一种综放面采空区监测装置的制作方法

本实用新型涉及煤矿领域，尤其涉及一种综放面采空区监测装置。

背景技术：

煤矿火灾作为煤矿五大灾害之一，国内外针对煤矿火灾安全的技术及装备研究历史悠久。据2002年的统计，2012年全国煤矿共发生火灾事故5起，死亡27人；该5起事故中，乡镇煤矿的事故起数和死亡人数分别为总数的80.0％和92.6％。

近年来，由于煤矿粗放式生产模式，造就的采空区遗煤因漏风自燃而发生火灾，尤其以西北地区最为严重，据资料查询，因煤矿自燃火灾每年至少造成200亿元的经济损失，造成了大量的煤炭资源浪费，不仅如此，由煤矿火灾所引发的次生灾害量逐年增加，所引发的人员伤亡与重特大灾害总量将持续上升。因此，对煤层自燃危险区域进行技术探测就显得尤为重要，经过对煤层自燃危险区域的技术探测可以进行有效性及针对性治理，防止自燃事故的发生。

目前，存在两种对煤层自燃危险区域进行检测的方法，一种是采空区煤炭自燃无线监测装置及方法，如专利文献CN101706466A公开了一种采空区煤炭自燃无线监测装置及方法，由设在采空区的多组信号发射器和回采工作面的便携式接收器构成，采空区内测点设有多种传感器，通过将检测到的信息发射出去，由便携式接收器进行接收并进行判断，实时显示采空区各个位置的数据结果。但是，这种监测装置成本昂贵，且不能避免采空区顶板垮落造成的损害及采空区涌水的影响。

另一种方法是采空区全光纤温度监测系统，如专利文献 CN202417600U公开了一种煤矿井下采空区全光纤温度监测系统，主要由分布式光纤温度测量主机、工控机、消防电源、报警装置、感温光缆和放线装置组成，该系统主要由分布式光纤作为监测装置，能够感知光纤分布区域的温度信息，并将信息传递给主机，实现针对采空区温度监测的目的。但该监测装置成本较高，且只能实现对采空区温度的测量，不能够监测气体，对采空区自燃的判断标准单一，同样不能受避免采空区顶板垮落造成的损害及采空区涌水的影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术对采空区的监测装置不能避免采空区顶板垮落造成的损害及采空区涌水的影响的技术问题，提供一种综放面采空区监测装置。

本实用新型的技术方案提供一种综放面采空区监测装置，包括：用于采集气体信号和温度信号的信号采集单元、至少一个用于保护所述信号采集单元的保护单元以及用于分析所述气体信号和所述温度信号的信号分析单元，所述信号采集单元通过所述保护单元与所述信号分析单元连接。

进一步的，所述保护单元包括第一连通管、T型三通、第二连通管、法兰以及与所述第二连通管直径相对应的密封罩，所述T型三通包括两个出口端和一个进口端，所述第一连通管通过所述法兰与所述T型三通的所述出口端连接，所述第二连通管的一端通过所述法兰与所述T型三通的所述进口端连接，所述第二连通管的另一端与所述密封罩密闭连接。

进一步的，所述密封罩上设置有多个透气孔。

进一步的，所述信号采集单元包括气体信号采集模块和温度信号采集模块。

进一步的，所述气体信号采集模块包括至少一根束管和气体信号采集器，所述束管与所述气体信号采集器连接，所述束管一端穿过所述第一连通管和所述T型三通设置在所述第二连通管内，所述束管另一端与所述气体信号采集器连接。

进一步的，所述温度信号采集模块包括至少一个温度传感器、至少一根信号传输电缆和温度信号采集器，所述温度传感器通过所述信号传输电缆与所述温度信号采集器连接，所述温度传感器设置在所述第二连通管内。

进一步的，所述气体信号采集模块还包括至少一个防尘塞，所述防尘塞设置在所述束管一端的顶部。

进一步的，所述综放面采空区监测装置还包括封闭塞和封孔剂，所述封闭塞设置在所述束管另一端的出口处，所述封孔剂设置在所述第一连通管内。

进一步的，所述综放面采空区监测装置还包括提示模块，所述提示模块与所述信号分析单元连接。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：通过信号采集单元采集采空区内的气体信号和温度信号，并通过信号分析单元对采集到的气体信号和温度信号进行分析，从而实现对综放面采空区进行气体信号和温度信号双重监测，更加有效地、准确地分析采空区内的遗煤自燃状态。同时通过保护单元对信号采集单元进行保护，使信号采集单元避免因采空区顶板垮落造成损害以及因采空区涌水受到影响。

附图说明

参见附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1是本实用新型提供的一种综放面采空区监测装置的结构示意图；

图2是本实用新型最佳实施例提供的一种综放面采空区监测装置的结构示意图；

图3是图2中综放面采空区监测装置的安装结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或视为对实用新型技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

图1所示为本实用新型提供的一种综放面采空区监测装置的结构示意图，包括：用于采集气体信号和温度信号的信号采集单元11、用于保护所述信号采集单元的保护单元12以及用于分析所述气体信号和所述温度信号的信号分析单元13，所述信号采集单元通过所述保护单元12与所述信号分析单元13连接。

实施本实用新型，通过信号采集单元11采集采空区内的气体信号和温度信号，并通过信号分析单元13对采集到的气体信号和温度信号进行分析，从而实现对综放面采空区进行气体信号和温度信号双重监测，更加有效地、准确地分析采空区内的遗煤自燃状态。同时通过保护单元12 对信号采集单元11进行保护，使信号采集单元11避免因采空区顶板垮落造成损害以及因采空区涌水受到影响。

图2所示为本实用新型最佳实施例提供的一种综放面采空区监测装置的结构示意图，包括：用于采集气体信号和温度信号的信号采集单元 11、至少一个用于保护所述信号采集单元的保护单元12以及用于分析所述气体信号和所述温度信号的信号分析单元13，所述信号采集单元通过所述保护单元12与所述信号分析单元13连接。

在其中一个实施例中，所述保护单元12包括第一连通管121、T型三通122、第二连通管123、法兰124以及与所述第二连通管123直径相对应的密封罩125，所述T型三通122包括两个出口端和一个进口端，所述第一连通管121通过所述法兰124与所述T型三通122的所述出口端连接，所述第二连通管123的一端通过所述法兰124与所述T型三通122 的所述进口端连接，所述第二连通管123的另一端与所述密封罩125密闭连接。

具体的，第一连通管121和第二连通管123为铸铁管，第一连通管 121直径为2寸，壁厚为3毫米，第二连通管123长度为1米，T型三通 122为T型铸铁三通，密封罩125为铸铁罩。在实际操作过程当中，分别在第一连通管121、T型三通122和第二连通管123上焊接法兰124，每个法兰124上设置四个螺栓孔，然后通过螺栓将第一连通管121和第二连通管123固定在T型三通122上。需要说明的是，保护单元12的数量与设置在采空区内的监测点的数量相对应，每一个监测点对应设置一个保护单元12，即每一个监测点都包含一组第一连通管121、T型三通122 和第二连通管123，每个监测点之间通过第一连通管121连接起来，在实际操作过程当中，监测点的数量根据采空区的长度决定，每个监测点之间的最佳间距为30-40米。

在其中一个实施例中，所述密封罩125上设置有多个透气孔1241。通过该透气孔可以使采空区内的气体容易进入第二连通管123内，便于采集采空区内的气体信号和温度信号。需要说明的是，密封罩125的数量与第二连通管123的数量相对应。

在其中一个实施例中，所述信号采集单元11包括气体信号采集模块和温度信号采集模块。通过分别设置气体信号采集模块和温度信号采集模块使信号采集单元在采集气体信号和温度信号时不会相互干扰，影响信号分析单元的分析结果。

在其中一个实施例中，所述气体信号采集模块包括至少一根束管 1111和气体信号采集器1112，所述束管1111与所述气体信号采集器1112 连接，所述束管1111一端穿过所述第一连通管121和所述T型三通122 设置在所述第二连通管123内，所述束管1111另一端与所述气体信号采集器1112连接。

具体的，束管1111的直径为8毫米，束管1111的数量与监测点的数量相对应，每一根束管1111为一个监测点，气体信号采集器1112为防爆旋片式真空泵，通过防爆旋片式真空泵将束管1111内的气体抽出，并通过气相色谱仪分析气体种类及浓度。

在其中一个实施例中，所述温度信号采集模块包括至少一个温度传感器1121、至少一根信号传输电缆1122和温度信号采集器1123，所述温度传感器1121通过所述信号传输电缆1122与所述温度信号采集器 1123连接，所述温度传感器1121设置在所述第二连通管123内。

具体的，温度传感器1121为铂电阻温度传感器，温度传感器1121 和信号传输电缆1122的数量与监测点的数量相对应，每一个监测点包括一个温度传感器1121和一根信号传输电缆1122，在实际操作过程当中，温度传感器1121和信号传输电缆1122采用聚氯乙烯(Polyvinyl chloride， PVC)胶带缠绕在一起，防止温度传感器1121在使用过程中脱落，起到坚固作用。温度信号采集器1123为防爆式万用表，通过防爆式万用表监测温度传感器1121的电阻数据，并通过信号分析单元13计算出监测点的温度数值。

在其中一个实施例中，所述气体信号采集模块还包括至少一个防尘塞1113，所述防尘塞1113设置在所述束管1111一端的顶部。具体的，防尘塞1113的数量与束管1111的数量相对应，每根束管的顶端都设置一个防尘塞1113，防止采空区内复杂环境下大量灰尘进入束管1111，从而堵塞束管1111使气体信号采集器无法采集束管1111内的气体信号。

在其中一个实施例中，所述综放面采空区监测装置还包括封闭塞14 和封孔剂15，所述封闭塞14设置在所述束管1111另一端的出口处，所述封孔剂15设置在所述第一连通管121内。

具体的，封闭塞14为橡胶塞，封孔剂15为泡沫封堵剂，封孔剂15 设置在综放采空区监测装置的出口处的第一连通管121内，通过封闭塞 14堵住束管1111以及封孔剂15堵住第一连通管121，防止采空区漏风。

在其中一个实施例中，所述综放面采空区监测装置还包括提示模块，所述提示模块与所述信号分析单元13连接。当信号分析单元13对采集到的气体信号或者温度信号出现异常时，如当分析出采空区氧气的浓度下降到煤自燃下限值或者温度数值到达煤自燃的临界值时，通过提示模块提醒用户，使用户采取相应措施，避免发生煤自燃导致发生火灾，达到预报警功能。

下面对本实用新型的综放面采空区监测装置的安装过程进行说明，其结构如图3所示：

在综放工作面后溜子31、进风巷32沿外帮位置以及进风巷联巷33 处铺设第一连通管，将多根装有防尘塞的束管和多根装有温度传感器的信号传输电缆穿进第一连通管，然后通过T型三通支撑起来，同时填黄土压实，防止束管和信号传输电缆脱出，并将连接束管1111和信号传输电缆1122的信号采集单元设置在密闭墙34外，最后通过封闭塞堵住束管的出口，以及封孔剂堵住第一连通管，使综放工作面形成一个密闭空间。需要说明的是随着工作面的生产，上述所有监测点35均逐步进入采空区深部，在进风隅角布置一个监测点，回风顺槽靠近外帮布置一个监测点，靠近回风侧煤柱布置一个监测点，采空区中部后溜子处平均每隔 30-40米布置一个监测点，当遇见隅角等转弯的位置，可采用弯头进行连接第一连通管，并通过信号分析单元分析采空区内的气体信号和温度信号，实现对综放面采空区进行气体信号和温度信号双重监测，更加有效地、准确地分析采空区内的遗煤状态。

以上所述的仅是本实用新型的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。