ВЫПОЛНЕННАЯ НА ОСНОВЕ РЕШЕТКИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ДЛЯ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗАБОЯ ПРИ ДОБЫЧЕ УГЛЯ В УГОЛЬНОЙ ШАХТЕ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе для текущего контроля и измерения температуры и соответствующему способу для выработанного пространства действующего забоя в угольной шахте, в частности, к выполненной на основе решетки волоконно-оптическая системе текущего контроля и измерения температуры и соответствующему способу для выработанного пространства действующего забоя при добыче угля в угольной шахте.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Китай является страной, в которой добывается больше всего угля в мире, а также одной из стран, где самовозгорание угольных пластов является наиболее тяжелой проблемой. Самовозгорание угольных пластов приводит не только к серьезным экономическим, но и к большим людским потерям в угольных шахтах. Статистические данные показывают, что 51,3% основных угольных шахт в Китае подвержены риску самовозгорания, которое является причиной 90% пожаров в угольных шахтах. Из-за самовозгорания угольных пластов Китай ежегодно теряет около 200 миллионов тонн запасов угля. Кроме того, самовозгорание угля также является одной из причин взрыва газа в угольных шахтах, которое имеет наиболее печальные и непоправимые последствия. Можно отметить, что самовозгорание угольных пластов стало одним из основных факторов, которые препятствуют безопасному и эффективному производству и развитию угольных шахт.

Для предотвращения пожара и при его тушении очень важно учитывать фактор самовозгорания угольных пластов. Большинство случаев самовозгорания происходит в выработанных пространствах. Площадь выработанного пространства непрерывно увеличивается, и по мере увеличения глубины добычи угля увеличивается толщина угля, остающегося в выработанном пространстве, при этом в горнодобывающей отрасли значительно повысился уровень механизации, возросла скорость добычи и произошло увеличение толщины плавающего угля в полностью механизированном очистном забое; вследствие этого в выработанном пространстве часто происходит самовозгорание угля; а самовозгорание угля неминуемо влечет за собой огромный экономический ущерб по причине использования в полностью механизированном очистном забое высокопроизводительного и усовершенствованного оборудования. Следовательно, предотвращение случаев самовозгорания угля в выработанном пространстве является главным условием безопасной и эффективной добычи в угольных шахтах Китая.

В настоящее время в Китае все автоматические системы текущего контроля и сигнализации предотвращения самовозгорания в угольных шахтах используют в основном термоэлектрические датчики сигналов, включая датчики на основе терморезисторов и датчики на основе термопары. Все датчики используют термоэлектрические сигналы для обработки. В результате, эти датчики оказываются чувствительными к окружающей среде, т.е. окружающая среда оказывает непосредственное влияние на нормальную работу системы. Кроме того, датчики требуют питания и передают электрические сигналы; таким образом, эти датчики очень подвержены влиянию помех и имеют низкую надежность. По причине суровых условий в выработанных пространствах существует множество потенциальных опасностей; кроме того, очень небольшим является диапазон передачи сигналов; и вследствие этого отсутствует возможность осуществления долгосрочного оперативного широкомасштабного текущего контроля в режиме реального времени.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема: преодоление недостатков в известном уровне техники, обеспечение безопасной и эффективной добычи в угольных шахтах и выполнение требований безопасности для подземных угольных шахт, Настоящее изобретение обеспечивает создание выполненной на основе решетки волоконно-оптической системы текущего контроля и измерения температуры и соответствующего способа для выработанных пространств действующего забоя при добыче угля, при этом система удобна для установки, проста в использовании, является безопасной по своей природе и не представляет собой потенциальную угрозу безопасности, она использует волоконные световоды для передачи сигналов, поддерживает передачу сигналов на дальние расстояния, имеет высокую точность измерений и высокую надежность.

Техническое решение: задача настоящего изобретения решается следующим образом.

Используется выполненная на основе решетки волоконно-оптическая система текущего контроля и измерения температуры для выработанного пространства действующего забоя при добыче угля в угольной шахте, содержащая выполненный на основе решетки волоконно-оптический статический демодулятор, компьютер текущего контроля, сетевой сервер, клиента, оптоволоконный кабель, используемый для передач при производстве горнорудных работ, соединительную коробку для волоконных световодов, первый волоконный световод обеспечения связи, второй волоконный световод обеспечения связи, станции текущего контроля, выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики температуры и отрезки оптоволокна типа "пигтейл"; при этом

в выработанном пространстве развертывают 3-5 станций текущего контроля,

каждая станция текущего контроля содержит 10-12 выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков температуры, при этом

выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики температуры в каждой станции текущего контроля соединены последовательно посредством отрезков оптоволокна типа "пигтейл",

выводные отрезки оптоволокна типа "пигтейл" для выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков температуры соединены с первым волоконным световодом обеспечения связи и вторым волоконным световодом обеспечения связи соответственно,

первый волоконный световод обеспечения связи и второй волоконный световод обеспечения связи соединены посредством соединительной коробки для волоконных световодов с оптоволоконным кабелем, используемым для передач при производстве горнорудных работ,

оптоволоконный кабель, используемый для передач при производстве горнорудных работ, соединен со стороной ввода выполненного на основе решетки волоконно-оптического статического демодулятора,

выводной конец выполненного на основе решетки волоконно-оптического статического демодулятора соединен с компьютером текущего контроля, а

компьютер текущего контроля обеспечивает совместное использование данных посредством сетевого сервера, локальной вычислительной сети LAN угольной шахты и клиентов;

таким образом, образована выполненная на основе решетки волоконно-оптическая система текущего контроля и измерения температуры, которая использует полностью оптоволоконную связь для выработанного пространства действующего забоя при добыче угля в угольной шахте.

Станции текущего контроля выровнены в линиях с линейным интервалом 15-20 м.

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики температуры выровнены с интервалом 10-15 м.

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики температуры соединены последовательно отрезками оптоволокна типа "пигтейл", сваренными друг с другом с помощью устройства для сращивания волоконных световодов или соединенными друг с другом посредством соединителей для волоконных световодов.

Компьютер текущего контроля имеет встроенное программное обеспечение для анализа и обработки, которое обеспечивает ввод, прием, хранение, поиск в архиве данных, показ изображений в режиме реального времени, табулированное отображение, подачу сигналов тревоги и предупредительных сигналов.

Способ текущего контроля и измерения температуры на основе решеток и волоконных световодов для выработанного пространства действующего забоя при добыче угля в угольной шахте, включающий следующие этапы:

a) деление оптоволоконного кабеля, используемого для передач при производстве горнорудных работ, посредством соединительной коробки для волоконных световодов на два канала, которые соединены с первым волоконным световодом обеспечения связи и вторым волоконным световодом обеспечения связи соответственно;

b) развертывание сначала одной станции текущего контроля в выработанном пространстве,

развертывание в станции текущего контроля совокупности выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков температуры с интервалом 10-15 м,

соединение выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков температуры в станции текущего контроля посредством отрезков оптоволокна типа "пигтейл",

развертывание следующих станций текущего контроля с интервалом 15-20 м по мере продвижения действующего забоя при добыче угля до достижения заданного количества станций текущего контроля;

c) развертывание первого волоконного световода обеспечения связи и второго волоконного световода обеспечения связи на верхнем конце и нижнем конце действующего забоя для добычи угля и

соединение их с выводными отрезками оптоволокна типа "пигтейл" для выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков температуры в станции текущего контроля;

d) после установки всех выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков температуры, т.е. ввода в рабочее состояние, использование всех выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков температуры для текущего контроля колебаний температуры в выработанном пространстве;

e) передача оптико-волновых сигналов, полученных выполненными на основе решетки волоконно-оптическим датчиками температуры, через волоконные световоды и оптоволоконный кабель в выполненный на основе решетки волоконно-оптический статический демодулятор,

демодулирование оптико-волновых сигналов в выполненном на основе решетки волоконно-оптическом статическом демодуляторе с получением цифровых сигналов,

передача цифровых сигналов в компьютер текущего контроля,

выполнение обработки данных с помощью программного обеспечения для анализа и обработки установленного в компьютере текущего контроля, и

отображение данных температуры и тенденции изменения температуры в выработанном пространстве в режиме реального времени,

выдача предупредительного сигнала или сигнала тревоги, если данные температуры превышают пороговое значение, заданное для указанного выработанного пространства;

f) совместное использование данных температуры выработанного пространства во всей угольной шахте с помощью локальной вычислительной сети LAN угольной шахты и сетевого сервера для реализации круглосуточного, оперативного, дистанционного и в режиме реального времени текущего контроля выработанного пространства действующего забоя при добыче угля.

Достигаемые технические результаты: согласно технической схеме, описанной выше. Настоящее изобретение обеспечивает следующие технические результаты:

использует выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики температуры для текущего контроля температуры в выработанном пространстве, и в изобретении применяются соединительные устройства высокого технического уровня, включая выполненный на основе решетки волоконно-оптический статический демодулятор, соединительную коробку для волоконных световодов, разветвитель для волоконных световодов и т.п.;

благодаря этому система, представленная в настоящем изобретении, имеет высокую точность измерения температуры, удобна для установки и проста в использовании;

выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики температуры являются безопасными по своей природе, позволяют эффективно избежать воздействия электромагнитных помех в сложной и неблагоприятной окружающей среде и не представляют собой потенциальной угрозы безопасности;

благодаря волоконным световодам для передачи сигналов температуры система, представленная в настоящем изобретении, поддерживает передачу сигналов на дальние расстояния, является безопасной, надежной и стабильной;

таким образом, система, представленная в настоящем изобретении, обеспечивает реализацию долгосрочного оперативного текущего контроля температуры в выработанном пространстве действующего забоя при добыче угля, при этом контроль осуществляется на больших площадях, дальних расстояниях, в широком диапазоне и в режиме реального времени,

система имеет короткое время отклика, может обеспечивать своевременный и точный результат текущего контроля температуры в выработанном пространстве и может осуществлять выдачу предупредительных сигналов и своевременных сигналов тревоги в отношении возникновения пожаров;

таким образом, система может значительно уменьшить количество несчастных случаев, связанных с самовозгоранием угля в выработанном пространстве, обеспечивать безопасную и эффективную добычу в угольных шахтах, отвечать требованиям безопасности для подземных угольных шахт и содействовать проведению научных исследований.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 показана структурная схема системы текущего контроля и измерения температуры согласно настоящему изобретению и обозначено:

1 - выполненный на основе решетки волоконно-оптический статический демодулятор;

2 - компьютер текущего контроля;

3 - сетевой сервер;

4 - локальная вычислительная сеть LAN угольной шахты;

5 - клиент;

6 - оптоволоконный кабель, используемый для передач при производстве горнорудных работ;

7 - соединительная коробка для волоконных световодов;

80 - первый волоконный световод обеспечения связи;

81 - второй волоконный световод обеспечения связи;

9 - действующий забой для добычи угля;

10 - станция текущего контроля;

11 - выполненный на основе решетки волоконно-оптический датчик температуры;

12 - выработанное пространство;

100 - отрезок оптоволокна типа "пигтейл".

Подробное описание вариантов реализации

Далее в настоящем документе будет подробно описан один вариант реализации согласно настоящему изобретению со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Вариант реализации 1:

Выполненная на основе решетки система текущего контроля и измерения температуры и волоконных световодов для выработанного пространства действующего забоя при добыче угля в угольной шахте, согласно которой

в выработанном пространстве 12 развертывают 3-5 станций текущего контроля 10 в линиях с линейным интервалом 15-20 м,

каждая станция 10 текущего контроля содержит 10-12 выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков 11 температуры, выровненных с интервалом 10-15 м,

выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики 11 температуры в станции 10 текущего контроля соединены последовательно отрезками 100 оптоволокна типа "пигтейл", сваренными друг с другом с помощью устройства для сращивания волоконных световодов или соединенными друг с другом посредством соединителей для волоконных световодов,

выводные отрезки 100 оптоволокна типа "пигтейл" для выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков 11 температуры соединены с первым волоконным световодом 80 обеспечения связи и вторым волоконным световодом 81 обеспечения связи,

первый волоконный световод 80 обеспечения связи и второй волоконный световод 81 обеспечения связи соединены посредством соединительной коробки 7 для волоконных световодов с оптоволоконным кабелем 6, используемым для передач при производстве горнорудных работ, при этом

оптоволоконный кабель 6, используемый для передач при производстве горнорудных работ, соединен с вводным концом выполненного на основе решетки оптоволоконного статического демодулятора 1,

выполненной на основе решетки оптоволоконный статический демодулятор 1 соединен с компьютером 2 текущего контроля,

компьютер 2 текущего контроля обеспечивает совместное использование данных посредством сетевого сервера 3, локальной вычислительной сети LAN 4 угольной шахты и клиентов 5;

в результате этого образована выполненная на основе решетки волоконно-оптическая система текущего контроля и измерения температуры, которая использует полностью оптоволоконную связь для выработанного пространства действующего забоя при добыче угля в угольной шахте.

Станции текущего контроля выровнены в линиях с линейным интервалом 15-20 м.

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики температуры выровнены с интервалом 10-15 м.

Выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики температуры соединены последовательно отрезками оптоволокна типа "пигтейл", сваренными друг с другом с помощью устройства для сращивания волоконных световодов или соединенными друг с другом соединителями для волоконных световодов, при этом соединитель для волоконных световодов представляет собой обычное небольшое устройство для соединения двух волоконных световодов.

Компьютер текущего контроля имеет встроенное программное обеспечение для анализа и обработки, которое обеспечивает ввод, прием, хранение, поиск в архиве данных, показ изображений в режиме реального времени, табулированное отображение, подачу сигналов тревоги и предупредительных сигналов.

Способ текущего контроля и измерения температуры на основе решеток и волоконных световодов для выработанного пространства действующего забоя при добыче угля в угольной шахте включает следующие этапы:

a) деление оптоволоконного кабеля, используемого для передач при производстве горнорудных работ, посредством соединительной коробки для волоконных световодов на два канала, которые соединены с волоконным световодом обеспечения связи соответственно;

b) развертывание сначала одной станции текущего контроля в выработанном пространстве,

развертывание совокупности выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков температуры с интервалом 10-15 м в станции текущего контроля,

соединение выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков температуры в станции текущего контроля последовательно посредством отрезков оптоволокна типа "пигтейл",

развертывание следующих станций текущего контроля с интервалом 15-20 м по мере продвижения действующего забоя при добыче угля до достижения заданного количества станций текущего контроля;

c) развертывание двух волоконных световодов обеспечения связи на верхнем конце и нижнем конце действующего забоя для добычи угля и

соединение их с выводными отрезками оптоволокна типа "пигтейл" для выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков температуры в станции текущего контроля;

d) после установки всех выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков температуры, т.е. ввода в рабочее состояние, использование всех выполненных на основе решетки волоконно-оптических датчиков температуры для текущего контроля колебаний температуры в выработанном пространстве;

e) передача оптико-волновых сигналов выполненными на основе решетки волоконно-оптическими датчиками температуры, через волоконные световоды и оптоволоконный кабель в выполненный на основе решетки волоконно-оптический статический демодулятор,

демодулирование оптико-волновых сигналов в выполненном на основе решетки волоконно-оптическом статическом демодуляторе с получением цифровых сигналов,

передача цифровых сигналов в компьютер текущего контроля,

выполнение обработки данных с помощью программного обеспечения для анализа и обработки, установленного в компьютере текущего контроля, и

отображение данных температуры и тенденции изменения температуры в выработанном пространстве в режиме реального времени,

выдача предупредительных сигналов или сигналов тревоги, если данные температуры превышают пороговое значение, заданное для указанного выработанного пространства;

f) совместное использование данных температуры выработанного пространства во всей угольной шахте посредством локальной вычислительной сети LAN угольной шахты и сетевого сервера для реализации круглосуточного, оперативного, дистанционного и в режиме реального времени текущего контроля выработанного пространства действующего забоя при добыче угля.

В выполненной на основе решетки волоконно-оптической системе для текущего контроля и измерения температуры и согласно соответствующему способу для выработанного пространства действующего забоя при добыче угля в угольной шахте по настоящему изобретению разворачивают несколько станций текущего контроля в выработанном пространстве, в станциях текущего контроля используют выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики температуры, а под землей используют соединительные устройства высокого технического уровня, такие как соединительная коробка для волоконных световодов и разветвитель для волоконных световодов;

благодаря этому система имеет высокую точность измерения температуры, удобна для установки и проста в использовании; при этом выполненные на основе решетки волоконно-оптические датчики температуры являются безопасными по своей природе, позволяют избежать воздействия электромагнитных помех в сложной и неблагоприятной окружающей среде и не представляют собой потенциальной угрозы безопасности;

благодаря волоконным световодам для передачи сигналов температуры система, представленная в настоящем изобретении, поддерживает передачу сигналов на дальние расстояния, является безопасной, надежной и стабильной;

таким образом, система, представленная в настоящем изобретении, обеспечивает реализацию долгосрочного оперативного текущего контроля температуры в выработанном пространстве действующего забоя при добыче угля, при этом контроль осуществляется на больших площадях, дальних расстояниях, в широком диапазоне и в режиме реального времени, система имеет короткое время отклика, может обеспечивать своевременный и точный результат текущего контроля температуры в выработанном пространстве и может осуществлять выдачу предупредительных сигналов и своевременных сигналов тревоги в отношении возникновения пожаров;

таким образом, система может значительно уменьшить количество несчастных случаев, связанных с самовозгоранием угля в выработанном пространстве, обеспечивать безопасную и эффективную добычу в угольных шахтах, отвечать требованиям безопасности для подземных угольных шахт и содействовать проведению научных исследований.