煤炭是我国能源体系的“压舱石”,储量占全球近10%。然而,采煤过程中矿井火灾频发,成为煤矿五大灾害之一,不仅造成设备损坏和资源浪费,还可能引发瓦斯与煤尘爆炸,严重威胁人员安全。据统计,我国半数矿井采空区会发生火灾,主要原因是遗煤自燃。因此,采空区自燃火灾防治的关键在于早期预测、火源定位和信息检测,其中早期预测尤为重要。
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目前,标志气体含量法和温度监测技术是判断采空区自燃的主要手段。标志气体含量法通过分析煤自燃过程中产生的CO、CO2、烷烃等气体,建立气体含量与自燃程度的关系模型,广泛应用于采空区自燃预测。但其采气时间长、气体成分复杂、易受气体迁移影响,导致预警延迟和火灾位置判断不准确。此外,束管系统维护困难,易堵塞和破裂,影响气体分析精度,难以准确预测火灾。
温度监测技术则依托钻孔测温、光纤测温等方式,直接获取采空区内部温度场信息,直观反映煤体升温状态。但该方法受监测范围有限、钻孔施工困难、高温环境下设备稳定性差等因素制约,在大面积、隐蔽性强的采空区中,难以实现全域、实时、连续的自燃监测。
江苏吉安矿业科技股份有限公司分布式光纤测温装置是基于拉曼散射原理和OTDR时域反射技术进行温度分布监测和热源定位的系统。主要应用于变电所、线缆桥架缆沟、运输皮带、采煤工作面等易发火区域的火情监测,通过环境温度的趋势监测分析和高温异常点的定位,实现防火危险区域的划分,结合工业以太网实现数据实时上传和大数据统计分析。
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