煤矸石山内部温度场无线监测系统研究

煤矸石在长期堆积过程中,会受到太阳照射、雨淋风吹等作用,之后煤矸石山内部物化性质将发生变化,造成自燃、爆炸等严重后果,并且发生自燃的煤矸石也会严重污染土地和地下水等,对周围生活和工作的人们造成严重的危害。煤矸石山发生自燃往往是因为没有及时了解到内部温度变化趋势和确定火源位置等,无法提前抑制矸石山内部自燃进一步的发生。

以Lo Ra通讯技术为基础,将温度传感器连接到无线传输模块上,建立了主控站和各温度监测节点的监测系统及配套软件,能够通过远距离无线监测采集温度数据,之后在实验室开展了模拟煤矸石堆内主动升温监测,将无线测温节点逐层埋入,能够在升温过程中进行温度数据的实时采集,并观测到温度的扩散范围等。又在煤矿煤矸石山开展了实际测试,将各监测节点放入不同深度后通过主控站进行温度询问,测试得到了无线通讯传输的最大距离。为监测煤矸石山内部温度场的变化提供了一种有效手段且测温终端具备高独立性,能够保证不因个别测温节点影响系统稳定性。

(2)在煤矸石山内部近热源的水平层方向受热影响范围最大的区域为半径0-0.2m,超出半径0.2m区域所受热源温度的影响很小,升温幅度与升温速率迅速降低,且热源的温度越高,对煤矸石堆的内部温度场影响越大。

(3)在热源的竖直层方向,距热源点半径0-0.3m向上区域所受影响最大,超出半径0.3m后的区域温度所受热源温度变化影响大幅降低。热源所在水平层0_(水平)和竖直层0_(竖直)温度变化比较来看,竖直向上方向的热量传播能力强于水平方向。

(4)通过在现场煤矸石山进行无线测温系统的测试后,主控站与节点之间的有效穿透传输距离不能超出8m,节点与节点间的最大有效穿透距离不能超过7.14m。

(5)基于节点与节点、主控站与节点间的最大穿透有效距离,提出了监测节点在煤矸石山内按照“点-条-面”布置方式的设计构想,以点成条列,相邻条列间节点互成等边三角形,众条列又形成监测面,最后形成多水平监测面进行内部温度场监测,此设计构想可减小传输系统的冗余性、投放成本和投放盲目性。

“煤堆自燃”可能是大众不怎么接触的字眼，但是对于火电厂，煤场等一些需要使用大量煤炭的工厂来说，是需要大力关注的事情；煤堆自燃对于任何一个储煤场来说都是一个重大打击，不仅在物质上会损失惨重，还会威胁到厂内人员的安全，所以解决煤堆自燃是煤场的主要关注点。至于怎么解决呢？今天就由专业工程师和大家分享：解决煤堆自燃很简单，一个智能燃料测温系统全搞定！

智能燃料测温系统是露天煤堆的常用监测方法，系统由多个无线插入式煤堆测温仪和一个公用主机组成，设备设有警戒温度自动闪烁声音报警和短信报警功能，这对预防并解决目前普遍存在的煤堆自燃问题，减少经济损失、维护企业形象、保护环境都是很必要的。

智能燃料测温系统主要是通过研究地面煤堆氧化自燃的原因和过程制作出来的。系统中的无线插入式煤堆测温仪分为可实时对煤堆进行监测无线测温系统（测温电缆）和一种插入式煤堆测温仪；该系统是用于测量煤堆煤场内部温度专用仪器系统，利用煤堆测温仪测量煤堆内部温度，是煤场测温管理的重要手段，可及时了解煤堆内部的发热状况，及早采取措施，消除煤堆自燃现象的发生，防止煤场煤堆自燃带来的严重后果。

煤堆测温仪专用温度传感器，头部是针尖形结构，并且具有很强的钢性，插入煤堆内部不弯曲，不折断，能顺利测量煤堆温度。测温探头常规长度有1米、1.5米、2米、3米、最长可达6米；煤堆测温电缆，主要用于圆形煤堆仓，测温电缆规格长度根据实际情况决定，测温电缆内部布置了多个感温传感器，并且线内置5mm粗的钢丝，抗拉、坑冲击、增大耐磨性。感温传感器可根据实际情况多个测点均匀分布，可以测量不同层深的煤炭温度。

煤堆测温仪和测温电缆是整个系统的核心，主要作用是准确采集煤堆内部温度数据，存储在测温仪和采集分机内。测温主机主要是接收数据上传数据，在测温主机系统登录后，测试终端会以聚合或者图框的形式展示在地图上，点击后会弹出该设备的实时状态，包括设备名称，更新时间，最新数据，地理位置等。

知识分享：

煤堆自燃预防措施

（1）均压通风控制漏风供氧。均压通风是控制煤层开采中采空区等漏风的有效措施。首先，要在保证冲淡CH4，风速，气温和人均风量的要求下，全面施行区域性均压通风，其调压措施包括单项调压和多项措施联合调压，具体实施中的形成的工作面均压逐步扩大到邻近工作面采空区的区域性均压。

（2）喷浆堵漏钻孔灌浆。对煤层开采中的可疑地点或已出现隐患地点进行全封闭喷浆和打浅密集钻孔注浆，是防止自然发火的2个有效措施。

（3）注凝胶防灭火。采用注凝胶技术处理高温点或自然发火是煤层开采中防灭火的重点措施，其方法是将凝胶注入高温点或火点的周围媒体中，其作用是既可以封堵漏风通道，又可以吸热降温。