[發明專利]基于采空區溫度和指標氣體的遺煤自燃危險分級預警方法

在審

• 申請號: 201911049721.0
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110927213A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 屈世甲;王海波;武福生;邢震;蔣澤;何敏;王小松;卜滕滕
• 申請（專利權）人: 天地（常州）自動化股份有限公司;中煤科工集團常州研究院有限公司
• 主分類號: G01N25/40
• 分類號: G01N25/40;G01N33/00;G01N33/22
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 張兢

本發明提供一種基于采空區溫度和指標氣體的遺煤自燃危險分級預警方法，包括步驟：①篩選確定用于遺煤自燃危險分級預警的指標氣體和輔助氣體；②以選定的指標氣體和輔助氣體狀態特征為依據劃分預警等級；③根據煤自燃過程溫度特征以采空區溫度為依據劃分預警等級；④將由步驟②與步驟③劃分的預警等級相結合，確定最終輸出的煤自燃危險預警等級；⑤對煤礦采空區的溫度進行實時監測并進行預警等級劃分；⑥對煤礦采空區的選定氣體濃度進行實時監測并進行預警等級劃分；⑦實時將步驟⑤與⑥同一時段的預警等級按照步驟④的方法，確定最終輸出的煤自燃危險預警等級。本發明能夠提高工作面遺煤自燃危險預警的及時性、準確性和可靠性。

技術領域

本發明涉及煤礦安全領域，具體涉及一種基于采空區溫度和指標氣體的遺煤自燃危險分級預警方法。

背景技術

煤礦井下火災是煤礦災害的主要種類之一，數據統計，火災發生起數只占煤礦事故的0.49％，但死亡數占7.32％，反映了火災是容易發生特重大事故的一類，必須予以重視。對于有煤層自燃傾向的礦井來說，每年因采空區遺煤自燃而導致的火災高達160次，采空區發生火災隱患約2000次。因此防控煤礦井下火災首在防治采空區遺煤自燃。而遺煤自燃災害防治的關鍵是遺煤自燃的早期預測預報和火源位置探測。目前，國內外學者對煤炭自燃火災早期預測預報方法進行了廣泛的研究，常用的方法有指標氣體分析法、溫度法、示蹤氣體法等。

現有技術方法中，指標氣體分析法是應用最為廣泛的一種方法，根據煤自燃理論，煤炭自燃后必然會使周圍的煤巖和空氣溫度升高，并熱解釋放出一系列氣體，如一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、乙炔（C₂H₂）等氣體，其中某些氣體的出現和產率隨煤溫上升而發生規律性變化，這種變化便可用來識別是否有煤炭自燃發生及自燃的發展階段，來防治煤層自燃發火災害。由于CO氣體成分貫穿了煤自燃發火的整個過程，因此認為CO是煤自燃釋放的氣體中最靈敏的指標氣體，將CO作為指標氣體分析法所用的指標氣體進行分析預警。

指標氣體分析發存在以下缺點：利用指標氣體預警煤自燃危險等級，是確信了采空區產出氣體類型和濃度代表了煤自燃的不同階段。首先有些指標氣體如CO，它未氧化時也是吸附在煤體中，也就是說煤在沒發生氧化反應時也會檢測到CO，這是干擾點一；其次，煤巖成分不同其產生的氣體種類、氣體出現溫度點和氣體量也會有些差異，這是干擾點二；最后，受井下收集環境的影響，氣體濃度也會存在誤差，這是干擾點三。由于存在以上三點干擾，使得通過指標氣體分析法來預警煤自燃危險等級存在準確度不高的問題，給采空區火災防治帶來很大的困難。

現有技術方法中，溫度法是根據采空區溫度來判斷采空區是否發生遺煤自燃的情況以及遺煤自燃發生的階段的方法。如果能夠及時準確地監測采空區的溫度，利用溫度法預警煤自燃危險是最好的方法，但是采空區溫度的監測非常困難：一是采空區的面積較大，溫度監測點只能分段或擇地布置，難以對采空區每個角落都進行溫度監測，如果煤自燃的地點與監測點位置過遠，而溫度傳導相對較慢，則監測點監測的溫度與發生煤自燃地點的實際溫度存在巨大的誤差，使得溫度監測法監測煤自燃往往有嚴重的滯后，預警的及時性不夠；二是溫度監測裝置主要依托掩埋在采空區測溫光纜實現，一旦出現故障即不能實現監測預警，并且由于掩埋在地下使得故障難以及時發現和修復，因此溫度監測法存在著預警滯后和工作可靠性不高的問題。

發明內容

本發明的目的是：為解決現在技術中存在的問題，提供一種基于采空區溫度和指標氣體的遺煤自燃危險分級預警方法，提高工作面遺煤自燃危險預警的及時性、準確性和可靠性。

本發明的技術方案是：本發明的基于采空區溫度和指標氣體的遺煤自燃危險分級預警方法，按照以下步驟實現：

①篩選確定用于遺煤自燃危險分級預警的指標氣體和輔助氣體：