CN110094234A - 一种煤矿自燃发火监测束管维护方法 - Google Patents

一种煤矿自燃发火监测束管维护方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种煤矿自燃发火监测束管维护方法，包括束管维护初始阶段和/或束管循环维护阶段，在束管维护初始阶段中，第M/V天末剪断第1至第N‑1根束管，之后每经过M/V天就少剪断一根，直到第(N‑1)*M/V天末剪断第1根束管，在最后一次剪断束管时，能够保证各束管监测点之间的距离就是要求的数值。束管循环维护阶段的任意一个循环周期，每经过M/V天末就按照相应的顺序剪断一根束管，通过这种循环方式保证束管监测点的距离为要求数值。所以，束管维护初始阶段和/或束管循环维护阶段能够最终保证采煤工作面推进过程中各束管监测点按照监测需要按照一定的间距合理分布在“自燃带”附近。

Description

一种煤矿自燃发火监测束管维护方法
技术领域
本发明涉及一种煤矿自燃发火监测束管维护方法。
背景技术
煤矿现场多年的防灭火经验表明，煤炭自燃一旦形成火灾，灭火工作不仅需要投入大量的人力物力，而且灭火效果不佳，因此煤炭自燃火灾的防治工作重在预防。为了做好煤炭的预防工作，必须对煤炭自燃发火进行准确的预测预报。煤炭自燃火灾的发生过程一般可分为缓慢氧化阶段、加速氧化阶段和激烈氧化阶段等不同的发展阶段，不同发展阶段对应着不同的气体产物种类和浓度。使用束管监测系统检测煤矿井下的气体成分，根据气体成分的存在及其浓度变化特征来识别煤自燃的发生及其发展程度，是目前煤炭自燃发火预测预报应用最广泛的方法。
煤矿采空区的自燃发火约占煤矿自燃发火总数的60％以上，是自燃发火防治的重点。采空区空间根据自燃发火情况一般可划分为“三带”，即“不自燃带”、“自燃带”和“窒息带”，“不自燃带”和“窒息带”一般不会发生自燃发火，“自燃带”是自燃发火监测的重点。为了监测自燃发火状态，通常情况下根据需要在沿回风巷上隅角位置铺设若干束管，如图1所示。“三带”随着采煤工作面的推进而动态变化，各束管监测点也随采煤工作面的推进而逐渐进入“窒息带”失去监测意义。采煤工作面后方的采空区人员无法进入，为了确保在工作面推进过程中各束管监测点按照监测需要按照一定的间距合理分布在“自燃带”附近，最大限度的发火束管监测效用准确判定束管火情，必须在上隅角位置对束管通过剪断方式不断维护并对束管监测点进行定位。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤矿自燃发火监测束管维护方法，用于对束管以剪断方式不断维护。
为实现上述目的，本发明的方案包括一种煤矿自燃发火监测束管维护方法，包括束管维护初始阶段和/或束管循环维护阶段，
所述束管维护初始阶段具体为：束管铺设完成且采煤工作面开始推进设定为第0天，那么，第M/V天末剪断第1至第N-1根束管，在第2*M/V天末剪断第1至第N-2根束管，……，第i*M/V天末剪断第1至第N-i根束管，……，第(N-1)*M/V天末剪断第1根束管，第(N-1)*M/V天至第N*M/V天不剪断束管，该束管维护初始阶段结束；
所述束管循环维护阶段具体为：循环维护周期为(N+1)*M/V，对于任意一个循环维护周期，该循环维护周期开始后的第M/V天末剪断第N根束管，第2*M/V天末剪断第N-1根束管，……，第i*M/V天末剪断第N-i+1根束管，……，第(N-1)*M/V天末剪断第2根束管，第N*M/V天末剪断第1根束管，第N*M/V天至第(N+1)*M/V天不剪断束管，该循环维护周期结束；
其中，N为束管个数，M为要求的束管监测点之间的距离，V为采煤工作面的平均推进速度。
所述煤矿自燃发火监测束管维护方法包括束管维护初始阶段和束管循环维护阶段，束管维护初始阶段结束后紧接着束管循环维护阶段开始。
在束管维护初始阶段中，第M/V天末剪断第1至第N-1根束管，之后每经过M/V天就少剪断一根，直到第(N-1)*M/V天末剪断第1根束管，这样的话，在最后一次剪断束管时，能够保证各束管监测点之间的距离就为M。在束管循环维护阶段，对于任意一个循环周期，每经过M/V天末就按照相应的顺序剪断一根束管，所以，在每一个循环周期，均能够保证所有的束管监测点的距离是确定的，并且是要求的数值M。所以，束管维护初始阶段和/或束管循环维护阶段能够最终保证采煤工作面推进过程中各束管监测点按照监测需要按照一定的间距合理分布在“自燃带”附近，确保在最大限度的发火束管监测效用准确判定束管火情，同时避免了采空区人员进入采煤工作面后方。因此，本发明提供的煤矿自燃发火监测束管维护方法能够合理确定各束管的维护时间，最大限度的发挥束管监测系统的有效性，并能够确定束管监测点的位置，有助于监测人员准确判定采空区自燃发火状态。另外，本发明使用的方法简单，实用性强，能有效降低监测人员工作量。
附图说明
图1是束管在采空区的布置位置示意图；
图2是煤矿自燃发火监测束管维护方法的整体流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
首先根据自燃发火监测要求确定采空区束管(监测点)的个数N，在上隅角位置布置N个束管，具体的布置方式属于常规技术，这里就不再具体说明。各束管的剪断位置就是对应束管的束管监测点。要求的束管监测点之间的距离为M，采煤工作面的平均推进速度为V米/天，采煤工作面回采长度为L。由于束管(监测点)的个数为N，那么，将这N个束管依次排序，分别为第1根束管，第2根束管，第3根束管，……，第N根束管。其中，采空区束管(监测点)的个数，束管监测点之间的距离，以及采煤工作面的平均推进速度均根据实际情况设定，比如根据煤炭存储量设定。
本发明提供的煤矿自燃发火监测束管维护方法包括束管维护初始阶段和束管循环维护阶段。另外，本实施例中，束管剪断的时刻为对应天的天末，即是在采煤工作面在该天推进距离为V时剪断束管。
在束管铺设完成且采煤工作面开始推进即进入束管维护初始阶段，也就是说，将束管铺设完成且采煤工作面开始推进的当天设定为第0天，那么，采煤工作面按照时间开始推进。采煤工作面开始推进当天，即第0天末不剪断任意一根束管，那么，各束管监测点所在位置就是采面(采面为采煤工作面所在位置)，即各束管监测点距离采面的距离均为0，各束管监测点距停采线的距离均为L；采煤工作面开始推进的第二天，即第1天末不剪断任意一根束管，那么，各束管监测点所在位置距离采面的距离就是采煤工作面推进一天的距离，即各束管监测点距离采面的距离等于V的数值，由于所有束管均没有剪断，各束管监测点距停采线的距离仍均为L；采煤工作面开始推进的第三天，即第2天末不剪断任意一根束管，那么，各束管监测点所在位置距离采面的距离就是采煤工作面推进两天的距离，即各束管监测点距离采面的距离等于2*V的数值，由于所有束管均没有剪断，各束管监测点距停采线的距离仍均为L；……；第M/V-1天末不剪断任意一根束管，那么，各束管监测点所在位置距离采面的距离就是采煤工作面推进M/V-1天的距离，即各束管监测点距离采面的距离等于(M/V-1)*V＝M-V的数值，由于所有束管均没有剪断，各束管监测点距停采线的距离仍均为L；而到了第M/V天末，即在进入束管维护初始阶段的第M/V天末，理论上，各束管监测点所在位置距离采面的距离等于M/V*V＝M的数值，各束管监测点距停采线的距离仍均为L，但是，在该第M/V天末，剪断第1至第N-1根束管，那么，第1至第N-1根束管监测点所在位置就是采面，即第1至第N-1根束管监测点距离采面的距离均为0，而第N根束管由于没有剪断，那么，第N根束管监测点距离采面的距离就是采煤工作面推进M/V天的距离，第N根束管监测点距离采面的距离等于M/V*V＝M的数值，第1至第N-1根束管监测点距停采线的距离就变为了L-M，第N根束管监测点距停采线的距离仍均为L。
接上段，从第M/V+1天到第2*M/V-1天不剪断任意一根束管，那么，这些天就与上述第0天到第M/V-1天的情况对应相同，只是其中的数据不同，第M/V+1天与第1天相同，第M/V+2天与第2天相同，……第2*M/V-1天与第M/V-1天相同。另外，由于第N根束管在M/V天末没有剪断，其数据保持不变，以下就不再复述。具体为：第M/V+1天末不剪断任意一根束管，那么，第1至第N-1根束管监测点所在位置距离采面的距离就是采煤工作面推进一天的距离，即第1至第N-1根束管监测点距离采面的距离等于V的数值，由于第1至第N-1根束管没有剪断，第1至第N-1根束管监测点距停采线的距离仍均为L-M；第M/V+2天末不剪断任意一根束管，那么，第1至第N-1根束管监测点所在位置距离采面的距离就是采煤工作面推进两天的距离，即第1至第N-1根束管监测点距离采面的距离等于2*V的数值，由于第1至第N-1根束管没有剪断，第1至第N-1根束管监测点距停采线的距离仍均为L-M；……；第2*M/V-1天末不剪断任意一根束管，那么，第1至第N-1根束管监测点所在位置距离采面的距离就是采煤工作面推进M/V-1天的距离，即第1至第N-1根束管监测点距离采面的距离等于(M/V-1)*V＝M-V的数值，由于第1至第N-1根束管均没有剪断，第1至第N-1根束管监测点距停采线的距离仍均为L-M；而到了第2*M/V天末，即在进入束管维护初始阶段的第2*M/V天末，理论上，第1至第N-1根束管监测点所在位置距离采面的距离等于M/V*V＝M的数值，第1至第N-1根束管监测点距停采线的距离仍均为L-M，但是，在该第2*M/V天末，剪断第1至第N-2根束管，那么，第1至第N-2根束管监测点所在位置就是采面，即第1至第N-2根束管监测点距离采面的距离均为0，而第N-1根束管由于没有剪断，那么，第N-1根束管监测点距离采面的距离就是采煤工作面推进M/V天的距离，第N-1根束管监测点距离采面的距离等于M/V*V＝M的数值，第1至第N-2根束管监测点距停采线的距离就变为了L-2M，第N-1根束管监测点距停采线的距离仍为L-M，而第N根束管监测点距停采线的距离仍为L。
以此类推，从第2*M/V+1天到第3*M/V-1天不剪断任意一根束管，在此期间，各束管监测点距离采面的距离按照上述计算方式计算，而第1至第N-2根束管监测点距停采线的距离始终为L-2M，第N-1根束管监测点距停采线的距离仍为L-M，而第N根束管监测点距停采线的距离仍为L；而到了第3*M/V天末，理论上，第1至第N-2根束管监测点所在位置距离采面的距离等于M/V*V＝M的数值，第1至第N-2根束管监测点距停采线的距离仍均为L-2M，但是，在该第3*M/V天末，剪断第1至第N-3根束管，那么，第1至第N-3根束管监测点所在位置就是采面，即第1至第N-3根束管监测点距离采面的距离均为0，而第N-2根束管由于没有剪断，那么，第N-2根束管监测点距离采面的距离就是采煤工作面推进M/V天的距离，第N-2根束管监测点距离采面的距离等于M/V*V＝M的数值，第1至第N-3根束管监测点距停采线的距离就变为了L-3M，第N-2根束管监测点距停采线的距离就变为了L-2M，而第N-1根束管监测点距停采线的距离仍为L-M，第N根束管监测点距停采线的距离仍为L。
那么，综上可得，束管维护初始阶段的束管剪断方式为：第M/V天末剪断第1至第N-1根束管，第2*M/V天末剪断第1至第N-2根束管，……，第i*M/V天末剪断第1至第N-i根束管，……，第(N-1)*M/V天末剪断第1根束管，其中，i＝1、2、……。这样的话，就能够实现：各束管监测点之间的距离为预先要求的数值——M。另外，第(N-1)*M/V天至第N*M/V天不剪断任意一根束管。到了第N*M/V天，束管维护初始阶段结束。那么，在束管维护初始阶段结束时，第N根束管监测点距离采面的距离最长，等于N*M，第N-1根束管监测点距离采面的距离等于(N-1)*M，第N-2根束管监测点距离采面的距离等于(N-2)*M，……，第N-i根束管监测点距离采面的距离等于(N-i)*M，……，第2根束管监测点距离采面的距离等于2*M，第1根束管监测点距离采面的距离等于M。而且，第N根束管监测点距停采线的距离为L，第N-1根束管监测点距停采线的距离为L-M，第N-2根束管监测点距停采线的距离为L-2M，……，第N-i根束管监测点距停采线的距离为L-i*M，……，第2根束管监测点距停采线的距离为L-(N-2)*M，第1根束管监测点距停采线的距离为L-(N-1)*M。另外，以下给出在束管维护初始阶段各束管距离停采线的距离的其他一种计算方式：在束管维护初始阶段内的第s天末，各束管距离停采线的距离为L-s*V+t*V，其中t为束管上次被剪断距离第s天末的天数。
束管维护初始阶段的作用是将束管监测点之间的距离确定为预先要求的数值，各束管监测点按照监测需要以一定的间距合理布置，接着进入束管循环维护阶段。
进入束管循环维护阶段之后就开始第一个循环维护周期，循环维护周期的时间为(N+1)*M/V天，各循环维护周期内的循环过程相同。
第一个循环维护周期中，第N*M/V+1天末不剪断任意一根束管，那么，第1根束管监测点距离采面的距离等于M+V，第2根束管监测点距离采面的距离等于2*M+V，……，第N-i根束管监测点距离采面的距离等于(N-i)*M+V，……，第N-1根束管监测点距离采面的距离等于(N-1)*M+V，第N根束管监测点距离采面的距离等于N*M+V；第1根束管监测点距停采线的距离为L-(N-1)*M，第2根束管监测点距停采线的距离为L-(N-2)*M，……，第N-i根束管监测点距停采线的距离为L-i*M，……，第N-2根束管监测点距停采线的距离为L-2M，第N-1根束管监测点距停采线的距离为L-M，第N根束管监测点距停采线的距离为L。第N*M/V+2天末不剪断任意一根束管，那么，第1根束管监测点距离采面的距离等于M+2*V，第2根束管监测点距离采面的距离等于2*M+2*V，……，第N-i根束管监测点距离采面的距离等于(N-i)*M+2*V，……，第N-1根束管监测点距离采面的距离等于(N-1)*M+2*V，第N根束管监测点距离采面的距离等于N*M+2*V；各束管监测点距停采线的距离不变。第N*M/V+3天末不剪断任意一根束管，那么，第1根束管监测点距离采面的距离等于M+3*V，第2根束管监测点距离采面的距离等于2*M+3*V，……，第N-i根束管监测点距离采面的距离等于(N-i)*M+3*V，……，第N-1根束管监测点距离采面的距离等于(N-1)*M+3*V，第N根束管监测点距离采面的距离等于N*M+3*V；各束管监测点距停采线的距离不变。……第N*M/V+j天末不剪断任意一根束管，那么，第1根束管监测点距离采面的距离等于M+j*V，第2根束管监测点距离采面的距离等于2*M+j*V，……，第N-i根束管监测点距离采面的距离等于(N-i)*M+j*V，……，第N-1根束管监测点距离采面的距离等于(N-1)*M+j*V，第N根束管监测点距离采面的距离等于N*M+j*V；各束管监测点距停采线的距离不变。第(N+1)*M/V-1天不剪断任意一根束管，那么，第1根束管监测点距离采面的距离等于M+(M/V-1)*V，第2根束管监测点距离采面的距离等于2*M+(M/V-1)*V，……，第N-i根束管监测点距离采面的距离等于(N-i)*M+(M/V-1)*V，……，第N-1根束管监测点距离采面的距离等于(N-1)*M+(M/V-1)*V，第N根束管监测点距离采面的距离等于N*M+(M/V-1)*V；各束管监测点距停采线的距离不变。到第(N+1)*M/V天末，剪断第N根束管，那么，第1根束管监测点距离采面的距离等于M+M/V*V＝2*M，第2根束管监测点距离采面的距离等于3*M，……，第N-i根束管监测点距离采面的距离等于(N-i+1)*M，……，第N-1根束管监测点距离采面的距离等于N*M，第N根束管监测点距离采面的距离等于0，而第N根束管监测点距停采线的距离为L-(N+1)*M，其他束管监测点距停采线的距离不变。第(N+1)*M/V+1天至第(N+2)*M/V-1天期间，不剪断任意一根束管，那么，各束管监测点距离采面的距离以及距离停采线的距离按照上述规律相应变化。第(N+2)*M/V天末剪断第N-1根束管，依次类推，第(N+3)*M/V天末剪断第N-2根束管，……，第(N+j)*M/V天末剪断第N-j+1根束管，……，第(2*N-1)*M/V天末剪断第2根束管，第2*N*M/V天末，剪断第1根束管。第2*N*M/V+1天至第(2*N+1)*M/V天末不剪断束管，到第(2*N+1)*M/V天末，束管循环维护第一个循环周期结束。
因此，该第一个循环周期中，第(N+1)*M/V天末剪断第N根束管，第(N+2)*M/V天末剪断第N-1根束管，……，第(N+j)*M/V天末剪断第N-j+1根束管，……，第(2*N-1)*M/V天末剪断第2根束管，第2*N*M/V天末剪断第1根束管，第2*N*M/V天至第(2*N+1)*M/V天不剪断束管，该循环周期结束。上述天数是按照从束管维护初始阶段开始算起的，但是，如果将束管循环维护阶段作为一个单独的维护过程的话，就将循环维护周期的开始时刻作为时间开始点，那么，第一个循环周期的维护过程也可以表达为：第一个循环周期开始后的第M/V天末剪断第N根束管，第2*M/V天末剪断第N-1根束管，……，第j*M/V天末剪断第N-j+1根束管，……，第(N-1)*M/V天末剪断第2根束管，第N*M/V天末剪断第1根束管，第N*M/V天至第(N+1)*M/V天不剪断束管，第一个束管循环维护周期结束。
在第一个束管循环维护周期结束后即进入下一个束管循环维护周期，下一个束管循环维护周期按照第一个束管循环维护周期的维护过程进行束管维护，以后每一个束管循环维护周期均按照第一个束管循环维护周期的维护过程进行维护。
因此，每一个束管循环维护周期均能够保证采煤工作面推进过程中各束管监测点按照监测需要按照一定的间距合理分布在“自燃带”附近。
如图2所示，为煤矿自燃发火监测束管维护方法的整体流程图，当然，该方法并不限于图2中所描述的流程。
为了说明上述技术方案，以下给出一个具体应用实例。
根据自燃发火监测需要确定采空区束管(监测点)个数为3，各束管监测点之间的距离30米，采煤工作面的平均推进速度10米/天，采煤工作面回采长度为1000米。
在束管铺设完成且采煤工作面开始推进即进入束管维护初始阶段，在进入束管维护初始阶段的第3天末在上隅角位置剪断第1至第2根束管，在第6天末在上隅角位置剪断第1根束管，第7天末至第9天末不剪断束管，束管维护初始阶段结束。
在束管维护初始阶段内的第6天末，第1根至第3根上次被剪断距离第6天的天数分别为3天、3天和6天，第1根至第3根束管距离停采线的距离分别为970米、970米和1000米。
在第9天末进入束管循环维护阶段，并开始第一个循环维护周期，循环维护周期为12天，在循环周期开始后内的第3天末在上隅角剪断第3根束管，在第6天末在上隅角剪断第2根束管，依次类推在第9天末在上隅角剪断第1根束管，在第10天至第12天末不剪断束管，束管循环维护第一个循环周期结束；在上一个束管循环维护周期结束后即可进入下一个循环周期，按照第一个循环周期的方式进行束管维护。
表1为具体的统计信息，其中，在进入第2个循环周期的第2天，即在总第23天，第1根至第3根距离上次被剪断的时间分别为5天、8天和11天，第1根至第3根束管距离停采线的距离分别为820米、850米和880米。
表1
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。上述实施例中，煤矿自燃发火监测束管维护方法包括束管维护初始阶段和束管循环维护阶段，先是束管维护初始阶段，在束管维护初始阶段结束后进入束管循环维护阶段。当然，这只是一种具体的实施方式，作为其他的实施例，束管维护初始阶段的过程和束管循环维护阶段的过程均可以单独保护，也就是说，本发明提供的煤矿自燃发火监测束管维护方法可以只包含束管维护初始阶段和束管循环维护阶段中的其中任意一个阶段。

Claims (2)

1.一种煤矿自燃发火监测束管维护方法，其特征在于，包括束管维护初始阶段和/或束管循环维护阶段，
所述束管维护初始阶段具体为：束管铺设完成且采煤工作面开始推进设定为第0天，那么，第M/V天末剪断第1至第N-1根束管，在第2*M/V天末剪断第1至第N-2根束管，……，第i*M/V天末剪断第1至第N-i根束管，……，第(N-1)*M/V天末剪断第1根束管，第(N-1)*M/V天至第N*M/V天不剪断束管，该束管维护初始阶段结束；
所述束管循环维护阶段具体为：循环维护周期为(N+1)*M/V，对于任意一个循环维护周期，该循环维护周期开始后的第M/V天末剪断第N根束管，第2*M/V天末剪断第N-1根束管，……，第i*M/V天末剪断第N-i+1根束管，……，第(N-1)*M/V天末剪断第2根束管，第N*M/V天末剪断第1根束管，第N*M/V天至第(N+1)*M/V天不剪断束管，该循环维护周期结束；
其中，N为束管个数，M为要求的束管监测点之间的距离，V为采煤工作面的平均推进速度。
2.根据权利要求1所述的煤矿自燃发火监测束管维护方法，其特征在于，所述煤矿自燃发火监测束管维护方法包括束管维护初始阶段和束管循环维护阶段，束管维护初始阶段结束后紧接着束管循环维护阶段开始。
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