矿井煤自燃监测预警技术

煤炭是我国的主体能源,对国民经济发展具有不可替代的作用。煤自燃是煤炭开采过程中面临的主要灾害之一,不仅会烧毁大量煤炭资源,造成巨大经济损失,而且会产生大量有毒有害气体,严重威胁煤炭开采作业人员的生命安全。煤炭开采过程中,煤自燃特征参数快速准确监测、危险程度及时预警对于煤自燃防治极其重要。

温度是反映煤自燃危险程度最为直观的前兆信息。目前,常用的测温方法主要有壁面红外测温法(红外测温仪、红外热像仪)和传感器预埋测温法(热电偶、半导体、分布式光纤)。壁面红外测温法是指在无障碍物遮挡条件下利用红外测温仪或红外热像仪直接读取煤岩体温度,适用于监测井巷壁面等外露煤体的温度;传感器预埋测温法是指因被测煤体难以直接接触而预先将測温传感器布设于待测煤岩体附近以备后续温度监测,适用于监测采空区等隐蔽区域内部的温度。

由于煤是热的不良导体,凭借温度难以充分反映如采空区等隐蔽空间区域的整体危险状态。煤自燃消耗O2并释放气体产物,基于此,指标气体成为判定煤自燃危险状态的另一关键前兆信息,主要包CO、CO2、CH4、C2H6、C3H8,C2H4、C2H2、H2等。煤矿企业主要采用气相色谱法和吸收光谱法对煤自燃指标气体进行定量检测。

徐州吉安矿业科技有限公司研发的煤自燃在线监控与智能预警系统主要由数据采集层、数据传输层、控制及数据分析层三部分组成,实现了井下气体自动采样、分析及预警的功能。地面上位机能够实时显示井下设备工作状态、远程控制井下设备的工作模式、对指定地点气体进行采样分析,信息化、智能化程度高,灵活便捷。

(1)设备装置体积小、安装方便,使用、维护简单;

(2)自动化程度高,操作方便,可实现自动采样、无人值守;

(3)测量精度高,采用传感器方式(非色谱)连续监测多种气体浓度,分析精度高、响应速度快;

(4)系统集成度高、功能多样,可实现监测数据的采集、存储、处理和显示,同时还能够自动生成 表、曲线图、自动预警等功能;

(5)数据可视化、分析自动化、 监测智能化。系统根据采集到的数据,调用内置分析模型,实现工作面“三带”分布的可视化动态分析,煤自燃低温氧化智能预警、煤自燃发展程度的智能判断与预警等功能,为火灾治理决策提供有效的技术依据。

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