分布式无源光纤测温系统在煤矿采空区应用中存在问题的分析研究

分布式无源光纤测温系统在煤矿采空区

应用中存在问题的探究陕煤蒲白建庄矿业公司王志荣摘要：煤矿采空区是一个密闭无风温度相对恒定的环境，如果采空区温度变化了，那么，采空区就会存在空气流动，进入采空的氧气就会与采空区内剩余的煤发生氧化反应，采空区就可能会发生自燃爆炸的重大安全隐患。研究采空区温度和气体变化就可以分析采空环境变化，及时发现采空区存在的问题，从而采取有效的防治措施，将采空区隐患消灭在萌芽状态，确保矿井安全生产正常有序进行。目前，煤矿引入了一种分布式无源光纤在线测温技术应到了对采空区温度变化进行实时监测，但是在实际应用中还存在一些亟待解决的问题，如果这些问题解决不好，那么，这种系统对煤矿安全管理来说自身就是一种安全隐患，不但起不到安全预警作用反而使煤矿放松了安全管理。关键词：采空区、无源、测温温度预警光缆长度、过滤屏蔽煤矿开采过程中，采空区常常给煤矿的正常生产带来危害。由于在煤矿开采过程中采空区存在大量的遗留的浮煤，浮煤的存在为煤矿自燃提供了物资条件。煤矿自燃严重威胁着煤矿的安全生产、制约着煤矿的生产，而采空区煤矿自燃在煤矿自燃发生总体中占有重要的部分，我国国有重点煤矿中采空区煤矿自燃占自燃火灾的60%。水火无情，防火关键是预防，而分布式无源光纤测温系统系统的技术特点看似非常适宜对采空区的温度进行实时监测，预先铺设在采空区内的光缆对采空区内温度进行实时监测，通过温度变化能及时发现采空区存在自然倾向当温度预警后，实施相应的安全措施从将采空区安全隐患消灭在萌芽状态，确保矿井安全生产的正常进行。1，分布式无源光纤测温系统在煤矿应用中存在的问题某矿于2014年6月引入分布式无源光纤测温系统，安装在1012工作面，2014年7月调试完成，随做工作面的推采，发现系统与当初的设想偏差很大，根据分布式无源光纤测温系统的温度报警对采空区采取注氮和灌浆措施以降低采空区温度，措施实施后并没有将采空区温度降下来，报警也没有消除，反复几次证明是系统误报，误报警不但造成财力物力人力的浪费，使人们对分布式无源光纤测温技术在煤矿采空区的应用产生了质疑。再结合其它矿井的应用，发现分布式无源光纤测温技术在煤矿采空区应用中存在的问题是：1.1实际温度与系统温度偏差大：下表是一工作面顺槽实测温度与系统温度对比表1.2系统温度监测实时性差：下表是进入主系统时间与各子系统时间对比

1.4、经常出现一些上百上千的温度：系统截图：1.5采空区温度显示区域越来越短：系统截图：分布式无源光纤测温技术在煤矿采空区存在的这些问题，不但没有带来采空区安全管理的提升反而增加了企业管理的麻烦，系统本身成为一个安全隐患。那么，煤矿还该不该投入大量的资金安装分布式无源光纤测温系统哪？2、分布式无源光纤测温系统在采空区应用为什么会出现问题2.1、分布式无源光纤测温系统原理分布式光纤温度传感系统DTS是基于光纤拉曼(Raman)散射现象进行测温的。激光器光源发出的光脉冲与光纤分子相互作用，发生散射，散射光有多种类型，如：瑞利(Rayleigh)散射、布里渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等。其中拉曼散射是与光纤分子的热振动相关联的，因而对温度有敏感，可以用来进行温度测量。在光纤中，散射信号是连续的，通过使用高速信号采集技术测量入射光和拉曼散射光之间的时间间隔，可以得到拉曼散射光发生的位置，由于拉曼散射光对温度敏感，所以可以沿着光纤测量到相应的温度分布。根据光纤测温原理可以得出：分布式无源光纤测温系统与光纤的长度有直接关系，光缆的长度是系统温度计算的一个重要的参数。2.2、采空区测温光缆长度由已知变为未知采空区并不是一个空旷的场地，随着工作面的推采进度，预留在两巷的测温光缆会被甩入采空区，随工作面周期性来压采空区发生大面积的垮塌，这时，冒落的岩石可能会砸断砸伤测温光缆，至于断在什么地方伤在什么地方谁也不知道测温光缆长度从已知变为未知。温度计算的一个重要参数变成未知，那么，系统计算温度的准确性也就没了，这就是分布式无源光纤测温系统误报误警的根源所在。2.3、采空区温度传导的介质发生了根本变化埋入采空区的测温光缆被大量的岩石埋得密不通风，温度的传导介质已不再是空气而是变为岩石，岩石的导热效应与空气相比差的很多，即使采空区某一点发生温度异常当传到光缆跟前时也就成了历史数据。2.4、过滤屏蔽处理系统异常温度煤矿安装的分布式无源光纤测温系统，对系统出现的异常温度采取的办法是人为将有问题的光缆区段过滤屏蔽掉，只显示相对正常区段的温度，至于显示的温度正确与否还是个未知数。人为的过滤屏蔽也是采空区温度显示区域越来越短的原因所在。3、分布式无源光纤测温系统应用范围通过研究还发现分布式无源光纤测温系统适用的范围是：3.1、电力系统方面的运用：可运用于大型的电站的产、输、变电设施的分布式状态监测、运行状态实时监测、发电机定子绕组局部放电故障等的监测。3.2、综合管沟、隧道方面的运用：对综合管沟的在线温度监测和电力电缆放电的定位。3.3、光纤测温系统在矿井方面的运用：对矿井下的电缆绝缘善的在线监测，及时排除绝缘薄弱现象，避免短路引起的火灾和因放电引起的瓦斯爆炸。3.4、建筑方面的运用：设计者及材料应用专家在大型建筑（如大坝、堤防）项目上的介入，使得对建筑结构混凝土凝固过程中建筑结构体温温度的控制更加有利。3.5、石油、化工方面的运用：分布式光纤测温系统可广泛运用于石油、化工等行业，通过有效的光纤装置、对输油管或储油罐等实时监控，能避免灾情和防止石油的泄漏。3.6、在公路路面方面的运用：在公路路面上布置该光纤系统，通过光纤的在线监控，可以及时的了解各时段的路面状况，更好的维护公路路面。3.7、光缆通道方面的运用：对光缆的在线监控，可以有效的控制因温度过高而烧损光缆。3.8、地铁系统方面的应用：分布式光纤测温系统同样适用于地铁系统，在地铁沿线安装该系统，能及时的监察地铁沿线的温度，保证地铁的正常运营。3.9、隧道方面的运用：在公路、铁路隧道内壁布控该系统光纤，可以即时掌握隧道内部温度分布情况，以防灾情出现。以上这些应用范围都可以做到测温光缆的已知长度，所以应用的效果也非常理想。结束：煤矿生产就如同在黑暗中前行，漆黑的环境使其保持高度警惕，假如手里拿一根看似结实的稻草，也许会因为这根稻草让其放松警惕，当危险来临时，害死他的就会是这根救命稻草。煤矿采空区安全管理更是特殊中的特殊，煤矿人一直在探索采空区的安全管理，不惜重金引入高科技产品对采空区进行安全管理不论什么样的高科技产品都会有其适用的范围和区域，如果盲目引进那将会“水土不服”，会给煤矿安全管理带来无法估量的损失，所以煤