本發(fā)明涉及煤礦井下測溫及空氣檢測技術領域，尤其涉及一種煤礦停采面溫度監(jiān)測及氣體采集分析系統(tǒng)。

背景技術：

煤礦停采面通常是指停采期間的煤礦工作面。煤礦井下工作面在停采搬家期間，頂板高冒區(qū)及尾梁后的采空區(qū)是煤自燃事故的高發(fā)地點。由于通過傳統(tǒng)的采煤工藝無法準確掌握自燃高溫區(qū)域的具體位置，因此在大多數情況下，只有在煤礦停采面發(fā)現co濃度超標、煤體冒煙、甚至煤體出現紅炭后，才能開始采取防滅火措施，很難實現自燃危險的地面預警，這導致了制定的防滅火措施存在一定的盲目性和滯后性。要想做好煤礦停采面的防滅火工作，必須準確定位出高溫點位置，并實現在地面上對煤礦停采面的煤體溫度進行實時監(jiān)測。

近年來，煤礦停采面大多采用便攜式紅外測溫儀來探測煤體表面溫度，并在支架處懸掛co及ch4氣體濃度報警器來檢測工作面氣體濃度，但這種方法所得到的煤體溫度僅是煤體表面溫度，所得到的氣體濃度僅是工作面氣體濃度，并不能準確反映煤體內部溫度狀況，而也不能反映出煤體內部氣體各組分濃度，因此這種方法并不能提前準確預測出可能發(fā)生煤自燃事故的地點，也無法及時制定出行之有效的防滅火措施。

技術實現要素：

為了解決現有技術中地面上無法對煤礦停采面的煤體內部溫度進行實時監(jiān)測，無法提前準確預測出可能發(fā)生煤自燃事故的地點等技術問題，本發(fā)明提供了一種煤礦停采面溫度監(jiān)測及氣體采集分析系統(tǒng)，能夠準確測得煤礦停采面的煤體內部溫度和煤體內部各氣體濃度，并且在地面調度室和井下硐室中均可以實時監(jiān)測煤體內部溫度，從而能夠提前準確預測出可能發(fā)生煤自燃事故的地點，為制定行之有效的防滅火措施提供可靠的數據支持。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種煤礦停采面溫度監(jiān)測及氣體采集分析系統(tǒng)，用于對煤礦停采面的煤體內部溫度和煤體內部氣體進行采集檢測，包括：監(jiān)控主機1、交換機2、分站4、信號轉換器6、溫度數顯儀7、壓縮皮球14、氣囊15和釬桿式溫度氣體采集裝置；多個所述釬桿式溫度氣體采集裝置設于煤礦工作面不同位置的煤體中，并采集煤礦停采面不同位置的煤體內部溫度和煤體內部氣體；所述煤體內部溫度均傳送給溫度數顯儀7，而所述煤體內部氣體分別通過與自身連通的壓縮皮球14壓入到不同的氣囊15中；煤礦井下和地面上均設有多個交換機2，并且這些交換機2共同組建成了一個環(huán)形通信網3；所述溫度數顯儀7通過信號轉換器6將所述煤體內部溫度傳送給設于煤礦井下的分站4，而所述分站4通過所述環(huán)形通信網3將所述煤體內部溫度傳送給設于地面上的監(jiān)控主機1，以實現對煤體內部溫度進行實時監(jiān)測。

優(yōu)選地，所述釬桿式溫度氣體采集裝置包括釬桿桿體18、測溫探頭9、取氣管11和阻燃電纜8；釬桿桿體18的前端設有釬頭10，用以將釬桿桿體18設置于煤礦工作面的煤體中；阻燃電纜8和取氣管11均設于釬桿桿體18的內部，并且均由釬桿桿體18的前端延伸至釬桿桿體18的后端；阻燃電纜8的前端與設于釬桿桿體18前端內部的溫度探頭9電連接，而阻燃電纜8的后端與所述溫度數顯儀7電連接，從而溫度探頭9采集煤礦停采面的煤體內部溫度，并通過阻燃電纜8傳送給所述溫度數顯儀7；取氣管11前端與設于釬桿桿體18前端側壁上的通氣孔12連通，而取氣管11后端通過壓縮皮球14與氣囊15連通，從而取氣管11通過通氣孔12采集煤礦停采面的煤體內部氣體，并通過壓縮皮球14壓入到氣囊15中。

優(yōu)選地，所述取氣管11的后端設有氣體收集口13；所述壓縮皮球14的進氣口與該氣體收集口13連通，而所述壓縮皮球14的出氣口與所述氣囊15連通。

優(yōu)選地，還包括：前端設有外絲接頭的釬桿延長桿；所述釬桿桿體18的后端設有內絲接頭17，所述釬桿延長桿通過外絲接頭和內絲接頭17與釬桿桿體18連接，用以調整所述釬桿桿體18在煤礦停采面的煤體內部的深度。

優(yōu)選地，還包括：氣相色譜分析裝置；壓入到氣囊15中的煤體內部氣體采用該氣相色譜分析裝置進行氣體濃度分析。

優(yōu)選地，所述氣相色譜分析裝置為便攜式氣相色譜分析儀或地面氣相色譜分析站。

優(yōu)選地，設于煤礦井下的交換機2、分站4、信號轉換器6、溫度數顯儀7和釬桿式溫度氣體采集裝置采用公網和/或不間斷電源5進行供電。

由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明提供的煤礦停采面溫度監(jiān)測及氣體采集分析系統(tǒng)通過在煤礦工作面多個不同位置的煤體中布設釬桿式溫度氣體采集裝置來采集煤礦停采面不同位置的煤體內部溫度和煤體內部氣體，并且所述煤體內部溫度可以在煤礦井下的溫度數顯儀7上顯示，也可以依次通過信號轉換器6、分站4和環(huán)形通信網3傳輸給設于地面上的監(jiān)控主機1，從而實現了在煤礦井下和地面上同時對煤體內部溫度進行實時監(jiān)測；而煤體內部氣體采用氣囊15收集，并采用氣相色譜分析裝置進行氣體濃度分析，從而可以確定出煤體內部氣體中的各成分濃度；監(jiān)控主機1可以根據所述煤體內部氣體中的各成分濃度以及實時監(jiān)測的煤體內部溫度及時準確預測出煤礦停采面的自然發(fā)火危險區(qū)域；因此本發(fā)明所提供的煤礦停采面溫度監(jiān)測及氣體采集分析系統(tǒng)具有數據準確、結構合理、運行可靠、故障分散、維修方便等優(yōu)點，能夠準確測得煤礦停采面的煤體內部溫度和煤體內部各氣體濃度，并且在地面調度室和井下硐室中均可以實時監(jiān)測煤體內部溫度，從而能夠提前準確預測出可能發(fā)生煤自燃事故的地點，為制定行之有效的防滅火措施提供可靠的數據支持。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供煤礦停采面溫度監(jiān)測及氣體采集分析系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例提供多功能釬桿的結構示意圖一。

圖3為本發(fā)明實施例提供多功能釬桿的結構示意圖二。

具體實施方式

下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

下面對本發(fā)明所提供的煤礦停采面溫度監(jiān)測及氣體采集分析系統(tǒng)進行詳細描述。

如圖1、圖2和圖3所示，一種煤礦停采面溫度監(jiān)測及氣體采集分析系統(tǒng)，用于對煤礦停采面的煤體內部溫度和煤體內部氣體進行采集檢測，其具體結構包括：監(jiān)控主機1、交換機2、分站4、信號轉換器6、溫度數顯儀7、壓縮皮球14、氣囊15和釬桿式溫度氣體采集裝置；多個所述釬桿式溫度氣體采集裝置設于煤礦工作面不同位置的煤體中，并采集煤礦停采面不同位置的煤體內部溫度和煤體內部氣體；所述煤體內部溫度均傳送給溫度數顯儀7，而所述煤體內部氣體分別通過與自身連通的壓縮皮球14壓入到不同的氣囊15中。煤礦井下和地面上均設有多個交換機2，并且這些交換機2共同組建成了一個環(huán)形通信網3；所述溫度數顯儀7通過信號轉換器6將所述煤體內部溫度傳送給設于煤礦井下的分站4，而所述分站4通過所述環(huán)形通信網3將所述煤體內部溫度傳送給設于地面上的監(jiān)控主機1，以實現對煤體內部溫度進行實時監(jiān)測。

具體地，該煤礦停采面溫度監(jiān)測及氣體采集分析系統(tǒng)的各部件包括以下實施方案：

(1)所述釬桿式溫度氣體采集裝置包括釬桿桿體18、測溫探頭9、取氣管11和阻燃電纜8。釬桿桿體18的前端側壁上設有通氣孔12，而釬桿桿體18的前端設有釬頭10，用以將釬桿桿體18設于煤礦工作面的煤體中。阻燃電纜8和取氣管11均設于釬桿桿體18的內部，并且均由釬桿桿體18的前端延伸至釬桿桿體18的后端。阻燃電纜8的前端與設于釬桿桿體18前端內部的溫度探頭9電連接，而阻燃電纜8的后端與所述溫度數顯儀7電連接，從而溫度探頭9采集煤礦停采面的煤體內部溫度，并通過阻燃電纜8傳送給所述溫度數顯儀7。取氣管11的前端與設于釬桿桿體18前端側壁上的通氣孔12連通，而取氣管11的后端通過壓縮皮球14與氣囊15連通，從而取氣管11通過通氣孔12采集煤礦停采面的煤體內部氣體，并通過壓縮皮球14壓入到氣囊15中。

(2)所述釬桿桿體18可以采用內部為空腔的光滑釬桿，并且光滑釬桿的長度可以為2～5米，可以采用現有技術中的風鎬打釬將釬桿桿體18設置于煤礦工作面的煤體中。所述釬桿桿體18也可以采用內部為空腔且外表面設有螺旋片16的螺紋鉆桿，可以采用現有技術中的鉆機鉆孔將釬桿桿體18設置于煤礦工作面的煤體中。可以根據待測點地質情況選擇使用光滑釬桿，還是使用螺紋鉆桿。在實際應用中，所述釬桿式溫度氣體采集裝置還可以包括前端設有外絲接頭的釬桿延長桿，釬桿桿體18的后端設有內絲接頭17，釬桿延長桿通過外絲接頭和內絲接頭17與釬桿桿體18連接，從而可以根據實際地質條件調整所述釬桿桿體18深入到煤礦停采面的煤體內部的深度。

(3)根據煤礦停采面的實際情況沿支架選擇監(jiān)測點，例如：支架前探梁頂煤可以選擇在前探梁間空隙或前方作為監(jiān)測點，支架尾梁采空區(qū)煤體可以選擇在尾梁間空隙或落煤處作為監(jiān)測點。多個釬桿式溫度氣體采集裝置分別設于煤礦工作面不同監(jiān)測點的煤體中，并且每個釬桿式溫度氣體采集裝置均是采用釬桿桿體18設于煤礦工作面的煤體中。

(4)釬桿桿體18的前端側壁上可以設有一個或多個通氣孔12，這些通氣孔12能同時滿足溫度采集和氣體采集的需要，從而便于對煤礦停采面的煤體內部溫度和煤體內部氣體進行采集。

(5)測溫探頭9設于釬桿桿體18的前端內部，并通過通氣孔12采集煤礦停采面的煤體內部溫度，這可以便于將測溫探頭9深入到煤體內部，而且使測溫探頭9得到釬桿桿體18的有效保護。在實際應用中，測溫探頭9最好采用現有技術中200℃內最大誤差不超過0.4℃的測溫探頭，這種測溫探頭具有很高的精度，能滿足煤礦停采面的煤體內部溫度現場監(jiān)測需要。

(6)每個釬桿式溫度氣體采集裝置的測溫探頭9所采集到的煤體內部溫度，均通過阻燃電纜8傳送給溫度數顯儀7。每臺溫度數顯儀7可以同時與多個釬桿式溫度氣體采集裝置的阻燃電纜8連接，并切換顯示每個釬桿式溫度氣體采集裝置得到的煤體內部溫度，同時可以通過信號轉換器6將這些煤體內部溫度的電流信號均轉換為數字信號，再通過電纜傳送給設于煤礦井下的分站4。在實際應用中，溫度數顯儀7可以根據煤礦停采面情況在電池供電和接線供電兩種供電模式中選擇合適的供電模式。

(7)取氣管11設于釬桿桿體18的內部，并且取氣管11的前端伸入到通氣孔12所在位置，從而取氣管11可以通過通氣孔12采集煤礦停采面的煤體內部氣體，這不僅可以便于將取氣管11深入到煤體內部，而且能使取氣管11得到釬桿桿體18的有效保護。每個釬桿式溫度氣體采集裝置的取氣管11的后端均設有氣體收集口13，并且每個釬桿式溫度氣體采集裝置至少配備有一個壓縮皮球14和一個氣囊15，壓縮皮球14的進氣口與氣體收集口13連通，壓縮皮球14的出氣口與氣囊15連通，從而每個釬桿式溫度氣體采集裝置所采集的煤體內部氣體可以分別通過與自身連通的壓縮皮球14壓入到不同的氣囊15中。在實際應用中，壓縮皮球14可通過無縫取氣鋼管采集氣體。

(8)該煤礦停采面溫度監(jiān)測及氣體采集分析系統(tǒng)還可以包括氣相色譜分析裝置，而該氣相色譜分析裝置可以采用煤礦井下中使用的便攜式氣相色譜分析儀或設于地面上的氣相色譜分析站。壓入到氣囊15中的煤體內部氣體可以直接在煤礦井下采用便攜式氣相色譜分析儀進行氣體濃度分析，也可以帶到地面上采用氣相色譜分析站進行氣體濃度分析，還可以通過束管收集進行統(tǒng)一分析，從而確定出煤體內部氣體中的各成分濃度。

(9)分站4可以集中給信號轉換器6和溫度數顯儀7進行供電，可以同時與多個信號轉換器6連接，并能動態(tài)存儲監(jiān)測數據。在實際應用中，分站4可以采用現有技術中kjf16b型號的分站。

(10)設于煤礦井下的交換機2、分站4、信號轉換器6、溫度數顯儀7和釬桿式溫度氣體采集裝置通?？刹捎霉W進行供電，但當公網停電后，設于煤礦井下的交換機2、分站4、信號轉換器6、溫度數顯儀7和釬桿式溫度氣體采集裝置可采用不間斷電源5維持供電。不間斷電源能夠顯示電壓、電流、電池容量等參數，記錄的電壓電流曲線便于分析電源線路等產生的故障，顯示的電池容量使調度人員明確掌握在斷電情況下電源可持續(xù)供電時間，電源定期自動對電池充放電可以延長電池壽命。在實際應用中，不間斷電源5可以采用現有技術中kdw65型號的不間斷電源。

(11)煤礦井下和地面上均設有多個交換機2，并且這些交換機2共同組建成了一個環(huán)形通信網3，分站4可以通過該環(huán)形通信網3將所述煤體內部溫度傳送給設于地面上的監(jiān)控主機1，這一環(huán)形通信網3具有冗余性和可靠性，能夠實現信號由煤礦井下到地面上的可靠傳輸，從而可以同時在煤礦井下硐室和地面上監(jiān)測煤體內部溫度變化。

(12)監(jiān)控主機1可以根據所述煤體內部氣體中的各成分濃度以及實時監(jiān)測的煤體內部溫度準確預測出煤礦停采面的自然發(fā)火危險區(qū)域，并且能顯示動態(tài)模擬圖形、靜態(tài)模擬圖形、數據表格、歷史曲線、監(jiān)測點配置、井下工作狀態(tài)等信息，還可以編制報表并打印輸出。

與現有技術相比，本發(fā)明所提供的煤礦停采面溫度監(jiān)測及氣體采集分析系統(tǒng)通過在煤礦工作面多個不同位置的煤體中布設釬桿式溫度氣體采集裝置來采集煤礦停采面不同位置的煤體內部溫度和煤體內部氣體，并且煤體內部溫度可以在煤礦井下的溫度數顯儀7上顯示，也可以依次通過信號轉換器6、分站4和環(huán)形通信網3傳輸給設于地面上的監(jiān)控主機1，從而實現了在煤礦井下和地面上同時對煤體內部溫度進行實時監(jiān)測；而煤體內部氣體采用氣囊15收集，并采用氣相色譜分析裝置進行氣體濃度分析，從而可以確定出煤體內部氣體中的各成分濃度；監(jiān)控主機1可以根據所述煤體內部氣體中的各成分濃度以及實時監(jiān)測的煤體內部溫度及時準確預測出煤礦停采面的自然發(fā)火危險區(qū)域；因此本發(fā)明所提供的煤礦停采面溫度監(jiān)測及氣體采集分析系統(tǒng)具有數據準確、結構合理、運行可靠、故障分散、維修方便等優(yōu)點。

綜上可見，本發(fā)明實施例能夠準確測得煤礦停采面的煤體內部溫度和各氣體濃度，并且在地面調度室和井下硐室中均可以實時監(jiān)測煤體內部溫度，從而能夠提前準確預測出可能發(fā)生煤自燃事故的地點，為制定行之有效的防滅火措施提供可靠的數據支持。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。