[發明專利]一種采空區煤自燃三帶動態觀測方法

在審

• 申請號: 202210671197.6
• 申請日: 2022-06-15
• 公開（公告）號: CN115013032A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 相里海龍;馬小輝;李文福;劉咸富;馬搏滔;康甲甲;王向陽;劉二平;王俊
• 申請（專利權）人: 陜西彬長孟村礦業有限公司
• 主分類號: E21F5/00
• 分類號: E21F5/00;G01N30/86
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 劉娜

1.一種采空區煤自燃三帶動態觀測方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1，對采煤工作面采空區敷設三組束管并進行人工采樣，通過色譜分析儀對三組束管采樣氣體進行分析；

步驟2，通過束管色譜分析儀分析的數據，形成O₂、CO、格雷哈姆系數R值曲線圖；

步驟3，根據O₂、CO、R值的曲線圖，在采煤工作面三帶分析圖中手繪出每一組束管數據，根據防滅火細則要求，畫出O₂濃度18％的曲線，再畫出O₂濃度5％的曲線圖；

步驟4，根據O₂濃度曲線圖劃分出采空區“三帶”位置；根據束管邁步距離畫出束管距離采煤工作面的位置圖；根據黃泥灌漿管邁步距離畫出黃泥灌漿管距離采煤工作面的位置圖；根據氮氣管路的邁步距離畫出氮氣管路伸入采空區的位置圖；根據工作面推進度，畫出工作面的推進距離；

步驟5，根據采空區氣體變化情況及采空區“三帶”位置、束管位置、黃泥灌漿管位置、氮氣管路位置以及采煤工作面推進度，根據預警指標及氣體變化情況采取相對應的防滅火措施。

2.根據權利要求1所述的一種采空區煤自燃三帶動態觀測方法，其特征在于，所述步驟1中，具體為：

步驟1.1，在距離切眼90m處對采空區氣體進行采樣，沿工作面切眼方向布置共布置七個采樣點，每30m敷設一組束管，對采煤工作面采空區三組束管進行氣體采樣；

步驟1.2，通過色譜分析儀對采空區氣體進行氣樣分析，分析出O₂、N₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂ 8種氣體的濃度。

3.根據權利要求1所述的一種采空區煤自燃三帶動態觀測方法，其特征在于，所述步驟2中，具體為：

步驟2.1，在步驟1分析的基礎數據下，畫出O₂隨工作面推采距離變化曲線圖，CO隨工作面推采距離變化曲線圖；

步驟2.2，在步驟1的基礎數據分析下，計算格雷哈姆系數R的值，根據R值畫出離散型分布圖，根據離散點的斜率判斷煤自燃氧化的臨界值；

R0.2∽0.3為氧化階段，R0.4∽0.5為自熱階段，R30.6∽0.8為臨界階段，R＝R_∩{C₂H₄0}為熱解階段，R＝R_∩{k＝C₂H₄/C₂H₆max}為裂變階段，R＝R_∩{明煙、明火}為燃燒階段。

4.根據權利要求1所述的一種采空區煤自燃三帶動態觀測方法，其特征在于，所述步驟3中，具體為：

步驟3.1，根據步驟2中O₂濃度變化的情況，在采煤工作面三帶分析圖中手繪出束管范圍，采煤工作面采空區三帶：散熱帶、氧化帶、窒息帶；根據O₂濃度數值，當O₂濃度大于18％為散熱帶，當O₂濃度在5％—18％之間為氧化帶，當O₂濃度小于5％為窒息帶；束管從進入采空區開始直至O₂濃度小于5％時，證明束管已進入窒息帶，此時說明采空區遺煤不在進行氧化反應，不具備氧化條件，不存在自燃危險；

步驟3.2，根據防滅火細則中要求，在采煤工作面三帶分析圖中畫出O₂濃度18％曲線，再畫出O₂濃度5％的曲線圖。

5.根據權利要求1所述的一種采空區煤自燃三帶動態觀測方法，其特征在于，所述步驟4中，具體為：

步驟4.1，根據步驟3中O₂濃度18％曲線，O₂濃度5％的曲線圖劃分出采空區“三帶”，當O₂濃度18％時，束管距離采煤工作面切眼的距離為采煤工作面采空區“散熱帶”，當18％O₂濃度5％之間時，束管距離采煤工作面切眼的距離為采煤工作面采空區“氧化帶”，當O₂濃度5％時，束管距離采煤工作面切眼的距離為采煤工作面采空區“窒息帶”；由此可以劃分出采空區“三帶”位置關系；

步驟4.2，根據采空區束管距采煤工作面切眼的距離，在采煤工作面三帶分析圖中畫出束管位置圖；束管從進入采空區開始直至O₂濃度小于5％時，證明束管已進入窒息帶，此時說明采空區遺煤不在進行氧化反應，不具備氧化條件，不存在自燃危險；此時束管距采煤工作面切眼的距離為該組束管的范圍；

步驟4.3，根據采空區黃泥灌漿管距采煤工作面切眼的距離，在采煤工作面三帶分析圖中畫出黃泥灌漿管位置圖；黃泥灌漿管從進入采空區開始直至距離采煤工作面切眼30m的位置為該組黃泥灌漿管位置；

步驟4.4，根據采空區氮氣管路邁步深入采空區的距離，在采煤工作面三帶分析圖中畫出氮氣管路邁步位置圖；氮氣管路從進入采空區開始采煤工作面每推采30m氮氣管路進行一次邁步，連接三通敷設新的氮氣管路；

步驟4.5，根據工作面推進度，及時畫出工作面的推進距離；采煤工作面推進距離從原切眼回采開始每天采煤工作面推移支架后在采煤工作面切眼距原切眼的距離為采煤工作面的推進距離。