CN110566276B - 一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，包括步骤：一、布置监测口；二、监测采空区内氧气分布；三、多次循环步骤二，直至采煤工作面推进距离达到指定推进距离；四、安装SF6示踪气体释放装置；五、监测采空区内SF6示踪气体和氧气分布；六、确定漏风速度。本发明在进风侧顺槽内的进风侧采样保护管上设置M个进风侧监测口和一个SF6示踪气体释放装置，在回风侧顺槽内的回风侧采样保护管上设置N个回风侧监测口，利用气相色谱仪监测采空区内氧气分布，利用SF6示踪气体测定仪测定SF6示踪气体分布，双气体监测采空区漏风情况，进而判别煤自燃危险区域，准确度高。
Description
技术领域
本发明属于采空区漏风监测技术领域，具体涉及一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法。
背景技术
矿井煤层自燃火灾已成为直接威胁矿井安全生产的主要灾害之一。据统计，我国已开采煤层中约80％具有煤自燃倾向性；尤其是近年以来，我国综采放顶煤开采技术的大力推广，大幅度提高煤炭生产效率以及煤炭产量，与此同时，也给采空区遗留了大量的浮煤，使得越来越多的矿井经常出现煤自燃火灾，尤其是高瓦斯矿井，为了减少矿井内瓦斯含量，向进风巷增加配风量大，这也导致采空区漏风情况十分的严重，在氧气充足的情况下，遗煤很容易与氧气发生氧化反应，导致采空区内自燃火灾的发生，严重威胁矿工的生命安全和煤矿的安全生产。综放面采空区自燃的特点：煤自燃现象一般发生在距离工作面一定距离的深部，火源高温区域十分的隐蔽且范围较大；采空区漏风开放、立体空间大、工作面较长、火源更加的隐蔽，难以找到。采空区的自燃区域对火源位置的确定具有很大的模糊性，从而增加了火区治理的盲目性，治理区域扩大化，浪费资源。
根据煤自燃的煤氧复合学说和实际的生产经验表明，煤自燃必须具备四个条件：一是有自然倾向性的煤开采后呈破碎状态，堆积厚度一般大于0.4m；二是具有良好的蓄热环境；三是有连续的供氧；四是足够长的时间；因此，在煤炭开采的过程中，尽可能提高回采率减少采空区遗煤的同时，必须控制采空区内氧气的浓度，采空区漏风是采空区内氧气升高的最大威胁因素，但在现有的技术中缺乏对采空区漏风情况的高效率，高精准，高维度的测定以及认定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其设计新颖合理，在进风侧顺槽内的进风侧采样保护管上设置M个进风侧监测口和一个SF6示踪气体释放装置，在回风侧顺槽内的回风侧采样保护管上设置N个回风侧监测口，利用气相色谱仪监测采空区内氧气分布，利用SF6示踪气体测定仪测定SF6示踪气体分布，双气体监测采空区漏风情况，进而判别煤自燃危险区域，准确度高，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，利用采空区漏风装置监测煤自燃危险区域，所述采空区漏风装置包括沿进风侧顺槽靠近煤帮的一侧布设的进风侧采样保护管和沿回风侧顺槽靠近煤帮的一侧布设的回风侧采样保护管，进风侧采样保护管远离进风侧顺槽出口的管段上且沿其长度方向设置有M个进风侧监测口，回风侧采样保护管远离回风侧顺槽出口的管段上且沿其长度方向设置有N个回风侧监测口，其中，M和N均为正整数且M小于N；进风侧采样保护管靠近进风侧顺槽出口的管段上设置有进风侧防爆抽气泵，进风侧防爆抽气泵的输出端连接有进风侧气相色谱仪和进风侧SF6示踪气体测定仪，回风侧采样保护管靠近回风侧顺槽出口的管段上设置有回风侧防爆抽气泵，回风侧防爆抽气泵的输出端连接有回风侧气相色谱仪和回风侧SF6示踪气体测定仪，进风侧采样保护管位于采空区内且靠近采煤工作面的管段上朝向采空区的深度方向上安装有SF6示踪气体释放装置，每个进风侧监测口分别通过单独的一根第一束管与进风侧防爆抽气泵的进气端连接，所述第一束管位于进风侧采样保护管内，每个回风侧监测口分别通过单独的一根第二束管与回风侧防爆抽气泵的进气端连接，所述第二束管位于回风侧采样保护管内；
其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、布置监测口：在采煤工作面一侧的进风侧顺槽内靠近煤帮的一侧布设的进风侧采样保护管，在采煤工作面另一侧的回风侧顺槽内靠近煤帮的一侧布设的回风侧采样保护管，在进风侧采样保护管远离进风侧顺槽出口的管段上且沿其长度方向设置M个进风侧监测口，在回风侧采样保护管远离回风侧顺槽出口的管段上且沿其长度方向设置N个回风侧监测口，其中，M和N均为正整数且M小于N；
在进风侧采样保护管靠近进风侧顺槽出口的管段上设置进风侧防爆抽气泵，进风侧防爆抽气泵的输出端连接有进风侧气相色谱仪和进风侧SF6示踪气体测定仪；
在回风侧采样保护管靠近回风侧顺槽出口的管段上设置回风侧防爆抽气泵，回风侧防爆抽气泵的输出端连接有回风侧气相色谱仪和回风侧SF6示踪气体测定仪；
每个进风侧监测口分别通过单独的一根第一束管与进风侧防爆抽气泵的进气端连接，每个回风侧监测口分别通过单独的一根第二束管与回风侧防爆抽气泵的进气端连接；
步骤二、监测采空区内氧气分布：推进采煤工作面，开启进风侧防爆抽气泵和回风侧防爆抽气泵，收集每个监测口采集回来的气体样品，记录每日采煤工作面的推进距离，同时利用进风侧气相色谱仪分析每个进风侧监测口采集回来的气体样品中氧气浓度值，利用回风侧气相色谱仪分析每个回风侧监测口采集回来的气体样品中氧气浓度值，确定采空区内氧气分布情况；
步骤三、多次循环步骤二，直至采煤工作面推进距离达到指定推进距离；
步骤四、安装SF6示踪气体释放装置：在进风侧采样保护管上安装SF6示踪气体释放装置，SF6示踪气体释放装置安装在进风侧采样保护管位于采空区内且靠近采煤工作面的管段上，同时朝向采空区的深度方向；
步骤五、监测采空区内SF6示踪气体和氧气分布：开启进风侧防爆抽气泵和回风侧防爆抽气泵，收集每个监测口采集回来的气体样品，同时利用进风侧气相色谱仪分析每个进风侧监测口采集回来的气体样品中氧气浓度值，利用进风侧SF6示踪气体测定仪测定每个进风侧监测口采集回来的气体样品中SF6示踪气体浓度值；利用回风侧气相色谱仪分析每个回风侧监测口采集回来的气体样品中氧气浓度值，利用回风侧SF6示踪气体测定仪测定每个回风侧监测口采集回来的气体样品中SF6示踪气体浓度值，确定采空区内氧气分布和SF6示踪气体分布情况；
采集到SF6示踪气体的进风侧监测口的位置表示了SF6示踪气体的扩散深度，进而表示了漏风深度；
步骤六、确定漏风速度：以进风侧采样保护管上距离采煤工作面最远端的进风侧监测口为起点，对M个进风侧监测口依次进行编号，根据公式
计算进风侧第m个进风侧监测口和进风侧第m-1个进风侧监测口之间区域的漏风速度vJ,m,m-1，其中，LJ,m,m-1为进风侧第m个进风侧监测口和进风侧第m-1个进风侧监测口之间的距离，kJ,m,m-1为LJ,m,m-1的校正系数且kJ,m,m-1＞1，tJ,m为SF6示踪气体释放装置释放SF6示踪气体时刻和进风侧SF6示踪气体测定仪测定出第m个进风侧监测口采集回来的SF6示踪气体浓度值时刻的时间间隔值，ΔtJ,m为tJ,m的时间校正值且ΔtJ,m＞0，tJ,m-1为SF6示踪气体释放装置释放SF6示踪气体时刻和进风侧SF6示踪气体测定仪测定出第m-1个进风侧监测口采集回来的SF6示踪气体浓度值时刻的时间间隔值，ΔtJ,m-1为tJ,m-1的时间校正值且ΔtJ,m-1＞0，其中，m为进风侧监测口的编号且m＝1,2，…，M；当m＝1时，LJ,1,0为SF6示踪气体释放装置输出口与进风侧第1个进风侧监测口8之间的距离，tJ,m-1＝0且ΔtJ,m-1＝0；
以回风侧采样保护管上距离采煤工作面最远端的回风侧监测口为起点，对N个回风侧监测口依次进行编号，根据公式
计算回风侧第n个回风侧监测口位置处的漏风速度vH,n，其中，LH,n为SF6示踪气体释放装置输出口与回风侧第n个回风侧监测口之间的距离，kH,n为LH,n的校正系数且kH,n＞1，tH,n为SF6示踪气体释放装置释放SF6示踪气体时刻和回风侧SF6示踪气体测定仪测定出第n个回风侧监测口采集回来的SF6示踪气体浓度值时刻的时间间隔值，ΔtH,n为tH,n的时间校正值且ΔtH,n＞0，其中，n为回风侧监测口的编号且n＝1,2，…，N；根据公式
计算回风侧第n个回风侧监测口位置处的漏风速度vH,n沿顺槽方向的速度分量
和回风侧第n个回风侧监测口位置处的漏风速度vH,n沿垂直于顺槽方向的速度分量
其中，βn为SF6示踪气体释放装置输出口和回风侧第n个回风侧监测口的连线与采煤工作面所在面的夹角。
上述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：相临的两个所述进风侧监测口之间的间距为45m～60m；相临的两个所述回风侧监测口之间的间距为25m～35m；所述第一束管的数量与进风侧监测口的数量相等且一一对应，所述第二束管的数量与回风侧监测口的数量相等且一一对应。
上述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：所述进风侧采样保护管和回风侧采样保护管伸入至采空区的长度不小于150m。
上述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：所述进风侧监测口和回风侧监测口均朝向采空区的内侧布设。
上述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：所述进风侧采样保护管和回风侧采样保护管均为钢管。
上述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：所述SF6示踪气体释放装置的释放端与采空区靠近采煤工作面一端的距离为9m～11m。
上述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：所述采空区中自燃发火危险漏风时的氧气浓度为5％～18％。
上述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：所述指定推进距离不小于150m。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用通过沿进风侧顺槽长度方向布设进风侧采样保护管，在进风侧采样保护管远离进风侧顺槽出口的管段上且沿其长度方向设置M个进风侧监测口，通过沿回风侧顺槽长度方向布设回风侧采样保护管，在回风侧采样保护管远离回风侧顺槽出口的管段上且沿其长度方向设置N个回风侧监测口，M个进风侧监测口和N个回风侧监测口从双侧纵向深入的对采空区不同深度位置的漏风情况进行监测，由于采煤机对采空区中部位置采煤效果往往比较好，采空区中部位置残留堆积厚度大于0.4m的浮煤的可能性比较小，因此避免采用对采空区宽度方向上设置监测口，从而大量的减少了监测口的布设数量，同时提高了采空区深度方向的漏风检测效果，便于推广使用。
2、本发明进风侧监测口的布设数量比回风侧监测口的布设数量少，即M和N均为正整数且M小于N，由于风流经进风侧顺槽流向回风侧顺槽，风流的风速会减弱，即风流在进风侧顺槽与采煤工作面交汇位置处的风速大于风流在回风侧顺槽与采煤工作面交汇位置处的风速，导致风流带走进风侧顺槽与采煤工作面交汇位置处热量大于带走回风侧顺槽与采煤工作面交汇位置处热量，回风侧顺槽中热量积聚，回风侧顺槽侧采空区内浮煤发生自然的概率比进风侧顺槽侧采空区内浮煤发生自然的概率大，因此，回风侧采样保护管远离回风侧顺槽出口的管段上且沿其长度方向设置的回风侧监测口的密度比进风侧采样保护管远离进风侧顺槽出口的管段上且沿其长度方向设置的进风侧监测口的密度大，监测效果好。
3、本发明在进风侧采样保护管位于采空区内且靠近采煤工作面的管段上朝向采空区的深度方向上安装SF6示踪气体释放装置，利用气相色谱仪监测采空区内氧气分布的同时利用SF6示踪气体测定仪测定SF6示踪气体分布，由于采空区内氧气浓度的增大不一定是由于采空区漏风导致，但是SF6示踪气体的扩散却一定是由于采空区漏风导致，因此，监测SF6示踪气体扩散范围可有效测定采空区的漏风深度，同时为是否是采空区漏风导致采空区内氧气浓度增大提供可靠的依据，便于工作人员及时的查明原因，查漏补缺，避免事故的发生。
4、本发明方法步骤简单，利用采集到SF6示踪气体的进风侧监测口的位置表示SF6示踪气体的扩散深度，进而表示了漏风深度，准确度高，确定漏风速度，能划分出采空区内的漏风速度梯度，确立采空区漏风的速度规律，从而准确的获知采空区内风流的流动状态，确定采空区内氧气的运动情况，更加准确的预判危险区域的位置，便于推广使用。
综上所述，本发明设计新颖合理，在进风侧顺槽内的进风侧采样保护管上设置M个进风侧监测口和一个SF6示踪气体释放装置，在回风侧顺槽内的回风侧采样保护管上设置N个回风侧监测口，利用气相色谱仪监测采空区内氧气分布，利用SF6示踪气体测定仪测定SF6示踪气体分布，双气体监测采空区漏风情况，进而判别煤自燃危险区域，准确度高，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为图1中A处局部放大图。
图3为图1中B处局部放大图。
图4为本发明SF6示踪气体释放装置出气端与监测口的位置关系示意图。
图5为本发明方法的方法流程框图。
附图标记说明:
1—采煤工作面； 2—进风侧顺槽； 3—回风侧顺槽；
4—进风侧采样保护管； 5—回风侧采样保护管； 6—采空区；
7—SF6示踪气体释放装置； 8—进风侧监测口；
9—回风侧监测口； 10—回风侧防爆抽气泵；
11—进风侧防爆抽气泵； 12—回风侧气相色谱仪；
13—回风侧SF6示踪气体测定仪； 14—进风侧气相色谱仪；
15—进风侧SF6示踪气体测定仪。
具体实施方式
如图1至5所示，本发明所述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，利用采空区漏风装置监测煤自燃危险区域，所述采空区漏风装置包括沿进风侧顺槽2靠近煤帮的一侧布设的进风侧采样保护管4和沿回风侧顺槽3靠近煤帮的一侧布设的回风侧采样保护管5，进风侧采样保护管4远离进风侧顺槽2出口的管段上且沿其长度方向设置有M个进风侧监测口8，回风侧采样保护管5远离回风侧顺槽3出口的管段上且沿其长度方向设置有N个回风侧监测口9，其中，M和N均为正整数且M小于N；进风侧采样保护管4靠近进风侧顺槽2出口的管段上设置有进风侧防爆抽气泵11，进风侧防爆抽气泵11的输出端连接有进风侧气相色谱仪14和进风侧SF6示踪气体测定仪15，回风侧采样保护管5靠近回风侧顺槽3出口的管段上设置有回风侧防爆抽气泵10，回风侧防爆抽气泵10的输出端连接有回风侧气相色谱仪12和回风侧SF6示踪气体测定仪13，进风侧采样保护管4位于采空区6内且靠近采煤工作面1的管段上朝向采空区6的深度方向上安装有SF6示踪气体释放装置7，每个进风侧监测口8分别通过单独的一根第一束管与进风侧防爆抽气泵11的进气端连接，所述第一束管位于进风侧采样保护管4内，每个回风侧监测口9分别通过单独的一根第二束管与回风侧防爆抽气泵10的进气端连接，所述第二束管位于回风侧采样保护管5内；
该方法包括以下步骤：
步骤一、布置监测口：在采煤工作面1一侧的进风侧顺槽2内靠近煤帮的一侧布设的进风侧采样保护管4，在采煤工作面1另一侧的回风侧顺槽3内靠近煤帮的一侧布设的回风侧采样保护管5，在进风侧采样保护管4远离进风侧顺槽2出口的管段上且沿其长度方向设置M个进风侧监测口8，在回风侧采样保护管5远离回风侧顺槽3出口的管段上且沿其长度方向设置N个回风侧监测口9，其中，M和N均为正整数且M小于N；
在进风侧采样保护管4靠近进风侧顺槽2出口的管段上设置进风侧防爆抽气泵11，进风侧防爆抽气泵11的输出端连接有进风侧气相色谱仪14和进风侧SF6示踪气体测定仪15；
在回风侧采样保护管5靠近回风侧顺槽3出口的管段上设置回风侧防爆抽气泵10，回风侧防爆抽气泵10的输出端连接有回风侧气相色谱仪12和回风侧SF6示踪气体测定仪13；
每个进风侧监测口8分别通过单独的一根第一束管与进风侧防爆抽气泵11的进气端连接，每个回风侧监测口9分别通过单独的一根第二束管与回风侧防爆抽气泵10的进气端连接；
步骤二、监测采空区内氧气分布：推进采煤工作面1，开启进风侧防爆抽气泵11和回风侧防爆抽气泵10，收集每个监测口采集回来的气体样品，记录每日采煤工作面1的推进距离，同时利用进风侧气相色谱仪14分析每个进风侧监测口8采集回来的气体样品中氧气浓度值，利用回风侧气相色谱仪12分析每个回风侧监测口9采集回来的气体样品中氧气浓度值，确定采空区内氧气分布情况；
步骤三、多次循环步骤二，直至采煤工作面1推进距离达到指定推进距离；
步骤四、安装SF6示踪气体释放装置：在进风侧采样保护管4上安装SF6示踪气体释放装置7，SF6示踪气体释放装置7安装在进风侧采样保护管4位于采空区6内且靠近采煤工作面1的管段上，同时朝向采空区6的深度方向；
步骤五、监测采空区内SF6示踪气体和氧气分布：开启进风侧防爆抽气泵11和回风侧防爆抽气泵10，收集每个监测口采集回来的气体样品，同时利用进风侧气相色谱仪14分析每个进风侧监测口8采集回来的气体样品中氧气浓度值，利用进风侧SF6示踪气体测定仪15测定每个进风侧监测口8采集回来的气体样品中SF6示踪气体浓度值；利用回风侧气相色谱仪12分析每个回风侧监测口9采集回来的气体样品中氧气浓度值，利用回风侧SF6示踪气体测定仪13测定每个回风侧监测口9采集回来的气体样品中SF6示踪气体浓度值，确定采空区内氧气分布和SF6示踪气体分布情况；
采集到SF6示踪气体的进风侧监测口8的位置表示了SF6示踪气体的扩散深度，进而表示了漏风深度；
步骤六、确定漏风速度：以进风侧采样保护管4上距离采煤工作面1最远端的进风侧监测口8为起点，对M个进风侧监测口8依次进行编号，根据公式
计算进风侧第m个进风侧监测口8和进风侧第m-1个进风侧监测口8之间区域的漏风速度vJ,m,m-1，其中，LJ,m,m-1为进风侧第m个进风侧监测口8和进风侧第m-1个进风侧监测口8之间的距离，kJ,m,m-1为LJ,m,m-1的校正系数且kJ,m,m-1＞1，tJ,m为SF6示踪气体释放装置7释放SF6示踪气体时刻和进风侧SF6示踪气体测定仪15测定出第m个进风侧监测口8采集回来的SF6示踪气体浓度值时刻的时间间隔值，ΔtJ,m为tJ,m的时间校正值且ΔtJ,m＞0，tJ,m-1为SF6示踪气体释放装置7释放SF6示踪气体时刻和进风侧SF6示踪气体测定仪15测定出第m-1个进风侧监测口8采集回来的SF6示踪气体浓度值时刻的时间间隔值，ΔtJ,m-1为tJ,m-1的时间校正值且ΔtJ,m-1＞0，其中，m为进风侧监测口8的编号且m＝1,2，…，M；当m＝1时，LJ,1,0为SF6示踪气体释放装置7输出口与进风侧第1个进风侧监测口8之间的距离，tJ,m-1＝0且ΔtJ,m-1＝0；
以回风侧采样保护管5上距离采煤工作面1最远端的回风侧监测口9为起点，对N个回风侧监测口9依次进行编号，根据公式
计算回风侧第n个回风侧监测口9位置处的漏风速度vH,n，其中，LH,n为SF6示踪气体释放装置7输出口与回风侧第n个回风侧监测口9之间的距离，kH,n为LH,n的校正系数且kH,n＞1，tH,n为SF6示踪气体释放装置7释放SF6示踪气体时刻和回风侧SF6示踪气体测定仪13测定出第n个回风侧监测口9采集回来的SF6示踪气体浓度值时刻的时间间隔值，ΔtH,n为tH,n的时间校正值且ΔtH,n＞0，其中，n为回风侧监测口9的编号且n＝1,2，…，N；根据公式
计算回风侧第n个回风侧监测口9位置处的漏风速度vH,n沿顺槽方向的速度分量
和回风侧第n个回风侧监测口9位置处的漏风速度vH,n沿垂直于顺槽方向的速度分量
其中，βn为SF6示踪气体释放装置7输出口和回风侧第n个回风侧监测口9的连线与采煤工作面1所在面的夹角。
需要说明的是，通过沿进风侧顺槽长度方向布设进风侧采样保护管4，在进风侧采样保护管4远离进风侧顺槽2出口的管段上且沿其长度方向设置M个进风侧监测口8，通过沿回风侧顺槽长度方向布设回风侧采样保护管5，在回风侧采样保护管5远离回风侧顺槽3出口的管段上且沿其长度方向设置N个回风侧监测口9，M个进风侧监测口8和N个回风侧监测口9从双侧纵向深入的对采空区6不同深度位置的漏风情况进行监测，由于采煤机对采空区6中部位置采煤效果往往比较好，采空区6中部位置残留堆积厚度大于0.4m的浮煤的可能性比较小，因此避免采用对采空区6宽度方向上设置监测口，从而大量的减少了监测口的布设数量，同时提高了采空区6深度方向的漏风检测效果；进风侧监测口8的布设数量比回风侧监测口9的布设数量少，即M和N均为正整数且M小于N，由于风流经进风侧顺槽2流向回风侧顺槽3，风流的风速会减弱，即风流在进风侧顺槽2与采煤工作面1交汇位置处的风速大于风流在回风侧顺槽3与采煤工作面1交汇位置处的风速，导致风流带走进风侧顺槽2与采煤工作面1交汇位置处热量大于带走回风侧顺槽3与采煤工作面1交汇位置处热量，回风侧顺槽3中热量积聚，回风侧顺槽3侧采空区6内浮煤发生自然的概率比进风侧顺槽2侧采空区6内浮煤发生自然的概率大，因此，回风侧采样保护管5远离回风侧顺槽3出口的管段上且沿其长度方向设置的回风侧监测口9的密度比进风侧采样保护管4远离进风侧顺槽2出口的管段上且沿其长度方向设置的进风侧监测口8的密度大，监测效果好；在进风侧采样保护管4位于采空区6内且靠近采煤工作面1的管段上朝向采空区6的深度方向上安装SF6示踪气体释放装置7，利用气相色谱仪监测采空区内氧气分布的同时利用SF6示踪气体测定仪测定SF6示踪气体分布，由于采空区6内氧气浓度的增大不一定是由于采空区漏风导致，但是SF6示踪气体的扩散却一定是由于采空区漏风导致，因此，监测SF6示踪气体扩散范围可有效测定采空区6的漏风深度，同时为是否是采空区漏风导致采空区6内氧气浓度增大提供可靠的依据，便于工作人员及时的查明原因，查漏补缺，避免事故的发生。
本实施例中，相临的两个所述进风侧监测口8之间的间距为45m～60m；相临的两个所述回风侧监测口9之间的间距为25m～35m；所述第一束管的数量与进风侧监测口8的数量相等且一一对应，所述第二束管的数量与回风侧监测口9的数量相等且一一对应。
需要说明的是，相临的两个所述进风侧监测口8之间的间距为45m～60m，本实施例中，优选的相临的两个所述进风侧监测口8之间的间距为50m，进风侧采样保护管4远离进风侧顺槽2出口的管段上且沿其长度方向设置4个进风侧监测口8；相临的两个所述回风侧监测口9之间的间距为25m～35m，本实施例中，优选的相临的两个所述回风侧监测口9之间的间距为30m，回风侧采样保护管5远离回风侧顺槽3出口的管段上且沿其长度方向设置6个回风侧监测口9，4个进风侧监测口8分别通过4根第一束管与进风侧防爆抽气泵11连接，6个回风侧监测口9分别通过6根第二束管与回风侧防爆抽气泵10连接；优选的进风侧防爆抽气泵11和回风侧防爆抽气泵10均采用矿用LTKS-09型束管抽气泵。
本实施例中，所述进风侧采样保护管4和回风侧采样保护管5伸入至采空区6的长度不小于150m。
本实施例中，所述进风侧监测口8和回风侧监测口9均朝向采空区6的内侧布设。
本实施例中，所述进风侧采样保护管4和回风侧采样保护管5均为钢管。
需要说明的是，进风侧采样保护管4和回风侧采样保护管5均为钢管，保证采样保护管的使用强度。
本实施例中，所述SF6示踪气体释放装置7的释放端与采空区6靠近采煤工作面1一端的距离为9m～11m。
本实施例中，所述采空区6中自燃发火危险漏风时的氧气浓度为5％～18％。
本实施例中，所述指定推进距离不小于150m。
本发明使用时，步骤简单，利用采集到SF6示踪气体的进风侧监测口的位置表示SF6示踪气体的扩散深度，进而表示了漏风深度，准确度高，确定漏风速度，能划分出采空区内的漏风速度梯度，确立采空区漏风的速度规律，从而准确的获知采空区内风流的流动状态，确定采空区内氧气的运动情况，更加准确的预判危险区域的位置。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，利用采空区漏风装置监测煤自燃危险区域，所述采空区漏风装置包括沿进风侧顺槽(2)靠近煤帮的一侧布设的进风侧采样保护管(4)和沿回风侧顺槽(3)靠近煤帮的一侧布设的回风侧采样保护管(5)，进风侧采样保护管(4)远离进风侧顺槽(2)出口的管段上且沿其长度方向设置有M个进风侧监测口(8)，回风侧采样保护管(5)远离回风侧顺槽(3)出口的管段上且沿其长度方向设置有N个回风侧监测口(9)，其中，M和N均为正整数且M小于N；进风侧采样保护管(4)靠近进风侧顺槽(2)出口的管段上设置有进风侧防爆抽气泵(11)，进风侧防爆抽气泵(11)的输出端连接有进风侧气相色谱仪(14)和进风侧SF6示踪气体测定仪(15)，回风侧采样保护管(5)靠近回风侧顺槽(3)出口的管段上设置有回风侧防爆抽气泵(10)，回风侧防爆抽气泵(10)的输出端连接有回风侧气相色谱仪(12)和回风侧SF6示踪气体测定仪(13)，进风侧采样保护管(4)位于采空区(6)内且靠近采煤工作面(1)的管段上朝向采空区(6)的深度方向上安装有SF6示踪气体释放装置(7)，每个进风侧监测口(8)分别通过单独的一根第一束管与进风侧防爆抽气泵(11)的进气端连接，所述第一束管位于进风侧采样保护管(4)内，每个回风侧监测口(9)分别通过单独的一根第二束管与回风侧防爆抽气泵(10)的进气端连接，所述第二束管位于回风侧采样保护管(5)内；
其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、布置监测口：在采煤工作面(1)一侧的进风侧顺槽(2)内靠近煤帮的一侧布设的进风侧采样保护管(4)，在采煤工作面(1)另一侧的回风侧顺槽(3)内靠近煤帮的一侧布设的回风侧采样保护管(5)，在进风侧采样保护管(4)远离进风侧顺槽(2)出口的管段上且沿其长度方向设置M个进风侧监测口(8)，在回风侧采样保护管(5)远离回风侧顺槽(3)出口的管段上且沿其长度方向设置N个回风侧监测口(9)，其中，M和N均为正整数且M小于N；
在进风侧采样保护管(4)靠近进风侧顺槽(2)出口的管段上设置进风侧防爆抽气泵(11)，进风侧防爆抽气泵(11)的输出端连接有进风侧气相色谱仪(14)和进风侧SF6示踪气体测定仪(15)；
在回风侧采样保护管(5)靠近回风侧顺槽(3)出口的管段上设置回风侧防爆抽气泵(10)，回风侧防爆抽气泵(10)的输出端连接有回风侧气相色谱仪(12)和回风侧SF6示踪气体测定仪(13)；
每个进风侧监测口(8)分别通过单独的一根第一束管与进风侧防爆抽气泵(11)的进气端连接，每个回风侧监测口(9)分别通过单独的一根第二束管与回风侧防爆抽气泵(10)的进气端连接；
步骤二、监测采空区内氧气分布：推进采煤工作面(1)，开启进风侧防爆抽气泵(11)和回风侧防爆抽气泵(10)，收集每个监测口采集回来的气体样品，记录每日采煤工作面(1)的推进距离，同时利用进风侧气相色谱仪(14)分析每个进风侧监测口(8)采集回来的气体样品中氧气浓度值，利用回风侧气相色谱仪(12)分析每个回风侧监测口(9)采集回来的气体样品中氧气浓度值，确定采空区内氧气分布情况；
步骤三、多次循环步骤二，直至采煤工作面(1)推进距离达到指定推进距离；
步骤四、安装SF6示踪气体释放装置：在进风侧采样保护管(4)上安装SF6示踪气体释放装置(7)，SF6示踪气体释放装置(7)安装在进风侧采样保护管(4)位于采空区(6)内且靠近采煤工作面(1)的管段上，同时朝向采空区(6)的深度方向；
步骤五、监测采空区内SF6示踪气体和氧气分布：开启进风侧防爆抽气泵(11)和回风侧防爆抽气泵(10)，收集每个监测口采集回来的气体样品，同时利用进风侧气相色谱仪(14)分析每个进风侧监测口(8)采集回来的气体样品中氧气浓度值，利用进风侧SF6示踪气体测定仪(15)测定每个进风侧监测口(8)采集回来的气体样品中SF6示踪气体浓度值；利用回风侧气相色谱仪(12)分析每个回风侧监测口(9)采集回来的气体样品中氧气浓度值，利用回风侧SF6示踪气体测定仪(13)测定每个回风侧监测口(9)采集回来的气体样品中SF6示踪气体浓度值，确定采空区内氧气分布和SF6示踪气体分布情况；
采集到SF6示踪气体的进风侧监测口(8)的位置表示了SF6示踪气体的扩散深度，进而表示了漏风深度；
步骤六、确定漏风速度：以进风侧采样保护管(4)上距离采煤工作面(1)最远端的进风侧监测口(8)为起点，对M个进风侧监测口(8)依次进行编号，根据公式
计算进风侧第m个进风侧监测口(8)和进风侧第m-1个进风侧监测口(8)之间区域的漏风速度vJ,m,m-1，其中，LJ,m,m-1为进风侧第m个进风侧监测口(8)和进风侧第m-1个进风侧监测口(8)之间的距离，kJ,m,m-1为LJ,m,m-1的校正系数且kJ,m,m-1＞1，tJ,m为SF6示踪气体释放装置(7)释放SF6示踪气体时刻和进风侧SF6示踪气体测定仪(15)测定出第m个进风侧监测口(8)采集回来的SF6示踪气体浓度值时刻的时间间隔值，ΔtJ,m为tJ,m的时间校正值且ΔtJ,m＞0，tJ,m-1为SF6示踪气体释放装置(7)释放SF6示踪气体时刻和进风侧SF6示踪气体测定仪(15)测定出第m-1个进风侧监测口(8)采集回来的SF6示踪气体浓度值时刻的时间间隔值，ΔtJ,m-1为tJ,m-1的时间校正值且ΔtJ,m-1＞0，其中，m为进风侧监测口(8)的编号且m＝1,2，…，M；当m＝1时，LJ,1,0为SF6示踪气体释放装置(7)输出口与进风侧第1个进风侧监测口(8)之间的距离，tJ,m-1＝0且ΔtJ,m-1＝0；
以回风侧采样保护管(5)上距离采煤工作面(1)最远端的回风侧监测口(9)为起点，对N个回风侧监测口(9)依次进行编号，根据公式
计算回风侧第n个回风侧监测口(9)位置处的漏风速度vH,n，其中，LH,n为SF6示踪气体释放装置(7)输出口与回风侧第n个回风侧监测口(9)之间的距离，kH,n为LH,n的校正系数且kH,n＞1，tH,n为SF6示踪气体释放装置(7)释放SF6示踪气体时刻和回风侧SF6示踪气体测定仪(13)测定出第n个回风侧监测口(9)采集回来的SF6示踪气体浓度值时刻的时间间隔值，ΔtH,n为tH,n的时间校正值且ΔtH,n＞0，其中，n为回风侧监测口(9)的编号且n＝1,2，…，N；根据公式
计算回风侧第n个回风侧监测口(9)位置处的漏风速度vH,n沿顺槽方向的速度分量
和回风侧第n个回风侧监测口(9)位置处的漏风速度vH,n沿垂直于顺槽方向的速度分量
其中，βn为SF6示踪气体释放装置(7)输出口和回风侧第n个回风侧监测口(9)的连线与采煤工作面(1)所在面的夹角。
2.按照权利要求1所述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：相临的两个所述进风侧监测口(8)之间的间距为45m～60m；相临的两个所述回风侧监测口(9)之间的间距为25m～35m；所述第一束管的数量与进风侧监测口(8)的数量相等且一一对应，所述第二束管的数量与回风侧监测口(9)的数量相等且一一对应。
3.按照权利要求1所述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：所述进风侧采样保护管(4)和回风侧采样保护管(5)伸入至采空区(6)的长度不小于150m。
4.按照权利要求1所述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：所述进风侧监测口(8)和回风侧监测口(9)均朝向采空区(6)的内侧布设。
5.按照权利要求1所述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：所述进风侧采样保护管(4)和回风侧采样保护管(5)均为钢管。
6.按照权利要求1所述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：所述SF6示踪气体释放装置(7)的释放端与采空区(6)靠近采煤工作面(1)一端的距离为9m～11m。
7.按照权利要求1所述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：所述采空区(6)中自燃发火危险漏风时的氧气浓度为5％～18％。
8.按照权利要求1所述的一种利用采空区漏风判别煤自燃危险区域的方法，其特征在于：所述指定推进距离不小于150m。
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| CN110566276A (zh) | 2019-12-13 |
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