礦井巷道圍巖調(diào)熱圈溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及煤礦安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，屬于煤礦井下安全開采，具體涉及一種 礦井巷道圍巖調(diào)熱圈溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著礦井開采深度的增加，地溫不斷增高，致使礦內(nèi)氣溫不斷升高。在高溫環(huán)境下 作業(yè)，人們的出汗量可達(dá)常溫作業(yè)的5~10倍，大量的氮化鈉、水溶性維生素、礦物鹽隨之 排出，人體的正常水鹽代謝被破壞，從而出現(xiàn)熱痙攣等病變。人在溫?zé)岬目諝庵休^長(zhǎng)時(shí)間勞 動(dòng)，會(huì)發(fā)生中暑、昏倒、嘔吐和濕疹等疾病。由于濕熱環(huán)境會(huì)引起人的某種機(jī)能障礙，如昏昏 欲睡、性情煩躁等，導(dǎo)致事故發(fā)生，影響人身安全。
[0003] 礦山熱害越來(lái)越成為影響礦井安全高效生產(chǎn)的一個(gè)急需解決的問題。在礦井熱源 中，圍巖散熱占相當(dāng)大的比例，水平巷道內(nèi)風(fēng)流干、濕溫度的增加主要是由于圍巖散熱引起 的。
[0004] 在礦井降溫工程中，井巷調(diào)熱圈是一個(gè)重要的概念。研究圍巖調(diào)熱圈溫度場(chǎng)分布 規(guī)律及其半徑大小，是掌握圍巖向風(fēng)流的散熱量、巷道風(fēng)流熱參數(shù)預(yù)測(cè)計(jì)算和礦內(nèi)空氣調(diào) 節(jié)的基礎(chǔ)。未開挖的巖體處于一種熱平衡狀態(tài)，即巖體的溫度為原始巖溫。當(dāng)巖體開挖巷 道通風(fēng)后，熱平衡遭到破壞，熱量不斷被氣流帶走，使巖體內(nèi)部溫度不斷降低。隨著通風(fēng)時(shí) 間的增加，靠近巷道的巖體的溫度不斷降低，并且溫度降低范圍不斷的向巖體內(nèi)部延伸，直 到達(dá)到新的熱平衡，這個(gè)延伸厚度即為巷道的調(diào)熱圈，通俗地講，井巷調(diào)熱圈就是指井巷周 圍溫度變化較為顯著的區(qū)域。有文獻(xiàn)中定義調(diào)熱圈為巷道圍巖溫度降低值超過(guò)原巖溫度的 0. 1%的區(qū)域，具體來(lái)說(shuō)井巷周圍溫度滿足下式的區(qū)域?yàn)檎{(diào)熱圈：
[0005]
[0006] 式中：圍巖中任一點(diǎn)溫度；
[0007] t-圍巖原始溫度。
[0008] 從巷道中心到調(diào)圈邊界的距離稱為調(diào)熱圈半徑，其大小與原巖溫度、巖石的熱物 理性質(zhì)、巷道通風(fēng)時(shí)間、巷道的幾何尺寸、對(duì)流換熱系數(shù)、壁面濕度系數(shù)、風(fēng)流相對(duì)濕度等多 種因素關(guān)系密切。
[0009] 對(duì)井巷調(diào)熱圈研究者主要關(guān)心以下兩個(gè)問題：
[0010] (1)井巷圍巖的溫度是如何隨著井巷中空氣溫度的變化而變化的，即所謂溫度響 應(yīng)問題。
[0011] (2)當(dāng)井巷中空氣年平均氣溫不等于原始巖溫時(shí)，調(diào)熱圈范圍是如何隨時(shí)間而變 化的，即所謂調(diào)熱圈的擴(kuò)展問題。
[0012] 許多學(xué)者在圍巖熱量計(jì)算方面做了大量的研究工作，提出了多種計(jì)算圍巖散熱方 法，但大多數(shù)計(jì)算方法都存在些問題，或精度偏低、或方法復(fù)雜。想要清楚以上問題，需要掌 握巷道圍巖調(diào)熱圈的溫度分布特征，最準(zhǔn)確有效的方法是直接對(duì)調(diào)熱圈的溫度進(jìn)行測(cè)定。
[0013] 目前是通過(guò)在鉆孔內(nèi)布置熱敏電阻來(lái)監(jiān)測(cè)巷道圍巖調(diào)熱圈的溫度分布，其弊端主 要有四點(diǎn)：一是一個(gè)圍巖調(diào)熱圈的監(jiān)測(cè)鉆孔只能布置一個(gè)熱敏電阻探頭，要實(shí)現(xiàn)巷道圍巖 調(diào)熱圈半徑范圍（通常為幾十米）的監(jiān)測(cè)，需要施工幾十個(gè)甚至上百個(gè)鉆孔，然后在逐個(gè)鉆 孔布置熱敏電阻探頭，安裝巨大；二是由于整個(gè)礦井中布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)眾多，需要對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)反 復(fù)人工操作取值（每天至少需要進(jìn)行三次人工測(cè)量），監(jiān)測(cè)周期長(zhǎng)（通常需要對(duì)礦井進(jìn)行 數(shù)年的監(jiān)測(cè)），日常監(jiān)測(cè)勞動(dòng)強(qiáng)度大；三是為了減少鉆孔施工數(shù)量，只能增加鉆孔的深度梯 度，也就是減少了監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，由此導(dǎo)致可用的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有限；四是熱敏電阻探頭監(jiān)測(cè)精 度差，且其監(jiān)測(cè)探頭及監(jiān)控布線極易損壞，日常維護(hù)困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本實(shí)用新型的目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種安全可靠性好、定位精度高、 抗電磁干擾能力強(qiáng)且能夠?qū)崟r(shí)、連續(xù)地進(jìn)行巷道圍巖調(diào)熱圈溫度監(jiān)測(cè)的礦井巷道圍巖調(diào)熱 圈溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置。
[0015] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：
[0016] 礦井巷道圍巖調(diào)熱圈溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置，礦井巷道側(cè)壁設(shè)置有至少一個(gè)鉆孔，其特 殊之處在于：所述監(jiān)測(cè)裝置包括監(jiān)控中心、測(cè)溫主機(jī)和至少一個(gè)用于采集光信號(hào)的測(cè)溫光 纖；
[0017] 所述鉆孔內(nèi)均布置有測(cè)溫光纖，測(cè)溫光纖均通過(guò)環(huán)網(wǎng)與測(cè)溫主機(jī)相連，測(cè)溫主機(jī) 通過(guò)RS232或者RS485總線與監(jiān)控中心相連；
[0018] 測(cè)溫主機(jī)用于向測(cè)溫光纖發(fā)送激光信號(hào)，接收由測(cè)溫光纖散射回的激光信號(hào)，并 將散射回的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為溫度信號(hào)，將溫度信號(hào)發(fā)送至監(jiān)控中心。
[0019] 上述測(cè)溫光纖通過(guò)光纖接線盒與環(huán)網(wǎng)相連。
[0020] 上述測(cè)溫主機(jī)是分布式光纖感溫檢測(cè)主機(jī)EL2000-DTS-III。
[0021] 鉆孔內(nèi)的測(cè)溫光纖與鉆孔之間填充有封孔材料。
[0022] 上述封孔材料是黃泥或石膏。
[0023] 上述鉆孔高度位于巷道壁面垂高的中部。
[0024] 上述環(huán)網(wǎng)是井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)。
[0025] 本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果：
[0026] (1)本實(shí)用新型能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)測(cè)溫光纖沿線處的溫度，可進(jìn)行不間斷的自動(dòng)測(cè)量， 測(cè)量范圍廣，定位精度高，同一測(cè)溫光纖上相鄰溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的間距可達(dá)到〇.5-1米；
[0027] (2)本實(shí)用新型采用測(cè)溫光纖作為傳感器，沒有電信號(hào)，本質(zhì)安全可靠，不存在產(chǎn) 品本身的防暴、引起火源等問題；
[0028] (3)本實(shí)用新型的測(cè)溫光纖由石英材質(zhì)制作，耐腐蝕性強(qiáng)，可在可連續(xù)監(jiān)測(cè)圍巖調(diào) 熱圈溫度場(chǎng)數(shù)年甚至數(shù)十年，經(jīng)久耐用；
[0029] (4)本實(shí)用新型安裝施工周期短、費(fèi)用小，甚至可以運(yùn)行時(shí)安裝，施工方便，成本相 對(duì)較低，易于推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1是本實(shí)用新型的布置示意圖；
[0031] 圖2是本實(shí)用新型鉆孔內(nèi)的測(cè)溫光纖示意圖；
[0032] 圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例系統(tǒng)布置圖；
[0033] 圖4是基于本實(shí)用新型的礦用圍巖調(diào)熱圈半徑計(jì)算方法的流程圖。
[0034] 附圖標(biāo)記：1-測(cè)溫光纖，2-煤巖體，3-黃泥，4-熔接盤，5-井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)，10-1 #聯(lián)絡(luò)巷，11-副井繞道，12-三環(huán)水倉(cāng)繞道，13-1306工作面。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 本實(shí)用新型提供一種礦井巷道圍巖調(diào)熱圈溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置，礦井巷道側(cè)壁設(shè)置有 至少一個(gè)鉆孔，鉆孔可布置在巷道壁面垂高的中部，監(jiān)測(cè)裝置包括監(jiān)控中心、測(cè)溫主機(jī)和至 少一個(gè)用于采集光信號(hào)的測(cè)溫光纖1。
[0036] 本實(shí)用新型的每個(gè)鉆孔內(nèi)均布置有測(cè)溫光纖，且測(cè)溫光纖的布置是從鉆孔底端一 直敷設(shè)到鉆孔外，測(cè)溫光纖均通過(guò)環(huán)網(wǎng)與測(cè)溫主機(jī)相連，測(cè)溫主機(jī)通過(guò)RS232或者RS485總 線與監(jiān)控中心相連；環(huán)網(wǎng)具體可為井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)5。
[0037] 測(cè)溫主機(jī)用于向測(cè)溫光纖發(fā)送激光信號(hào)，接收由測(cè)溫光纖散射回的激光信號(hào)，并 將散射回的激光信號(hào)轉(zhuǎn)換為溫度信號(hào)，并將溫度信號(hào)發(fā)送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心將監(jiān)測(cè)得 到的信息實(shí)時(shí)顯示并記錄下來(lái)。
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