CN110985121A - 采煤工作面安全推进速度确定方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种采煤工作面安全推进速度确定方法，其包括：实时获取距离采煤工作面不同距离处的氧气浓度值；根据氧气浓度值确定氧化升温带的最大宽度值LMAX；获取煤层的最短自燃发火周期τ；根据公式υ＝A×LMAX/τ计算安全推进速度υ，其中，1＜A＜2。利用本申请能够将采空区遗煤与氧气的接触时间缩短至小于最短自燃发火周期，可避免采空区遗煤发生自燃现象，提高采煤的安全系数，保证采煤工作的平稳有序地进行。
Description
技术领域
本申请涉及煤矿技术领域，具体涉及一种采煤工作面安全推进速度确定方法。
背景技术
目前，采煤工作面的推进速度主要根据井下的地质情况进行确定。发明人在实现本申请的过程中发现，按照地质条件确定的推进速度进行回采时，采空区的遗煤容易发生自燃现象，存在一定的安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本申请提出一种采煤工作面安全推进速度确定方法，以解决上述技术问题。
本申请提出一种采煤工作面安全推进速度确定方法，其包括：实时获取距离采煤工作面不同距离处的氧气浓度值；根据氧气浓度值确定氧化升温带的最大宽度值LMAX；获取煤层的最短自燃发火周期τ；根据公式υ＝A×LMAX/τ计算安全推进速度υ，其中，1＜A＜2。
可选地，实时获取距离采煤工作面不同距离处的氧气浓度值包括：在胶运顺槽和回风顺槽内，超前采煤工作面第一预定距离处沿采煤工作面的推进方向分别预埋监测管；沿采煤工作面的推进方向，在每根监测管间隔设置多个监测孔，相邻监测孔间距相等；在每个监测孔内均布设采样束管和氧气采样器，并将采样束管与氧气采样器连接；通过氧气采样器实时获取距离采煤工作面不同距离的氧气浓度值。
可选地，通过氧气采样器实时获取距离采煤工作面不同距离的氧气浓度值之后，还包括：当采煤工作面推过距离采煤工作面最近的监测孔第二预定距离时，将距离采煤工作面最远的监控孔与监测管分离，并将距离采煤工作面最远的监控孔前移至距离采煤工作面最近的监测孔与采煤工作面之间
可选地，根据氧气浓度值确定氧化升温带的最大宽度值LMAX包括：根据胶运顺槽内的氧气浓度确定胶运顺槽内的氧化升温带的第一宽度值；根据回风顺槽内的氧气浓度确定回风顺槽内的氧化升温带的第二宽度值；将第一宽度值与第二宽度值中的较大者作为最大宽度值LMAX。
可选地，获取煤层最短自燃发火周期τ包括：获取煤层各个自燃发火点的自燃发火周期；将自燃发火周期中的最小值作为煤层的最短自燃发火周期τ。
可选地，计算安全推进速度之后，还包括：采煤工作面按照大于等于所述安全推进速度的推进速度推进。
可选地，监测管的长度大于等于300m。
可选地，监测孔的数量至少为三个，相邻监测孔的间距为45-55m。
可选地，A＝1.5。
可选地，所述氧化升温带的氧气浓度值为7-18％。
本申请提供的采煤工作面安全推进速度确定方法通过获取距离采煤工作面不同距离的氧气浓度值，根据氧气浓度值确定氧化升温带的最大宽度值，根据最大宽度值和煤层的最短自燃发火周期计算安全推进速度，采煤工作面以安全推进速度进行推进，可将采空区遗煤与氧气的接触时间缩短至小于最短自燃发火周期，可避免采空区遗煤发生自燃现象，提高采煤的安全系数，保证采煤工作的平稳有序地进行。
附图说明
图1是本申请的采煤工作面安全推进速度确定方法的流程图。
图2是本申请的采空区自燃“三带”分布示意图。
图3是本申请的监测管的布置示意图。
具体实施方式
以下结合附图以及具体实施例，对本申请的技术方案进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1示出了本申请的采煤工作面安全推进速度确定方法的流程示意图，如图1所示，本申请提供的采煤工作面安全推进速度确定方法，其包括：
S100，实时获取距离采煤工作面不同距离处的氧气浓度值；
在采空区沿采煤方向布置多个监测点，相邻监测点之间的间距相等。
多个监测点与采煤工作面的间距依次递增，递增大小可以为1m，也可以为0.1m。
S200，根据氧气浓度值确定氧化升温带的最大宽度值LMAX；
如图2所示，沿采煤工作面至采空区的方向，根据氧气浓度值将采空区划分为散热带、氧化升温带，窒息带。
其中，窒息带的氧气浓度值＜7％；氧化升温带的氧气浓度值为7-18％，即大于等于7％，小于等于18％；散热带的氧气浓度值为大于18％。
根据氧气浓度值确定氧化升温带与散热带、窒息带的边界，两个边界的距离即为氧化升温带的最大宽度值LMAX。宽度方向与采煤工作面推进方向平行。
S300，获取煤层的最短自燃发火周期τ；
自燃发火周期是指煤层被开采暴露于空气之日开始，到发生自燃发火之日止，所经历的时间，单位为天。在本实施例中，自燃发火周期可根据观测统计得到。
S400，根据公式υ＝A×LMAX/τ计算安全推进速度υ，其中，1＜A＜2。
参数A可根据经验值进行设定。在本实施例中，A＝1.5，LMAX＝97.4m，τ＝44d，计算后得出安全推进速度υ＝3.32m/d，即采煤工作面可以按照大于等于3.32m/d的速度推进。
由于按此速度推进采煤工作面，可使煤层与氧气的接触时间缩短至小于最小自燃发火周期，且在最小自燃发火周内，将原本为氧化升温带区域变为了窒息带，因此，不会再发生煤层自燃问题。
本申请提供的采煤工作面安全推进速度确定方法通过获取距离采煤工作面不同距离的氧气浓度值，根据氧气浓度值确定氧化升温带的最大宽度值，根据宽度值和煤层的最短自燃发火周期计算安全推进速度，采煤工作面以安全推进速度进行推进，可将采空区遗煤与氧气的接触时间缩短至小于最短自燃发火周期，可避免采空区遗煤发生自燃现象，提高采煤的安全系数，保证采煤工作的平稳有序地进行。
进一步地，S100，获取采空区与采煤工作面之间的氧气浓度值包括：
S101，在胶运顺槽和回风顺槽内，超前采煤工作面第一预定距离处沿采煤工作面的推进方向分别预埋监测管；
如图3所示，在超前采煤工作面大约50米处，在胶运顺槽和回风顺槽内分别预埋至少一根监测管，每根监测管的长度大于等于300米。在本实施例中，监测管的长度为300米。
S102，沿采煤工作面的推进方向，在每根监测管间隔设置多个监测孔，相邻监测孔间距相等；
在本实施中，胶运顺槽的监测管上设置有1#、2#、3#监测孔，回风顺槽的监测管上设置有4#、5#、6#监测孔。相邻监测孔的间距均为45-55米，优选地，相邻监测孔的间距为50米。
S103，在每个监测孔内均布设采样束管和氧气采样器，并将采样束管与氧气采样器连接；
S104，通过氧气采样器获取距离采煤工作面不同距离的氧气浓度值。
随着采煤工作面的不断向前推进，氧气采样器逐步进入散热带、氧化升温带和窒息带，采样束管可采集距离采煤工作面不同距离的氧气浓度值。
通过超前采空区埋设监测管，利用采煤工作面的推进实现监测点与采煤工作面距离的不断变化，能够更精确地确定氧化升温带与散热带、窒息带的边界，从而提高氧化升温带的最大宽度值的精确度，更精确地计算安全推进速度。而且，将采样束管和氧气采样器均设置在监测孔内，可保护采样束管和氧气采样器不因顶板冒落受损。
优选地，S104，通过氧气采样器获取距离采煤工作面不同距离的氧气浓度值，之后还包括：
S105，当采煤工作面推过距离采煤工作面最近的监测孔第二预定距离时，将距离采煤工作面最远的监控孔与监测管分离，并将距离采煤工作面最远的监控孔前移至距离采煤工作面最近的监测孔与采煤工作面之间。
如图3所示，当采煤工作面推过3#、6#监测孔第二预定距离(例如50m)时，将1#监测孔所在的部分监测管截断，并将其前移至3#监测孔与采煤工作面之间，距离3#监测孔50m；将4#监测孔前移至6#监测孔与采煤工作面之间，距离6#监测孔50m。
当采煤工作面推过1#监测孔、4#监测孔50m时，再将2#监测孔、5#监测孔所在的部分监测管截断，并分别前移至1#监测孔、4#监测孔前方，依次类推，直至整个采煤工作面回采完毕。
进一步地，S200，根据氧气浓度值确定氧化升温带的最大宽度LMAX，具体地包括：
S201，根据胶运顺槽内的氧气浓度确定胶运顺槽内的氧化升温带的第一宽度值；
在本实施例中，胶运顺槽内“三带”的位置为：与采煤工作面的距离小于38.5m的区域为散热带；与采煤工作面的距离介于38.5-135.9m的区域为氧化升温带；与采煤工作面的距离大于135.9m的区域为窒息带。第一宽度值为97.4m。
S202，根据回风顺槽内的氧气浓度确定回风顺槽内的氧化升温带的第二宽度值；
在本实施例中，回风顺槽内“三带”的位置为：与采煤工作面的距离小于5m的区域为散热带；与采煤工作面的距离介于5-64.4m的区域为氧化升温带；与采煤工作面的距离大于64.4m的区域为窒息带。第二宽度值为59.4m。
S203，将第一宽度值与第二宽度值中的较大者作为最大宽度值LMAX。
由于第一宽度值大于第二宽度值，即97.4＞59.4，将第一宽度值作为最大宽度值LMAX。
通过将宽度值中较大者作为最大宽度值Lmax，可保证得出的安全推进速度更准确，更能避免自燃发火问题。
在一个具体实施例中，S300，获取煤层最短自燃发火周期τ，具体地包括：
S301，获取煤层各个自燃发火点的自燃发火周期；
S302，将自燃发火周期中的最小值作为煤层的最短自燃发火周期τ。
通过获取各个自燃发火点的自燃发火周期，可更准确地确定最短自燃发火周期，进一步地提高安全推进进度的计算精确度。
以上，结合具体实施例对本申请的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本申请的思想。本领域技术人员在本申请具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本申请保护范围之内。
Claims (10)
1.一种采煤工作面安全推进速度确定方法，其特征在于，包括：
实时获取距离采煤工作面不同距离处的氧气浓度值；
根据氧气浓度值确定氧化升温带的最大宽度值LMAX；
获取煤层的最短自燃发火周期τ；
根据公式υ＝A×LMAX/τ计算安全推进速度υ，其中，1＜A＜2。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，实时获取距离采煤工作面不同距离处的氧气浓度值包括：
在胶运顺槽和回风顺槽内，超前采煤工作面第一预定距离处沿采煤工作面的推进方向分别预埋监测管；
沿采煤工作面的推进方向，在每根监测管间隔设置多个监测孔，相邻监测孔间距相等；
在每个监测孔内均布设采样束管和氧气采样器，并将采样束管与氧气采样器连接；
通过氧气采样器实时获取距离采煤工作面不同距离的氧气浓度值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过氧气采样器实时获取距离采煤工作面不同距离的氧气浓度值之后，还包括：
当采煤工作面推过距离采煤工作面最近的监测孔第二预定距离时，将距离采煤工作面最远的监控孔与监测管分离，并将距离采煤工作面最远的监控孔前移至距离采煤工作面最近的监测孔与采煤工作面之间。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据氧气浓度值确定氧化升温带的最大宽度值LMAX包括：
根据胶运顺槽内的氧气浓度确定胶运顺槽内的氧化升温带的第一宽度值；
根据回风顺槽内的氧气浓度确定回风顺槽内的氧化升温带的第二宽度值；
将第一宽度值与第二宽度值中的较大者作为最大宽度值LMAX。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，获取煤层最短自燃发火周期τ包括：
获取煤层各个自燃发火点的自燃发火周期；
将自燃发火周期中的最小值作为煤层的最短自燃发火周期τ。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，计算安全推进速度之后，还包括：采煤工作面按照大于等于所述安全推进速度的推进速度推进。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，监测管的长度大于等于300m。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，监测孔的数量至少为三个，相邻监测孔的间距为45-55m。
9.如权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，A＝1.5。
10.如权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述氧化升温带的氧气浓度值为7-18％。
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