材质是矿用聚乙烯材料，由具有抗静电和阻燃矿用安全特性的聚乙烯粒子为主要原料，经挤出成型半硬特征的聚乙烯束管，其抗静电、阻燃、柔韧性好、耐酸、耐碱、耐腐蚀、重量轻、气密性好，并在外部挤包外护皮而成，在负压条件下不易被压瘪。裸管外径为护皮厚度为1mm，单芯束管外径为缠绕于束管线盘上备用。

本实用新型所述的气水分离器，置于井上。目的是防止有水气凝结堵塞单芯束管，防止含水蒸气的气体进入气路控制柜。