1、淮南矿业集团潘集第一煤矿潘一矿 13 煤层综采工作面采空区“三带”测试 (光纤热电偶)施工措施编 制 单 位 ：通 风 区2013 年 3 月 份编制:孙 国 友 审 核: 参 加 会 审 人 员调 度 所: 通风防突一科: 安 监 处: 信 息 工 区: 综 采 一 队: 生产预 备队: 合肥容知测控仪器有限公司: 安徽理工大学能源与安全学院： 副总工程师： 总 工 程 师: 会 审 意 见措 施 目 录一 、概述二、测试系统的安装方案三、测试系统的保护设计四、设备安装期间的注意事项五、观测记录六、设备清单七、各单位职责一、概述潘一矿 13 煤具有煤层自燃倾向性，煤层自燃发火期 36 个月，
2、存在自然发火隐患。本项目以 13 煤 2341（3）综采面采空区为试验地点，通过在采空区上下两巷附近布置分布式光纤温度传感器和束管进行连续的监测，同时采用热电偶测温与光纤测温所测数据进行对比，通过对监测数据（主要是温度和氧气浓度）的分析，结合13 煤的自燃特性和采空区“三带”的划分标准，准确确定出综采工作面采空区防火“三带”的范围，为制定针对性的防火措施提供理论和技术支持。二、测试系统的安装方案根据潘一矿 2341（3）工作面的具体情况，本次试验分别在进、回风巷道各布置一套测试系统。进风巷选用长度为 715 米的光纤及 715 米、480 米两组三芯聚乙烯束管，长度分别为 715 米、695
3、米、675 米的热电偶。回风巷选用长度为 545 米的光纤及 545 米、310 米两组三芯聚乙烯束管，长度分别为 545 米、525 米、505 米的热电偶。束管用来采集气样，光纤用来连续测温，热电偶可用来测温也可以与光纤测温进行比较。1、将两组束管、光纤和热电偶用胶带两两捆绑在一起，捆绑结实，确保不分离，以便井下穿管时不会松散。热电偶捆绑时要留有 0.5 米的距离，同时在各测点处需将束管剥离，并留有 0.5 米的长度，以便穿管保护。2、考虑工作面过断层因素，在进风巷中距工作面 20m 处设置第一个测点，依次隔 20 米、20 米、195 米、20 米、20 米布置第二个测点、第三个测点、第
4、四个测点、第五个测点和第六个测点；在回风巷中距工作面 20m 处设置第一个测点，依次隔 20 米、20 米、195 米、20 米、20 米布置第二个测点、第三个测点、第四个测点、第五个测点和第六个测点。在每个测点处摆放三通，每个铁管用两通连接。观测系统布置示意图如图 1 所示。3、考虑到工作面的实际情况，为了方便穿管，将捆绑好的束管、光纤和热电偶整体从距离工作面最近的三通开始，分别穿过三通、铁管、两通。4、在每个测点处将剥离的单芯束管和热电偶从法兰盘穿入套管，并将束管和热电偶固定于套管内；用黄泥将三通与法兰盘连接处封堵，目的是为了防止铁管内气体进入套管，影响所采集的气体成分，保证抽气效果。5、
5、将第一个测点处的三通出口端，用黄泥封堵，以防止气体进入套管，影响气体采集。6、用尼龙袋包裹于套管四周，防止碎煤与岩石堵塞套管孔眼。7、将各测点对应的束管和热电偶进行标记，便于进行数据测量。第一个测点埋进采空区时，由安徽理工大学研究人员或矿方安排人员开始进行测温和气样采集，下井进行测温和气体取样时间最好是在同一时间，采集后将气样送至地面检测站进行色谱分析。图 1 2341（3）综采工作面测点布置示意图三、测试系统的保护设计系统能否进行安全保护是试验成功的关键。系统保护主要包括观测站保护、探头保护和管线保护 3 个部分。3.1 观测站保护由于井下实际操作环境比较恶劣，观测站处有抽气泵、热电偶补偿导
6、线端头和光纤测温仪，抽气泵能否及时运行和光纤测温系统的正常读数直接关系到测试结果的准确性，所以需要进行保护。根据观测站处抽气泵和光纤测试仪器的相关尺寸采用在地面焊接好的铁皮箱子罩着观测系统进行保护，对热电偶补偿导线端头进行塑料袋包裹。3.2 巷道内探头保护在三通预设探头的部位将剥离的单芯束管和热电偶从法兰盘穿入套管，并将束管和热电偶固定于套管内，接上 0.3m 长的 2 寸花管，以花管作为防护罩，用尼龙袋包裹于花管四周，防止碎煤与岩石堵塞花管孔眼。用黄泥封堵三通与法兰盘，其具体保护设计如图 2 所示。图 2 巷道探头部位结构示意图3.3 管线保护随着工作面的向前推进，测试系统逐渐被埋在采空区内
7、，所以进回风巷内的光纤、热电偶和束管必须进行保护，以防止管路的破坏。上风巷将防护铁管放在距底板 0.5m 处并用铁丝固定于巷帮上，下风巷考虑到积水问题将防护铁管用铁丝固定于离底板 1.0m 高的巷道帮上。项目中采用 2 寸防护铁管进行保护。测试系统的可靠性不仅需要保护措施，还需要一些注意事项。测点端头保护时探头及其防护罩竖直放置，四周采用铁丝固定在巷道外帮，以防止探头平倒在地面，避免巷道有积水淹没探头。测试系统安装好后，要采取措施对巷道中管道和测点进行保护，以防生产过程和人为等原因致使管道系统破坏。四：设备安装期间的注意事项1、设备安装期间，施工单位必须跟随矿方人员一同下井，严禁施工单位自己下
8、井。2、设备安装期间，两家施工单位必须看好顶板的情况，防止掉落东西伤人。3、设备安装期间，上风巷综采一队禁止打运。4、设备安装期间，施工单位和通风区负责将束管、光纤、热电偶的线路一起穿进 2吋管路，由生产预备队负责将穿好的 2 吋管路接至到上、下风巷测试地点。5、光缆设备安装期间，敷设光缆要轻拉慢放，禁止打折、弯曲。6、光缆设备安装期间，固定轴上有污垢的要清理干净，避免由污垢产生隔热层影响检测值。7、光缆设备安装期间，测温光缆要用扎线固定牢靠，防止人为造成光缆松动脱落。8、光缆设备安装期间，挂设标牌，标识测温光纤起止点站名、测温光纤距起点长度，分区号等信息。9、光缆设备安装期间，光缆固定后要保
9、证光缆仍然可以调整，防止现场设备移动时产生的过大拉力、拉伤光缆。10、测温设备安装期间，井上工控机安装在调度室或其他利于监管的地方。11、测温设备安装期间，井下基站安装在井下监控室或其他干燥、洁净的环境，设备基座要固定牢靠。12、测温设备安装期间，基站采用 660V 电源供电。13、测温设备安装期间，基站通过光缆与井下工业以太网连接，将数据上传到井上工控机。14、测温光缆敷设期间，测温铠装光缆沿轨道上、下风巷，辅设至综采工作面。上风巷光缆用防护铁管固定在距底板 0.5m 处并用铁丝固定于巷道帮上，下风巷考虑到积水问题将防护铁管用铁丝固定于离底板 1.0m 高的巷道帮上。弯曲部分应小于光缆直径的
10、 20 倍，以确保不增加光缆的损耗。15、测温光缆敷设期间，基站到综采工作面光缆,总长度为 1500m。16、测温光缆敷设期间， 重点监测区域可延长光缆在此环境下的长度，以增加光缆的受热长度，测量更准确。17、测温光缆敷设期间，测温光缆敷设期间在光缆的另一端使用光时域反射仪（OTDR）测量光缆的性能参数。熔接光缆同时用 OTDR 对前一段光缆进行测试，保证熔接质量。18、测温光缆敷设期间，确定光缆性能没有变化后，接入位于控制室的专用盘柜内。19、测温光缆敷设期间，在有断裂时,在用光纤熔接机将光缆熔接后,必须用接续盒将其接点保护好。20、系统调试敷设期间，将上位机安装于调度室，通过井下工业网进行
11、上下位机的通讯及控制。21、电源系统调试期间：断开所有电源开关、确认电压、测试对地绝缘，逐级送电。22、系统硬件调试期间：现场测温光缆工作正常、网络通讯正常、监控室设备运行正常。23、系统软件调试期间：应用程序正常、画面切换正常、正确显示各点状态、操作正常、记录正常无少点。系统数据通讯架构图五、观测记录测试系统安装过程需记录 1#测点距工作面、两测点间、束管及热电偶端头距底板巷道以及 1#测点距观测站的实际距离。测点进入采空区后，由安徽理工大学研究人员或矿方安排人员每天进行观测采样。测温采用分布式光纤温度测试系统，可连续测温，各点温度可由测试软件自动绘制成曲线。使用万用表测试各测点的电势，以便
12、得出测点处的温度值，与光纤测温数据进行比较。为了清楚观测到同一地点的温度变化，选取距 1#测点不同距离的点并记录该点温度数据，并记录于表 1 中。在采样过程中注意先将抽气泵预抽 5 分钟，以排除束管和抽气泵中的空气，采集气样后贴上标签，立即送至地面检测站进行色谱分析。在表 2 中记录井下需记录的原始数据，在表 3 中记录气体色谱分析数据。表 1 距 1#测点不同距离的温度数据日期距 1#测点的距离（m）50 100 150 200 250 300 350 400 450温度（）表 2 井下需记录的数据测点号日期光纤温度（）万用表读数（mV）热电偶温度（）回采进度（m/d）煤层厚度（m）日产量（
13、t/d）工作面风量（m 3/min）风温（）表 3 各组分气体浓度数据各气体成分浓度（%）测点号日期距工作面距离（m） O2 CH4 CO2 CO C2H4 C2H2 C3H8六、设备清单：1、束管（三芯总长度 2050 米） ；2、光纤（距观测站测温系统所需 2050 米） ；3、热电偶补偿导线（总长度 4820 米） ；4、万用表（型号：VC9806A +） ；5、2 吋防护铁管（总长度 800 米） （带法兰盘） ；6、连接三通（带法兰盘） （总共 12 个） ；7、测点防护罩（2 寸花管 8 个） （长度每个 0.3 米） （带法兰盘） ；8、抽气泵（两台） ；9、气样带（若干） ；1
14、0、尼龙袋（12 个） ；11、其他材料：透明胶带、刀具、米尺、黄泥。分布式光纤温度传感系统设备清单：序号 设备名称 型号 数量 备注数据采集模块图形显示模块数据查询统计模块报警控制、发布模块1 系统软件WEB 发布模块1 套高精度长波长光谱分析仪多通道光路逐波开关装置宽带大功率泵浦激光器半导体长波长激光发生装置光学逐波扫描装置2 分布式测温主机长波长调制解调装置1 套 煤矿专用3矿用铠装感温传感器 - 1500 米煤矿专用。低烟无卤阻燃型非金属光缆结构，集信息传输和温度采集于一体，具有更高的安全性4 光端机 - 1 对5 报警模块 - 1 套6 工控机、显示器 1 套 待定7 安装附件/工具 1 套七、各单位职责：1、通风区负责将三芯束管安装到上、下风巷测试地点。2、合肥容知测控仪器有限公司和安徽理工大学能源与安全学院施工人员负责将光纤和热电偶线路铺设到上、下风巷测试地点。3、合肥容知测控仪器有限公司和安徽理工大学能源与安全学院施工人员负责井下观测站的安装。4、信息工区负责配合合肥容知测控仪器有限公司和安徽理工大学能源与安全学院施工人员观测点搭电源工作。5、生产预备队负责将 2 吋的保护铁管安装在上、下风巷测试地点并吊挂整齐。6、综采一队负责保护上、下风巷的敷设的管路。7、合肥容知测控仪器有限公司和安徽理工大学能源与安全学院施工人员和通风区负责本次工作的观测记录工作。
