煤自燃火灾监测预警技术的研究现状与发展
2陕 西 煤 炭 2009年
方法对煤层自然发火的危险程度、自然发火期、易自
燃危险区域等重要火灾参数指标作出超前判识的一种技术。煤自燃的预测和火源探测技术是迄今为止煤矿防灭火工作面临的最大难题,近年来,国内外地面煤层自燃火源监测预警技术主要有自燃倾向性测试法、综合评判预测法、统计类比法、自然发火实验测试法、气体探测法、测氡法、测温法、磁探测法、电阻率探测法、地质雷达探测法、遥感法、计算机数值
[5-6]
模拟法、无线电波法等。
煤自燃倾向性测试方法与实际开采条件下煤自燃的实质相差甚远,无法真实全面地反映出实际条件下煤体的内在自燃倾向性;综合评判预测法对发火期以及可能发火的区域则无法进行预测,只能定性不能定量;统计类比预测法只能根据工作面实际情况和自然发火统计资料,火区域和高温点位置;件单一,验模拟工作量大,;井下气,这在实际应用中还有很大困难,地面气体探测法受采深、自燃火区上覆岩层性质、地表大气流动的影响,只能作为探测火源的辅助手段;测氡气法目前只在地面使用,自燃温度一般超过200℃,且用氡气量值也无法判断自燃的燃烧程度及其温度;测温法由于是点接触,预测预报范围小,安装、维护工作量大,特别是探头、引线极易破坏,在实际应用中受到技术和经济的限制,不宜大面积探火采用;红外探测法受煤的导热系数较小的影响,不适合探测煤层内的温度,对于采空区自然发火点或离巷壁较远的火区火源点探测确定较为困难;磁探测法主要用于煤田火区,而对于生产矿井自燃高温的探测应用较少;电阻率探测法用于井下高温区域的探测比较困难;地质雷达探测法目前仍处于实验和研究阶段;遥感法探测的深度和范围受地表热辐射背景、上覆岩层岩性、构造的影响较大;计算机数值模拟法受井下气流及外界因素的干扰,其模型与实际存在一定的差异,在现场应用中存在许多待解决的问题,而且对已采区自燃不能适用;无线电波法,用于煤炭自燃隐患或自然发火火源位置探测精度高,成本低,工作量小,维护简单,但在技术方面仍有待于进一步研究。伴随着无线传感器网路技术的飞速发展和在工业现场的成功应用,为无线电波法在煤自燃温度场无线网络监测系统中的应
用提供了条件和技术支持,也减少了研发在人力和资金方面的投入。1.2 煤自燃火灾监测预警技术的发展趋势
煤自然发火监测预警技术,近几十年来得到了较快的发展,形成了较为全面的监测预警技术体系。但是,随着煤矿开拓开采条件的不断变化,高产高效新技术的不断发展,现有的煤自然发火监测预警技术仍难以满足集约化生产的需要,要求人们必须对与煤自然发火监测预警相关的理论与技术进行更深入的研究,准确而早期预测预报煤矿自燃火灾,才能从根本上做到防患于未“燃”。因此,在基础理论方面,,根据赋存条件等,建立不,多层次、多学科;在应用技术方面,应致力于研制与煤自然发火动态早期监测预警技术体系相配套的基于多传感器序列的智能
[7]
化、高集成化矿井火灾早期监测预警系统。
无线传感器网络温度监测技术是近年来逐步发展起来的监测煤自然发火的新的预测方法。太原电子研究设计院于2008年初就开始了对采空区温度场无线自组网传感器监测系统的研究和开发,逐步开辟了煤自燃温度场无线网络监测预警技术的新领域。煤自燃温度场无线网络监测法能及时预测温度场的微弱变化,比CO的预报更早。因此,对无线温度传感器网络监测预警技术进行进一步研究,对于煤炭自然发火早期预报有十分重要的意义,是一项具有前瞻性的工作。
2 无线传感器网络的研究与发展
2.1 无线传感器网络国内外研究现状
无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一,近年来无线通信、集成电路、传感器等技术的飞速发展,使得低成本、低功耗的微型无线传感器的大规模应用成为可能,由于无线传感器网络巨大的科学意义和应用价值,它己经引起了世界发达国家的学术界、军事部门和工农业界的极大关注。
传感器网络最初来源于美国先进国防研究项目局(DARPA,DefenseAdvancedResearchProjectsA2
[7-9]
gency)的一个研究项目,当时由于各种条件的限制,使传感器网络的应用只能局限于军方的一些