基于指标气体的采空区煤自燃危险程度判别与预警方法

摘要

本发明公开了一种基于指标气体的采空区煤自燃危险程度判别与预警方法，包括步骤：一、煤矿采空区煤自燃指标气体监测装置的布置，二、煤矿采空区煤自燃指标气体浓度的采集及传输，三、地面监控计算机对煤矿采空区各个气体浓度及温度感测探头检测到的CO气体浓度、C₂H₄气体浓度和温度信号进行分析处理，进行煤火灾害危险预警。本发明方法步骤简单，设计新颖合理，实现方便，自动化程度高，可靠性高，对采空区煤自燃程度预测全面准确，适用范围广，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

主权项

一种基于指标气体的采空区煤自燃危险程度判别与预警方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、煤矿采空区煤自燃指标气体监测装置的布置：在煤矿采空区(6)布置多个用于检测CO气体浓度、C₂H₄气体浓度和温度的气体浓度及温度感测探头(2)，定义布置有气体浓度及温度感测探头(2)的位置为监测点，并将多个气体浓度及温度感测探头(2)连接至井下监控主机(1)，所述气体浓度及温度感测探头(2)内集成有CO气体传感器、C₂H₄气体传感器和温度传感器，所述井下监控主机(1)通过通信光纤(4)接入工业环网(8)并与地面监控计算机(7)通信；步骤二、煤矿采空区煤自燃指标气体浓度的采集及传输：多个气体浓度及温度感测探头(2)分别对其布置位置处的CO气体浓度、C₂H₄气体浓度和温度进行周期为T的周期性检测并传输给井下监控主机(1)，井下监控主机(1)将其接收到的信号通过通信光纤(4)和工业环网(8)传输给地面监控计算机(7)；其中，T的取值为3～20分钟；步骤三、地面监控计算机(7)对煤矿采空区(6)各个气体浓度及温度感测探头(2)检测到的CO气体浓度、C₂H₄气体浓度和温度信号进行分析处理，进行煤火灾害危险预警，具体过程为：步骤301、以工作面(5)倾向方向为X轴，走向方向为Y轴，以CO气体浓度、C₂H₄气体浓度和温度的高低为Z轴，建立空间直角坐标系，绘制煤矿采空区CO气体浓度、C₂H₄气体浓度和温度场图；步骤302、判断煤矿采空区(6)是否出现了C₂H₄气体，当出现了C₂H₄气体时，执行步骤303，否则，执行步骤304；步骤303、将出现了C₂H₄气体的监测点组成的区域定义为采空区遗煤自燃危险区域；步骤304、在采空区除搜索出C₂H₄气体区域外的区域内，搜索出CO气体浓度最高的监测点和温度最高的监测点；步骤305、将CO气体浓度最高的监测点处CO气体浓度与400ppm相比较，将温度最高的监测点处温度与70℃相比较，当CO气体浓度最高的监测点处CO气体浓度大于等于400ppm，或温度最高的监测点处温度大于等于70℃时，执行步骤306；当CO气体浓度最高的监测点处CO气体浓度小于400ppm，且温度最高的监测点处温度小于70℃时，执行步骤309；步骤306、以CO气体浓度最高的监测点或温度最高的监测点为中心点向外搜索相邻的监测点，当相邻的监测点中有监测点的CO气体浓度大于等于400ppm，或温度大于等于70℃时，在相邻点外再搜索监测点，直到搜索到CO气体浓度小于400ppm，且温度小于70℃的监测点，将搜索出的CO气体浓度大于等于400ppm，或温度大于等于70℃的监测点组成的区域定义为采空区遗煤自燃危险区域；当相邻的监测点CO气体浓度均小于400ppm，且温度均小于70℃时，将中心点相邻监测点围成的区域定义为采空区遗煤自燃危险区域；步骤307、在采空区除搜索出的采空区遗煤自燃危险区域外的区域内，搜索出CO气体浓度最高的监测点和温度最高的监测点；步骤308、重复步骤305至步骤307，直至采空区的剩余区域中CO气体浓度最高的监测点处CO气体浓度小于400ppm，且温度最高的监测点处温度小于70℃；步骤309、将CO气体浓度最高的监测点处CO气体浓度与100ppm相比较，将温度最高的监测点处温度与50℃相比较，当CO气体浓度最高的监测点处CO气体浓度大于等于100ppm，或温度最高的监测点处温度大于等于50℃时，执行步骤3010；当CO气体浓度最高的监测点处CO气体浓度小于100ppm，且温度最高的监测点处温度小于50℃时，执行步骤3013；步骤3010、以CO气体浓度最高的监测点或温度最高的监测点为中心点向外搜索相邻的监测点，当相邻的监测点中有监测点的CO气体浓度大于等于100ppm，或温度大于等于50℃时，在相邻点外再搜索监测点，直到搜索到CO气体浓度小于100ppm，且温度小于50℃的监测点，将搜索到的CO气体浓度大于等于100ppm，或温度大于等于50℃的监测点组成的区域定义为采空区遗煤出现自燃倾向区域；当相邻的监测点CO气体浓度均小于100ppm，且温度均小于50℃时，将中心点相邻监测点围成的区域定义为疑似采空区遗煤出现自燃倾向区域；步骤3011、在采空区除搜索出的采空区遗煤自燃危险区域、采空区遗煤出现自燃倾向区域和疑似采空区遗煤出现自燃倾向区域外的区域内，搜索出CO气体浓度最高的监测点和温度最高的监测点；步骤3012、重复步骤309至步骤3011，直至采空区的剩余区域中CO气体浓度最高的监测点处CO气体浓度小于100ppm，且温度最高的监测点处温度小于50℃；步骤3013、将采空区除搜索出的采空区遗煤自燃危险区域、采空区遗煤出现自燃倾向区域和疑似采空区遗煤出现自燃倾向区域外的区域定义为采空区遗煤自燃低温缓慢氧化区域；步骤3014、将所述采空区遗煤自燃危险区域、所述采空区遗煤出现自燃倾向区域、所述疑似采空区遗煤出现自燃倾向区域和所述采空区遗煤自燃低温缓慢氧化区域标记为不同的颜色，表示不同的危险预警等级。