[发明专利]一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法

说明书

本发明公开一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法，包括步骤一、煤层采空区磁靶的定点预埋，步骤二、磁靶分布模型的建立；步骤三、地面布设测网并通过磁探测设备进行磁性参数的监测，步骤四、将磁性参数转变为温度数据并判断是否发生火灾，步骤五、针对步骤四的判断结果采取措施；本发明利用磁体的磁化率与温度呈线性关系的特性，通过实时监测布设的磁靶的磁化率获取磁靶位置的温度变化，及时采取防范措施，同时在火灾发生时，可以更精准的探测火源位置并确定影响范围，使得对火灾点进行钻探以及灌浆、注氮等防灭火措施更有针对性。

技术领域

本发明涉及煤矿安全、火灾探测治理技术领域，尤其涉及一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法。

背景技术

磁场的变化是煤田火区的一个重要特征，即使是含金属矿物的煤层围岩在常温下的磁化率也很小，但经过高温烘烤后的围岩的磁化率会发生显著变化，甚至变化达2～3个数量级。因此理论上采用高精度磁探仪器在地表收集磁异常信息，通过数据分析，可以反演出地下煤火的燃烧状况，能够圈定火区范围，但是磁法探测隐蔽火区的应用效果目前并不好；

因为大多数煤层围岩的磁化率非常小，即使增大2～3个数量级仍难以精确探测，探测精度还受到火源深度、煤岩中矿物种类和含量，煤岩的空隙率、破碎程度、加热时间等诸多因素的影响；而且由于变化大的是经过高温烘烤并冷却后的岩石，普通的磁法探测即使收集到了磁异常信息，也是“热剩磁”，只能圈定燃烧后的火区范围，不适用于探测煤自然发火初期及正在发生的隐蔽采空区火灾，因此，本发明提出一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法，该基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法通过在遗煤自然发火初期采用磁法探测监测采空区的温度变化，及时采取防范措施，同时在火灾已经发生时更精确地探测火源点位置，使下一步的钻探以及灌浆、注氮等防灭火措施更有针对性。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法，包括以下步骤：

步骤一、在煤层开采过程中对采空区均匀的定点预埋对温度敏感的磁靶；

步骤二、在煤层开采结束后利用遥感卫星获取的雷达影像建立煤矿下方采空区的空间结构，并结合磁靶预埋点建立煤矿采空区磁靶分布模型；

步骤三、在地面布设测网，在测网上利用多组磁探测设备初次获取的磁靶的磁性参数作为初始状态，然后通过磁探测设备对磁靶的磁性参数实时监测；

步骤四、将获取的实时磁性参数转变为磁靶温度变化数据，并根据温度变化数据的大小和不同煤种的着火点判断出磁靶点是否发生火灾及火灾影响范围；

步骤五、根据步骤四的判断结果针对性的采取相应的措施。

进一步改进在于：所述步骤一中磁靶为顺磁性物质和铁磁性物质中的一种。

进一步改进在于：所述步骤二中遥感卫星获取雷达影像后再经过增强Lee滤波变换降低相干信号的干涉后再进一步使用均值滤波对雷达影像进行平滑处理。

进一步改进在于：所述Lee滤波模型由下式表示

其中W(t)表示权重函数，C₁和C_v分别是数据z(t)和噪声的标准差系数，C_max是噪声相对标准差系数的最大值；

所述均值滤波由如下数学表达式表示

其中R_i，j为平滑处理后的象元灰度值，DN_i，j为图像的原始灰度值，n为图像的大小。