一种确定煤田采空火区次声探测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种煤田采空火区次声探测圈定装置及方法，属于煤田火区安全领域，尤其适用于对煤田采空火区的探测圈定。
【背景技术】
[0002]在我国新疆、内蒙古、山西、宁夏、甘肃、青海等省(自治区)存在大量的煤田火区。大量煤田火灾的存在不仅直接烧毁不可再生的煤炭资源，还间接造成数十倍的呆滞资源不能开采，并直接威胁煤矿的安全生产和当地的生态环境与地下水资源。据不完全统计，我国每年因煤火烧损煤量达1000万t，经济损失超过200亿。为实现煤火的高效治理，减少资源的损失和对环境的污染，对火区的有效探测是关键。
[0003]国内外用于煤田火区探测的方法主要有钻孔测温法、磁法、测氡法、气体测量法和遥感法等。钻孔测温法通过在火区施工钻孔后，采用热电偶、红外测温仪等测温仪器测试钻孔内温度，根据钻孔温度的高低来判别火区的分布与发展程度;该方法是一种最直接的方法，但由于煤岩的导热性较差，为实现火区的较准确探测，需在整个探测区密集施工钻孔(一般孔距小于10m)，其工作量大，成本高;磁法通过探测火区烧变岩生成的热剩磁来圈定火区边界，但烧变岩一般只有在温度高于400°C后才能产生显著热剩磁，对于400°C以下的区域由于其生成的热剩磁较低，导致探测精度较差；因此，该方法无法满足400°C以下区域的探测要求。测氡法通过对探测区氡元素的探测判别煤田火区的分布情况，认为氡元素的浓度越大火区发展程度越严重，但是在实际探测过程中氡元素的多少受探测区地层厚度、含水量、裂隙发育程度等的影响较大，导致该方法探测精度较低;气体测量法虽然探测煤层燃烧指标性气体，但同样受限于火区地层厚度、裂隙发育程度等因素，与测氡方法类似;遥感法适用于地表有温度明显异常的火区探测，不适用于地表温度显现不明显的火区探测。
[0004]而受热物体内部分子会产生碰撞产生燃烧音，由此产生声压，激发周围空气媒质的低频振动，形成火灾次声波。这种次声波现象为物质燃烧所共有。且在这个频率范围内，日常杂音很少，所以可以很大程度上避免环境对探测器的干扰。故可通过对火灾发生直接产生的燃烧音进行探测从而确定煤田火区。
【实用新型内容】
[0005]技术问题:本实用新型的目的是克服已有方法的不足，提供一种直接探测采空火区燃烧产物、操作简便、使用成本低、测试精度高的煤田火区探测装置及方法。
[0006]技术方案:本实用新型的确定煤田采空火区次声探测装置，包括地下半空间次声收集与放大装置，所述地下半空间次声收集与放大装置内球顶部经固定杆与次声传感器相连，次声传感器固定于内半球顶部垂直向下硬质固定杆下部，次声传感器通过数据线与前置放大器相连，前置放大器通过数据线与低通滤波器相连，低通滤波器通过数据线与数据接收存储单元相连，存储单元数据通过数据线或者移动存储设备拷入计算机进行数据处理分析。
[0007]所述地下半空间次声收集与放大装置为两个同心的中部抽成真空的半球体组合
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[0008]所述的次声传感器距两半球圆心距离为4?6cm。
[0009]有益效果:本实用新型根据煤田采空火区产生的次声波特性，对煤层燃烧直接产物次声波进行探测，避免了电法磁法间接对煤岩体高温条件下电性磁性异常探测其他因素的干扰，避免了如常规钻孔探测法施工探测钻孔时大量钻孔施工在探测区内不会发生煤田火的煤岩实体区的缺陷，本实用新型不仅避免了常规探测方法的缺陷，还大幅降低了探测钻孔数量，且具有直接探测的特点，探测成本低，测试精度高，对煤田采空火区适用性强。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的装置结构示意图。
[0011]图中:地下半空间次声收集与放大装置1、固定杆2、次声传感器3、数据线4、前置放大器5、低通滤波器6、数据存储器7、计算机8。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的描述:
[0013]如图1所示，本实用新型的确定煤田采空火区次声探测装置，包括地下半空间次声收集与放大装置1，所述地下半空间次声收集与放大装置I为两个同心的中部抽成真空的半球体组合而成，可优选两半球外层半球的直径为40cm，内层半球的直径为38cm。所述地下半空间次声收集与放大装置I内球顶部经固定杆2与次声传感器3相连，次声传感器3固定于内半球顶部垂直向下硬质固定杆2下部，所述的次声传感器3距两球圆心所处水平面距离为4?6cm。次声传感器3通过数据线4与前置放大器5相连，前置放大器5通过数据线4与低通滤波器6相连，低通滤波器6通过数据线4与数据接收存储单元7相连，存储单元数据通过数据线或者移动存储设备拷入计算机8进行数据处理分析。
【主权项】
1.一种确定煤田采空火区次声探测装置，包括地下半空间次声收集与放大装置(I)，其特征在于:所述地下半空间次声收集与放大装置(I)内球顶部经固定杆(2)与次声传感器(3)相连，次声传感器(3)固定于内半球顶部垂直向下硬质固定杆(2)下部，次声传感器(3)通过数据线(4)与前置放大器(5)相连，前置放大器(5)通过数据线(4)与低通滤波器(6)相连，低通滤波器(6)通过数据线(4)与数据接收存储单元(7)相连，存储单元数据通过数据线或者移动存储设备拷入计算机(8)进行数据处理分析。2.根据权利要求1所述的确定煤田采空火区次声探测装置，其特征在于:所述地下半空间次声收集与放大装置(I)为两个同心的中部抽成真空的半球体组合而成。3.根据权利要求1所述的确定煤田采空火区次声探测装置，其特征在于:所述次声传感器(3)距两半球圆心距离为4?6cm。
【专利摘要】一种确定煤田采空火区次声探测装置，装置包括：地下半空间次声收集与放大装置、次声传感器、前置放大器、低通滤波器、数据记录仪、计算机、数据传输线。本实用新型通过内部抽成真空的双层半球装置屏蔽地上半空间信号，利用与地下半空间次声收集与放大装置相连的次声传感器接收地下半空间次声信号。次声传感器输出信号经数据线传输至前置放大器处理后经数据线传输至低通滤波器，滤除20HZ以上音频信号，经过滤波的信号传输至数据记录仪，最后将数据记录仪中数据输入计算机通过软件计算分析，从而圈定煤田燃烧火区。其结构简单、操作方便、探测精度高。
【IPC分类】G01V1/00, G01H17/00
【公开号】CN205210315
【申请号】CN201521039272
【发明人】宋吾军, 王雁鸣, 邵振鲁, 王文正
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月14日