[发明专利]基于采空区温度和指标气体的遗煤自燃危险分级预警方法

说明书

本发明提供一种基于采空区温度和指标气体的遗煤自燃危险分级预警方法，包括步骤：①筛选确定用于遗煤自燃危险分级预警的指标气体和辅助气体；②以选定的指标气体和辅助气体状态特征为依据划分预警等级；③根据煤自燃过程温度特征以采空区温度为依据划分预警等级；④将由步骤②与步骤③划分的预警等级相结合，确定最终输出的煤自燃危险预警等级；⑤对煤矿采空区的温度进行实时监测并进行预警等级划分；⑥对煤矿采空区的选定气体浓度进行实时监测并进行预警等级划分；⑦实时将步骤⑤与⑥同一时段的预警等级按照步骤④的方法，确定最终输出的煤自燃危险预警等级。本发明能够提高工作面遗煤自燃危险预警的及时性、准确性和可靠性。

技术领域

本发明涉及煤矿安全领域，具体涉及一种基于采空区温度和指标气体的遗煤自燃危险分级预警方法。

背景技术

煤矿井下火灾是煤矿灾害的主要种类之一，数据统计，火灾发生起数只占煤矿事故的0.49％，但死亡数占7.32％，反映了火灾是容易发生特重大事故的一类，必须予以重视。对于有煤层自燃倾向的矿井来说，每年因采空区遗煤自燃而导致的火灾高达160次，采空区发生火灾隐患约2000次。因此防控煤矿井下火灾首在防治采空区遗煤自燃。而遗煤自燃灾害防治的关键是遗煤自燃的早期预测预报和火源位置探测。目前，国内外学者对煤炭自燃火灾早期预测预报方法进行了广泛的研究，常用的方法有指标气体分析法、温度法、示踪气体法等。

现有技术方法中，指标气体分析法是应用最为广泛的一种方法，根据煤自燃理论，煤炭自燃后必然会使周围的煤岩和空气温度升高，并热解释放出一系列气体，如一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、乙炔（C₂H₂）等气体，其中某些气体的出现和产率随煤温上升而发生规律性变化，这种变化便可用来识别是否有煤炭自燃发生及自燃的发展阶段，来防治煤层自燃发火灾害。由于CO气体成分贯穿了煤自燃发火的整个过程，因此认为CO是煤自燃释放的气体中最灵敏的指标气体，将CO作为指标气体分析法所用的指标气体进行分析预警。

指标气体分析发存在以下缺点：利用指标气体预警煤自燃危险等级，是确信了采空区产出气体类型和浓度代表了煤自燃的不同阶段。首先有些指标气体如CO，它未氧化时也是吸附在煤体中，也就是说煤在没发生氧化反应时也会检测到CO，这是干扰点一；其次，煤岩成分不同其产生的气体种类、气体出现温度点和气体量也会有些差异，这是干扰点二；最后，受井下收集环境的影响，气体浓度也会存在误差，这是干扰点三。由于存在以上三点干扰，使得通过指标气体分析法来预警煤自燃危险等级存在准确度不高的问题，给采空区火灾防治带来很大的困难。

现有技术方法中，温度法是根据采空区温度来判断采空区是否发生遗煤自燃的情况以及遗煤自燃发生的阶段的方法。如果能够及时准确地监测采空区的温度，利用温度法预警煤自燃危险是最好的方法，但是采空区温度的监测非常困难：一是采空区的面积较大，温度监测点只能分段或择地布置，难以对采空区每个角落都进行温度监测，如果煤自燃的地点与监测点位置过远，而温度传导相对较慢，则监测点监测的温度与发生煤自燃地点的实际温度存在巨大的误差，使得温度监测法监测煤自燃往往有严重的滞后，预警的及时性不够；二是温度监测装置主要依托掩埋在采空区测温光缆实现，一旦出现故障即不能实现监测预警，并且由于掩埋在地下使得故障难以及时发现和修复，因此温度监测法存在着预警滞后和工作可靠性不高的问题。

发明内容

本发明的目的是：为解决现在技术中存在的问题，提供一种基于采空区温度和指标气体的遗煤自燃危险分级预警方法，提高工作面遗煤自燃危险预警的及时性、准确性和可靠性。

本发明的技术方案是：本发明的基于采空区温度和指标气体的遗煤自燃危险分级预警方法，按照以下步骤实现：

①筛选确定用于遗煤自燃危险分级预警的指标气体和辅助气体：