[發(fā)明專利]一種煤礦采空區(qū)瓦斯燃燒應(yīng)急處理系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110274890.5
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112963205B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譙永剛;張澤宇;李亮紅;李豪君;張家行;雒銅童;趙金典;馬煜坤
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F5/00
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種煤礦采空區(qū)瓦斯燃燒應(yīng)急處理系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：系統(tǒng)包括回采工作面上隅角的氣體監(jiān)測裝置I（1）、回采工作面上部的氣體監(jiān)測裝置II（2）、工作面下隅角的氣體監(jiān)測裝置III（3）、工作面回風(fēng)順槽上的氣體監(jiān)測裝置氣體監(jiān)測裝置IV（4）、氣體監(jiān)測裝置V（5）和氣體監(jiān)測裝置VI（6）、工作面運輸順槽的氣體監(jiān)測裝置VII（7）、采區(qū)總回風(fēng)巷的氣體監(jiān)測裝置VIII（13）和回采工作面采空區(qū)瓦斯抽放鉆孔管道的氣體監(jiān)測裝置IX（15）；

還包括回采工作面上隅角的溫度傳感器I（8）、回采工作面下隅角的溫度傳感器II（9）、回采工作面回風(fēng)順槽的溫度傳感器III（10）、和采區(qū)總回風(fēng)巷的溫度傳感器IV（14）；

各監(jiān)測裝置信號輸出終端設(shè)置在煤礦應(yīng)急指揮中心，回采工作面安裝防爆型聲光報警裝置；

回采工作面鄰近采空區(qū)的采空區(qū)密閉墻內(nèi)設(shè)有平行于巷道鋪設(shè)的預(yù)留管；

使用方法包括以下步驟，

S100～回采工作面采空區(qū)發(fā)生瓦斯燃燒時，所有的氣體及溫度傳感器將氣體及溫度異常信號傳輸至煤礦應(yīng)急指揮中心各監(jiān)測裝置信號輸出終端，信號輸出終端根據(jù)煤礦各氣體允許濃度安全閾值發(fā)出超限報警，同時反饋至井下回采工作面聲光報警系統(tǒng)，通知人員撤離至安全地點；

S200～根據(jù)時間序列分析傳感器異常起始點及其變化趨勢和同一時間不同位置傳感器氣體及溫度梯度兩個維度對火源點和供氧通道進(jìn)行溯源確定；

S300～對火源點供氧通道進(jìn)行應(yīng)急處置，采取有效的控風(fēng)措施，供氧通道應(yīng)急密閉，同時密切觀測氣體和溫度監(jiān)測裝置信號變化；

S400～對密閉預(yù)留CO₂加注口通過地面CO₂加注裝置進(jìn)行負(fù)壓加注，同時通過煤礦采空區(qū)預(yù)留瓦斯抽放鉆孔、鄰近采空區(qū)密閉預(yù)留管以及采空區(qū)裂隙發(fā)育帶向采空區(qū)正壓加注CO₂；

S500～持續(xù)觀測回采工作面各氣體及溫度傳感器信號，動態(tài)監(jiān)測SF₆氣體濃度梯度確定火源點供氧通道供氧權(quán)重，及時調(diào)整CO₂加注路線及加注流量；

S600～持續(xù)觀測各氣體及溫度監(jiān)測裝置信號變化，若CO、C₂H₂指標(biāo)性氣體濃度無明顯下降時，返回步驟S200，重新尋找火源點及供氧通道，動態(tài)調(diào)整應(yīng)急處置措施；

S700～當(dāng)回采工作面CO 濃度出現(xiàn)下降，并呈現(xiàn)穩(wěn)定的下降趨勢直到穩(wěn)定在0ppm ，回風(fēng)順槽、運輸順槽及各鄰近巷道內(nèi)氣體監(jiān)測裝置CO 濃度都穩(wěn)定在0ppm，回采工作面上隅角的溫度傳感器I（8）監(jiān)測溫度穩(wěn)定在10℃～11.2℃區(qū)間，下隅角的溫度傳感器II（9）監(jiān)測溫度穩(wěn)定在6.8℃～8℃區(qū)間，回風(fēng)順槽溫度傳感器III（10）監(jiān)測溫度穩(wěn)定在8.7℃左右時，停止CO₂加注；

S800～停止CO ₂加注后，密切關(guān)注氣體及溫度監(jiān)測裝置動態(tài)變化，避免瓦斯復(fù)燃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦采空區(qū)瓦斯燃燒應(yīng)急處理系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：所述的步驟S200采取以下方法，將所有的氣體及溫度傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，橫坐標(biāo)為時間軸，縱坐標(biāo)為氣體濃度或溫度值，各測點位置的氣體濃度或溫度為一組數(shù)據(jù)，每隔1秒鐘更新一次數(shù)據(jù)，氣體濃度或溫度異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)時間所在位置點為重點溯源點，氣體濃度或溫度變化梯度較大的位置區(qū)域起始點為重點溯源點，并在此過程連續(xù)監(jiān)測各氣體及溫度變化曲線。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦采空區(qū)瓦斯燃燒應(yīng)急處理系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：所述步驟S500中，加注開始后密切監(jiān)測回采工作面氣體濃度傳感器信號，繪制動態(tài)曲線，SF₆氣體濃度以時間為橫坐標(biāo)，氣體濃度為縱坐標(biāo)，分析濃度變化，SF₆氣體濃度較大的時間段為火源點供氧權(quán)重較大通道，繼而根據(jù)濃度梯度大小，通過加注口流量控制閥門調(diào)節(jié)各加注通道加注流量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤礦采空區(qū)瓦斯燃燒應(yīng)急處理系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：在進(jìn)行步驟S200的同時調(diào)度應(yīng)急儲備液態(tài)CO₂，CO₂加注裝置進(jìn)入工作狀態(tài)，并在CO ₂氣體加注過程中混入流量為4L/min 的SF₆氣體。