1月1至9日,安光所激光中心張志榮研究員團隊與中國礦業大學、新疆煤田工程局等單位聯合開展了“煤田火區氣體——溫度在線檢測與遠程監控測試”內容的試驗研究。該研究有望為煤田火區監控、治理提供高科技支持。
煤田煤層開采后將形成臨空面,經過煤中高硫助燃或氧化產生熱量聚集,達到著火點時局部自燃,火區以點帶線逐步外延,進而形成煤田火區。新疆地區煤炭資源占全國40%,年產量約占全國2成。1874年新疆一處煤田——硫磺溝煤田發生大火,燃燒了129年,約燒掉了2.4億噸煤炭,接近2020年新疆煤炭總產量。因此,煤田分布范圍廣、年平均降水量少、四季溫差達90℃的新疆迫切需要煤田火區實時在線、遠程監測技術,以解決燃眉之急。
煤自燃預警氣體及其溫度參數的快速準確獲取是火情狀態識別與防滅火方案制定的基礎。安光所張志榮團隊的孫鵬帥和王前進長期從事激光吸收光譜標志性氣體測量方面的研究,本次針對新疆火區特殊惡劣環境及遠程監控低功耗、氣體組分負責等的特殊要求,在前期研發的全激光煤礦井下自然發火系統(隔爆型、本安型)的基礎上,設計了低功耗微型探頭、譜線混疊干擾解析算法、定時自校準、野外太陽能及風能供電等關鍵技術內容,克服了環境溫差大、水汽冷凝、測量極限低等技術難題,構建了定時自動取樣在線分析與無線監控遠程預警分析平臺相結合的煤自燃多組分氣體(O2、CO、CO2、CH4,可擴展到10余種標志性氣體同時測量)快速一體化監控裝置,可解決原有人工現場監測的缺陷,大幅提高火區信息監控的時效性、范圍性,極大的提高了監控的能力和廣度。
后期多方參與單位將聯合深入開展火區溫度和氣體演化規律等內容的研究,實現礦區煤自燃危險程度和火源位置的判定,并制定防滅火方式,逐步形成針對煤礦自燃特征參數的信息提取、融合、判識、預警和治理的一體化技術。同時,團隊所研發的其他系統也都在石化、冶金、煤礦、燃氣、管網等多個場合得到應用,使用地點也遍布了我國的東西南北多個地點。
本次外場測試期間,孫鵬帥和王前進在野外零下幾十度的寒冷惡劣天氣下,克服種種困難完成了試驗任務,充分發揮了黨員的先鋒模范作用。
本項目得到了國家重點研發計劃(2021YFB3201904)、新疆維吾爾自治區重點研發計劃、國家自然科學基金(11874363、41877311)、中科院合肥研究院“火花”基金(YZJJ2020QN8)等項目的支持。
