一种极近距离煤层群开采封闭采空区煤自燃监测预警方法

摘要

本发明公开了一种极近距离煤层群开采封闭采空区煤自燃监测预警方法，涉及煤矿火灾防治技术领域。本发明包括在极近距离煤层开采中，对封闭采空区群的漏风情况进行检测，根据漏风情况将漏风地区划分一般自燃隐患区域及严重自燃隐患区域；进行漏风地区的煤自燃参数测试，优选指标气体，根据煤体温度及指标气体将煤自燃按煤体自热阶段、自燃临界阶段、裂解阶段及燃烧阶段划分为四个预警等级；监测漏风地区内煤体温度及气体成分，确定该地区的预警等级。根据预警等级的不同，采用对应的响应措施。本发明通过针对极近距离煤层群开采过程中，对已经开采过的地区进行监测预警，提高煤矿开采的安全性。

说明书

技术领域

本发明属于煤矿火灾防治技术领域，特别是涉及一种极近距离煤层群开采封闭采空区煤自燃监测预警方法。

背景技术

极近距离煤层开采过程中，由于煤层层间距近，开采时相互影响，易使上下煤层间形成裂隙通道，导致主采煤层向已采煤层封闭采空区漏风，形成多个遗煤自燃危险区域。严重威胁着煤层工作面的安全回采。现有的煤自燃预警方法主要针对正在开采煤层的工作面，目前，尚缺少对极近距离煤层群开采过程中已封闭采空区煤自燃监测及预警技术方面的研究。CN201610065635.9涉及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，通过对采空区内布置测点，对正在开采的工作面采空区煤自燃进行预警。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极近距离煤层群开采封闭采空区煤自燃监测预警方法，通过针对极近距离煤层群开采过程中，对已经开采过的地区进行监测预警，提高煤矿开采的安全性。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种极近距离煤层群开采封闭采空区煤自燃监测预警方法，包括在极近距离煤层开采中，对封闭采空区群的漏风情况进行监测；根据漏风情况将漏风地区划分一般自燃隐患区域及严重自燃隐患区域；进行漏风地区的煤自燃参数测试，根据煤体温度、指标气体将煤自燃按煤体自热阶段、自燃临界阶段、裂解阶段及燃烧阶段划分为四个预警等级；

对于一般自然隐患区域采用单点监测方式，严重自燃隐患区域采用密集监测方式，监测漏风地区内煤体温度及气体成分，确定该地区的预警等级。

监测漏风地区内煤体温度与气体成分，根据煤体温度及指标气体确定预警等级。

根据预警等级的不同，采用对应的响应措施：

煤体自热阶段时：对自燃隐患区域地区注氮气；

自燃临界阶段时：对自燃隐患区域注氮气，对自燃危险区域注氮气并对自燃危险区域中局部异常点注液态二氧化碳；

裂解阶段时：端头封堵、注水、注入液态二氧化碳迅速均压灭火；

燃烧阶段：封闭采区。

采用单点监测方式监测一般自燃隐患区域：

在一般自燃隐患区域通过密闭墙及采空区埋设束管，采用负压采样器采集气样，用色谱分析气体成分。

采用密集监测方式监测严重自燃隐患区域：

在严重自燃隐患区域附近施工观测钻孔，钻孔终端位置在严重自燃隐患区域，每20×20m2～50×50m2布置一个钻孔，采用负压采样器从钻孔内取气，用色谱分析气体成分，同时在钻孔内布置温度探头，监测自燃严重隐患区域内煤体温度。

用示踪气体法检测极近距离煤层群开采过程中已封闭采空区进行漏风监测。

示踪气体法采用双示踪气体法，气体分别为SF6和CF2ClBr。

本发明具有以下有益效果：

本发明

通过示踪气体法检测极近距离煤层群开采过程中已封闭采空区进行漏风监测，划分不同的隐患区域，采用不同的监测方式，通过隐患区域的气体及温度监测，确定煤自燃预警等级；能够准确且及时的判别已封闭采空区煤自燃情况，并针对不同预警等级配备相应的解决方案，有较好的煤自燃防治效果，进一步提高煤炭开采时的安全性。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为极近距离煤层群开采封闭采空区煤自燃监测预警流程图；

图2为示踪气体释放点及部分采样点位置分布示意图；

图3为示踪气体释放点及部分采样点位置分布示意图；

图4为密集监测点的位置分布示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4所示：

以某矿2201采区1煤组开采为例。1煤与1上煤层间距厚为1.1m，属于极近距离煤层群开采，在开采1煤时，易造成1上煤已封闭采空区遗煤自燃。针对该情况使用极近距离煤层群开采封闭采空区煤自燃监测及预警方法。

S10：利用示踪气体法检测极近距离煤层群开采过程中已封闭采空区群漏风情况；

其中，用示踪气体法检测极近距离煤层群开采过程中已封闭采空区进行漏风监测；

优选的，示踪气体法采用双示踪气体法，气体分别为SF

选择2个释放地点，均匀释放两种示踪气体，具体的，选取采空区群密闭墙及封闭采空区钻孔测点位置采集气样，在该采区布置的释放点与采样点如图2、3所示。

使用气相色谱仪分析气体成分，根据示踪气体浓度及检测时间确定采空区群漏风通道与漏风量。

S20：根据采空区的漏风情况，并结合遗煤分布情况，确定一般自燃隐患区域及严重自燃隐患区域；

漏风情况包括，是否漏风和漏风强度的大小。

其中，一般自燃隐患区域：漏风强度小于0.1m

严重自燃隐患区域：漏风强度在0.1～0.24m

判定该采区的一般自燃隐患区域为220112、220108采空区，严重自燃隐患区域为220116采空区。

S40取煤样进行煤自燃参数测试，优选煤自燃指标气体，确定煤自燃预警机制；

其中，对于一般自然隐患区域采用单点监测方式，严重自燃隐患区域采用密集监测方式。

进一步地，密集监测方式监测煤自燃危险区域：

在自燃危险区域附近施工观测钻孔，钻孔终端位置在煤自燃危险区域，每20×20m

其中，密集监测测点布置，具体如图4所示的220116采空区密集监测点。进一步地，单点监测方式监测一般自燃隐患区域：

在一般自燃隐患区域通过密闭墙及采空区埋设束管，采用负压采样器采集气样，用色谱分析气体成分。

S50根据监测数据，确定预警等级，针对不同预警等级，采用不同的响应措施。

具体的，依照漏风区域的煤炭材质参数，选定漏风区域的预警机制；

监测漏风地区内煤体温度，根据煤体温度确定预警等级，煤体自热阶段、自燃临界阶段、裂解阶段及燃烧阶段。

进一步地，根据预警等级的不同，采用对应的响应措施：

煤体自热阶段时：对自燃隐患区域地区注氮气；

自燃临界阶段时：对自燃隐患区域注氮气，对自燃危险区域注氮气并对自燃危险区域中局部异常点注液态二氧化碳；

裂解阶段时：端头封堵、注水、注入液态二氧化碳迅速均压灭火；

燃烧阶段：封闭采区。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。