本發(fā)明屬于煤礦安全，特別提供了定向長(zhǎng)鉆孔布置測(cè)溫光纖探測(cè)采空區(qū)火源的裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、煤礦采空區(qū)煤層自燃，作為煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患之一，其危害程度不容忽視?；鹪次恢玫木珳?zhǔn)監(jiān)測(cè)，對(duì)于及時(shí)預(yù)警、有效防控火災(zāi)事故，保障煤礦生產(chǎn)安全具有至關(guān)重要的意義。然而，當(dāng)前在采空區(qū)火源位置監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，我們?nèi)悦媾R諸多挑戰(zhàn)。

2、目前，針對(duì)采空區(qū)火源位置的探測(cè)，主要采用預(yù)埋束管法、地面鉆孔法和密閉監(jiān)測(cè)法。然而，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中均存在明顯的局限性。

3、預(yù)埋束管法，受限于巷道空間，束管只能沿煤壁布置，難以觸及采空區(qū)中部區(qū)域，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)范圍受限。此外，采空區(qū)落石頻發(fā)，束管易受損壞，不僅增加了維護(hù)成本，也嚴(yán)重影響了監(jiān)測(cè)的連續(xù)性和可靠性。

4、地面鉆孔法，雖然能夠直接探測(cè)到采空區(qū)內(nèi)部，但該方法耗時(shí)較長(zhǎng)，成本高昂，且探測(cè)精度相對(duì)較低。在實(shí)際操作中，往往難以準(zhǔn)確判斷火源的具體位置，給火災(zāi)防控工作帶來(lái)了不小的困難。

5、密閉監(jiān)測(cè)法，雖然在一定程度上能夠反映采空區(qū)的氣體濃度變化，但監(jiān)測(cè)精度和范圍均有限。對(duì)于隱蔽性較強(qiáng)的火源，該方法往往難以有效發(fā)現(xiàn)，從而錯(cuò)過(guò)了最佳的防控時(shí)機(jī)。

6、綜上所述，當(dāng)前在采空區(qū)火源位置監(jiān)測(cè)方面，我們尚缺乏一種精準(zhǔn)、有效且可靠的技術(shù)手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了定向長(zhǎng)鉆孔布置測(cè)溫光纖探測(cè)采空區(qū)火源的裝置及方法，形成定向鉆進(jìn)成孔、連續(xù)護(hù)管保護(hù)、光纖分布式測(cè)溫組合的采空區(qū)精準(zhǔn)測(cè)溫解決方案。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：定向長(zhǎng)鉆孔布置測(cè)溫光纖探測(cè)采空區(qū)火源的裝置，布置于定向鉆孔內(nèi)，包括測(cè)溫光纖、光纖固定器、連續(xù)護(hù)管、滾輪和光纖測(cè)溫解析儀，所述測(cè)溫光纖設(shè)置于連續(xù)護(hù)管內(nèi)，且測(cè)溫光纖的一端固定安裝于光纖固定器的后端，所述滾輪和光纖測(cè)溫解析儀設(shè)置于定向鉆孔外側(cè)，且連續(xù)護(hù)管的一端纏繞于滾輪上，所述測(cè)溫光纖的另一端與光纖測(cè)溫解析儀連接；

3、所述光纖固定器包括尖頭、翼板軸、翼板、翼板彈簧、中心柱體和對(duì)接槽，所述尖頭和對(duì)接槽分別一體成型于中心柱體的前后兩端，且測(cè)溫光纖固定安裝于對(duì)接槽內(nèi)，所述對(duì)接槽的內(nèi)徑與連續(xù)護(hù)管的外徑相同，且連續(xù)護(hù)管的另一端插接于對(duì)接槽內(nèi)，所述中心柱體的外周面對(duì)稱固定安裝有翼板軸，且翼板轉(zhuǎn)動(dòng)裝配于翼板軸上，所述中心柱體的外周面裝配有翼板彈簧的一端，且翼板彈簧的另一端固定安裝于翼板上，所述翼板的外端一體成型有凸起。

4、進(jìn)一步地，所述測(cè)溫光纖包括光纖束、鎧裝鋼帶、高強(qiáng)鋼絲和pe外護(hù)層，所述鎧裝鋼帶為管狀結(jié)構(gòu)，所述光纖束布置于鎧裝鋼帶內(nèi)，所述鎧裝鋼帶內(nèi)填充有pe填充層，所述pe外護(hù)層包裹于鎧裝鋼帶的外表面，所述鎧裝鋼帶與pe外護(hù)層之間均勻裝配有高強(qiáng)鋼絲，且高強(qiáng)鋼絲的靠近光纖固定器的一端鎖扣于對(duì)接槽內(nèi)。

5、進(jìn)一步地，所述連續(xù)護(hù)管的內(nèi)壁進(jìn)行光滑處理，且連續(xù)護(hù)管的內(nèi)壁涂抹有潤(rùn)滑油。

6、進(jìn)一步地，所述光纖測(cè)溫解析儀的外部設(shè)置有防爆殼體。

7、定向長(zhǎng)鉆孔布置測(cè)溫光纖探測(cè)采空區(qū)火源的方法，利用上述的定向長(zhǎng)鉆孔布置測(cè)溫光纖探測(cè)采空區(qū)火源的裝置，具體包括以下步驟：

8、s1，當(dāng)煤礦采空區(qū)發(fā)現(xiàn)有自然發(fā)火跡象后，根據(jù)巷道與采空區(qū)的分布空間位置，設(shè)計(jì)預(yù)定鉆孔軌跡；

9、s2，根據(jù)預(yù)定鉆孔軌跡，使用定向鉆機(jī)施工定向鉆孔；

10、s3，定向鉆孔施工完成后，將帶有連續(xù)護(hù)管的滾輪運(yùn)輸至孔口，測(cè)溫光纖預(yù)置于連續(xù)護(hù)管內(nèi)部，測(cè)溫光纖的前端連接在光纖固定器的后端，連續(xù)護(hù)管的前端插入到光纖固定器的對(duì)接槽內(nèi)；

11、s4，驅(qū)動(dòng)滾輪正轉(zhuǎn)，連續(xù)護(hù)管的一端從滾輪上展開(kāi)，推動(dòng)光纖固定器進(jìn)入定向鉆孔內(nèi)部，光纖固定器在定向鉆孔內(nèi)部的前進(jìn)過(guò)程中，翼板在鉆孔孔壁的限制下，壓縮翼板彈簧，翼板處于收縮狀態(tài)，不影響光纖固定器的前進(jìn)，隨著滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，連續(xù)護(hù)管推動(dòng)光纖固定器到達(dá)定向鉆孔底部的設(shè)定位置；

12、s5，驅(qū)動(dòng)滾輪反轉(zhuǎn)，連續(xù)護(hù)管在滾輪的帶動(dòng)下，重新纏繞到滾輪上，連續(xù)護(hù)管與光纖固定器上的對(duì)接槽脫離，并逐漸從定向鉆孔內(nèi)移出，同時(shí)光纖固定器向定向鉆孔外部后退時(shí)，翼板在翼板彈簧的作用下向外展開(kāi)，翼板尾部的凸起刺入煤壁，阻止光纖固定器進(jìn)一步向鉆孔外部移動(dòng)，測(cè)溫光纖的一端固定在光纖固定器后部，因此當(dāng)連續(xù)護(hù)管移出鉆孔時(shí)，測(cè)溫光纖從連續(xù)護(hù)管中脫離，在連續(xù)護(hù)管全部移出鉆孔后，測(cè)溫光纖留在定向鉆孔內(nèi)部，完成測(cè)溫光纖的布置；

13、s6，將測(cè)溫光纖的孔口端與光纖測(cè)溫解析儀相連，通過(guò)光纖測(cè)溫解析儀顯示測(cè)溫光纖的溫度，每隔1m～2m測(cè)定一次測(cè)溫光纖的平均溫度，記作數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)；

14、s7，重復(fù)步驟s2～s6，在采空區(qū)下部布置若干條測(cè)溫光纖，形成測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，繪制采空區(qū)溫度分布的等溫線，標(biāo)注采空區(qū)內(nèi)部明顯高溫中心，從而確定煤層自然發(fā)火的位置。

15、進(jìn)一步地，在步驟s1中，所述設(shè)計(jì)預(yù)定鉆孔軌跡，分為以下三種方案：

16、a，當(dāng)回采工作面采空區(qū)進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷密閉，設(shè)計(jì)在兩條巷道的采空區(qū)密閉的前方設(shè)置定向鉆機(jī)，每個(gè)定向鉆機(jī)施工若干個(gè)定向鉆孔，每個(gè)定向鉆孔的軌跡均為弧線，兩個(gè)定向鉆機(jī)施工的定向鉆孔分別位于上下兩層，且交錯(cuò)分布，形成測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)；

17、b，當(dāng)采空區(qū)所在工作已經(jīng)回采完畢，且采空區(qū)沒(méi)有相鄰的順槽巷道，設(shè)計(jì)在與采空區(qū)相鄰的采區(qū)大巷向采空區(qū)施工若干個(gè)定向鉆孔，各定向鉆孔在平面上平行布置；

18、c，當(dāng)采空區(qū)有相鄰順槽巷道，設(shè)計(jì)在相鄰順槽巷道向采空區(qū)施工若干個(gè)定向鉆孔，各定向鉆孔在平面上平行布置。

19、進(jìn)一步地，在方案a中，上層所述定向鉆孔距離采空區(qū)底部的距離為0.5m，下層所述定向鉆孔距離采空區(qū)底部的距離為1m。

20、進(jìn)一步地，在步驟s2中，所述定向鉆機(jī)的輸出端裝配有鉆桿，所述鉆桿的前端裝配有測(cè)斜單元和定向鉆頭，所述測(cè)斜單元用于實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)際鉆孔軌跡。

21、進(jìn)一步地，在步驟s2中，所述定向鉆孔距離采空區(qū)底部的距離為0.5m～1m。

22、使用本發(fā)明的有益效果是：

23、本發(fā)明設(shè)置了連續(xù)護(hù)管對(duì)進(jìn)行布置中的測(cè)溫光纖進(jìn)行支撐保護(hù)，令測(cè)溫光纖免受物理傷害的情況下實(shí)現(xiàn)近水平定向鉆孔內(nèi)的光纖下放，同時(shí)在測(cè)溫光纖在設(shè)置了光纖固定器，用于實(shí)現(xiàn)測(cè)溫光纖在定向鉆孔內(nèi)的固定，令測(cè)溫光纖能夠準(zhǔn)確的布置在采空區(qū)下方的定向鉆孔中，進(jìn)而進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)溫。

24、本發(fā)明根據(jù)回采工作面采空區(qū)的工作情況，設(shè)計(jì)不同的預(yù)定鉆孔軌跡，并依此施工定向鉆孔和布置測(cè)溫光纖，在采空區(qū)下方形成測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)采用光纖分布式測(cè)溫，能夠有效測(cè)量采空區(qū)內(nèi)各位置的溫度，并通過(guò)外接電腦繪制采空區(qū)溫度分布的等溫線，標(biāo)注明顯高溫中心，確定煤層自然發(fā)火位置。

25、本發(fā)明利用定向鉆進(jìn)成孔、連續(xù)護(hù)管保護(hù)、光纖分布式測(cè)溫的組合式技術(shù)手段，在事前或者發(fā)現(xiàn)采空區(qū)發(fā)火跡象后，能夠有效完成定向鉆孔、光纖布置和測(cè)溫工作，提高了對(duì)采空區(qū)內(nèi)發(fā)火位置的精準(zhǔn)確定，為煤礦采空區(qū)煤層自然發(fā)火監(jiān)測(cè)提供了有效、快速、精準(zhǔn)的技術(shù)手段。