[发明专利]一种煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统

权利要求书

1.一种煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统，其特征在于，包括：感温模块、信号解调模块、可视化预警模块和防灭火协同管控模块；

所述感温模块、所述可视化预警模块分别与所述信号解调模块通讯连接，所述防灭火协同管控模块与所述可视化预警模块通讯连接；

所述感温模块为多组分布式铠装测温光纤，多组分布式的所述测温光纤以固定布线方式和移动布线方式呈网格状埋设于所述采空区，用于对所述采空区的温度进行实时监测；其中，所述铠装测温光纤为外侧包覆有柔性保护套的测温光纤，所述柔性保护套能够随所述测温光纤的布设进行弯折，且所述柔性保护套的表面设有抗压金属钢丝，以对所述测温光纤进行保护；所述柔性保护套的表面设有测温孔，所述柔性保护套的抗压强度的范围为(50,60)MPa；

所述信号解调模块接收所述测温光纤监测到的所述采空区的温度信号，并基于光时域和拉曼散射对所述温度信号进行解调转换，以及基于预设的校准数据库对解调转换得到的监测温度数据进行自校准，得到所述采空区的校准温度数据；其中，所述校准数据库为温度补偿数据库，通过在地面进行恒温水浴测定与采空区的实际温度测定对比拟合，建立不同条件下的温度偏差、温度补偿数据库；所述信号解调模块调用所述温度补偿数据库中的温度补偿系数，根据所述煤矿的煤质、遗煤厚度、初始煤岩温度，对所述测温光纤的监测温度数据的偏差进行温度补偿，对所述监测温度数据的偏差进行自校准；

所述可视化预警模块中部署有所述煤矿的开采时空动态模型，用于根据所述校准温度数据对所述采空区温度场的时空分布进行显示，并对高于预设温度阈值的所述校准温度数据对应的温度位置进行定位显示并报警；

所述防灭火协同管控模块中部署有防灭火设备和自动控制器，所述防灭火设备根据所述可视化预警模块发出的报警信息自动启动，以对高于预设温度阈值的所述校准温度数据对应的温度位置进行灭火准备，所述自动控制器根据所述报警信息确定所述防灭火设备的供氮能力、供氮压力；

且按照公式：

确定所述防灭火设备的供氮能力Q_N；

按照公式：

确定所述防灭火设备的供氮压力P₁；

其中，Q₀表示采空区的氧化带内漏风量，单位为m³/min；C₁表示采空区的氧化带内平均氧浓度；C₂表示采空区的惰化防火指标，取值为煤自燃临界氧浓度；C_N表示注入氮气的氮气浓度；K的取值范围为1.2～1.5；

P₂表示所述防灭火设备的输氮管路末端的绝对压力，单位为MPa，且P₂不小于0.2MPa；Q_MAX表示所述防灭火设备的最大输氮流量，单位为m³/h；D₀表示输氮管路的基准管径，取值为150mm；D_i表示所述防灭火设备的实际输氮管径，单位为mm；L_i表示相同直径的输氮管路的长度，单位为km；λ₀为所述基准管径的阻力损失系数，取值为0.026；λ_i表示所述实际输氮管径的阻力损失系数。

2.根据权利要求1所述的煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统，其特征在于，以所述固定布线方式沿倾向布设所述测温光纤在所述煤矿的采煤工作面支架后方，从所述采煤工作面一侧的顺槽向另一侧顺槽布设。

3.根据权利要求1所述的煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统，其特征在于，以所述移动布线方式沿走向布设的所述测温光纤，从所述煤矿的采煤工作面支架的后方向所述采空区布设；

和/或，

以所述移动布线方式沿走向布设的所述测温光纤，随所述煤矿的采煤工作面支架的前移，埋设于所述采空区的底板形成的缝槽。

4.根据权利要求1所述的煤矿采空区高温探测预警及防灭火智能协同管控系统，其特征在于，所述柔性保护套有多段，相邻两端所述柔性保护套之间通过快接接头固定连接。