CN113605960B - 煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法和防治装置 - Google Patents

煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法和防治装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法和防治装置，所述防治方法，包括：判断煤层瓦斯抽采钻孔周围环境是否满足诱发煤体自燃条件；在煤层瓦斯抽采钻孔周围环境满足诱发煤体自燃条件的情况下，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，以及对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处的巷道进行喷浆。由此，该方法能够在不影响瓦斯抽采的情况下达到长期防灭火效果。

Description

煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法和防治装置
技术领域
本发明涉及煤矿火灾防治技术领域，尤其涉及一种煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法和一种煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置。
背景技术
在煤层瓦斯抽采过程中，钻孔周围煤体存在自燃的风险。目前，煤体自燃治理的方法有多种，但是多数方法仅仅适用于采空区防灭火。例如，惰性气体防灭火技术、阻化剂防灭火技术、凝胶防灭火技术、三相泡沫防灭火技术等。由于钻孔发火区域特殊，不同于采空区大范围发火，且钻孔自燃发火周围煤体属于未开采煤体，这些防灭火技术虽然可以对钻孔周围自燃发火煤体进行防治，但是会对钻孔周围煤体产生一层保护凝胶层，会严重影响瓦斯抽采；惰性气体防灭火技术也能达到防灭火的目的，但是灭火周围长并且带压注气容易导致煤体发生突出；阻化剂灭火技术能够惰化煤体表面活性结构，阻止煤炭氧化、吸热降温，但是操作工艺复杂，不能长期保持防灭火效果。
因此，如何能够在不影响瓦斯抽采的情况下达到长期防灭火效果是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少从一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法，该方法能够在不影响瓦斯抽采的情况下达到长期防灭火效果。
本发明的第二个目的在于提出一种煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法，包括以下步骤：判断煤层瓦斯抽采钻孔周围环境是否满足诱发煤体自燃条件；在所述煤层瓦斯抽采钻孔周围环境满足诱发煤体自燃条件的情况下，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，以及对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处的巷道进行喷浆。
根据本发明实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法，判断煤层瓦斯抽采钻孔周围环境是否满足诱发煤体自燃条件；在煤层瓦斯抽采钻孔周围环境满足诱发煤体自燃条件的情况下，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，以及对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处的巷道进行喷浆。由此，该方法能够在不影响瓦斯抽采的情况下达到长期防灭火效果。
另外，本发明第一方面实施例提出的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述诱发煤体自燃条件包括以下至少一种：煤层温度超过预设煤层温度；煤的碳化变质程度低于预设碳化变质程度；煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝中的氧气量超过预设氧气量；煤层瓦斯抽采钻孔中一氧化碳的浓度值超过预设一氧化碳浓度值。
根据本发明的一个实施例，所述对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，包括：将注水泵的注水压力调至第一预设压力；在所述注水压力稳定到所述第一预设压力的情况下，将所述注水压力上调至第二预设压力，如此逐渐上调压力，直至所述注水压力上调至目标预设压力；控制所述注水泵对注水孔注水预设时间后，停止注水；其中，所述第一预设压力小于所述第二预设压力，所述第二预设压力小于所述目标预设压力。
根据本发明的一个实施例，所述对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，包括：将连接有注浆管的囊袋安装在抽采管上；将所述注浆管与所述注浆泵连接，以便将所述囊袋中的注浆材料通过所述注浆管注入到钻孔周围裂缝产生的漏气通道中。
根据本发明的一个实施例，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处巷道的喷浆长度为2米。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置，包括：判断模块，用于判断煤层瓦斯抽采钻孔周围环境是否满足诱发煤体自燃条件；防治模块，用于在所述煤层瓦斯抽采钻孔周围环境满足诱发煤体自燃条件的情况下，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，以及对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处的巷道进行喷浆。
根据本发明实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置，通过判断模块判断煤层瓦斯抽采钻孔周围环境是否满足诱发煤体自燃条件，防治模块在煤层瓦斯抽采钻孔周围环境满足诱发煤体自燃条件的情况下，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，以及对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处的巷道进行喷浆。由此，该装置能够在不影响瓦斯抽采的情况下达到长期防灭火效果。
另外，本发明第二方面实施例提出的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述诱发煤体自燃条件包括以下至少一种：煤层温度超过预设煤层温度；煤的碳化变质程度低于预设碳化变质程度；煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝中的氧气量超过预设氧气量；煤层瓦斯抽采钻孔中一氧化碳的浓度值超过预设一氧化碳浓度值。
根据本发明的一个实施例，所述防治模块，包括：第一调节单元，用于将注水泵的注水压力调至第一预设压力；第二调节单元，在所述注水压力稳定到所述第一预设压力的情况下，将所述注水压力上调至第二预设压力，如此逐渐上调压力，直至所述注水压力上调至目标预设压力；第一控制单元，用于控制所述注水泵对注水孔注水预设时间后，停止注水；其中，所述第一预设压力小于所述第二预设压力，所述第二预设压力小于所述目标预设压力。
根据本发明的一个实施例，所述防治模块，包括：安装单元，用于将连接有注浆管的囊袋安装在抽采管上；第二控制单元，用于将所述注浆管与所述注浆泵连接，以便将所述囊袋中的注浆材料通过所述注浆管注入到钻孔周围裂缝产生的漏气通道中。
根据本发明的一个实施例，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处巷道的喷浆长度为2米。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法的流程图；
图2是根据本发明一个具体实施例的注水钻孔的设置示意图；
图3是根据本发明一个实施例的对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水的示意图；
图4是根据本发明一个实施例的封堵煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道的示意图；
图5是根据本发明一个实施例的瓦斯抽采90天时不同巷道喷浆长度下氧气浓度云图；
图6是根据本发明一个实施例的瓦斯抽采60天时不同巷道喷浆长度下钻孔周围煤体温度云图；
图7是根据本发明一个实施例的瓦斯抽采90天时不同巷道喷浆长度下钻孔周围煤体温度云图；
图8是根据本发明一个实施例的巷道喷浆长度为2m时不同抽采时间危险区域范围大小变化的示意图；
图9是根据本发明一个实施例的瓦斯抽采3天时不采取任何措施和巷道喷浆分别在2m、4m、6m时危险区范围变化示意图；
图10(a)是根据本发明一个实施例的注水钻孔带压注水治理钻孔周围煤体自燃的效果图；
图10(b)是根据本发明一个实施例的抽釆钻孔二次带压封堵治理措施对钻孔周围煤体自燃进行治理的效果图；
图10(c)是根据本发明一个实施例的钻孔发火区域巷道喷浆治理措施对钻孔周围煤体自燃进行治理的效果图；
图10(d)是根据本发明一个实施例的综合防灭火措施对抽釆钻孔进行治理的效果图；
图11是根据本发明实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法和煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置。
图1是根据本发明实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法的流程图。
如图1所示，本发明实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法，包括以下步骤：
S1，判断煤层瓦斯抽采钻孔周围环境是否满足诱发煤体自燃条件。
S2，在煤层瓦斯抽采钻孔周围环境满足诱发煤体自燃条件的情况下，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，以及对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处的巷道进行喷浆。
也就是说，先判断煤层瓦斯抽采钻孔周围环境是否满足诱发煤体自燃条件，如果满足，则对于钻孔周围煤体的发火区域需要选择能够快速灭火且经济效果最佳的防灭火技术；对于钻孔周围裂隙产生的漏气通道可以通过封堵风灭火技术进行防治，即对抽釆钻孔进行二次封堵，以减少钻孔周围的漏气通道；对于钻孔发火区域所处的巷道进行喷浆，这样能够阻止巷道空气进入漏气通道。因此，本发明实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法对于钻孔自燃发火采用的综合防灭火技术为新钻孔动压注水防灭火技术+抽釆钻孔二次带压封堵技术+钻孔发火区域巷道喷浆技术，从而该方法能够在不影响瓦斯抽采的情况下达到长期防灭火效果。
根据本发明的一个实施例，诱发煤体自燃条件包括以下至少一种：煤层温度超过预设煤层温度；煤的碳化变质程度低于预设碳化变质程度；煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝中的氧气量超过预设氧气量；煤层瓦斯抽采钻孔中一氧化碳的浓度值超过预设一氧化碳浓度值。其中，预设煤层温度、预设碳化变质程度、预设氧气量、预设一氧化碳浓度值均可根据实际情况进行设置。
可以理解的是，煤自燃是煤的氧化产热量与散热量不平衡发展的结果。因此，只要与煤自燃产热、蓄热相关的因素都会影响煤的自然发火过程。其中，影响煤自燃分为内在因素和外在因素。
下面先介绍煤自燃内在因素。
自燃是煤的自然属性，但其发生自燃的能力却因其氧化能力的不同而各不相同。影响煤氧化能力的因素为煤自燃的内在因素，包括煤的埋深、碳化变质程度、煤中水分含量、和煤的瓦斯含量等。
(1)工作面位置和煤层温度
煤层的温度随着埋深的增加也随之增加，煤层温度与埋深呈线性关系。在长时间的瓦斯抽出过程中，若瓦斯抽采钻孔封堵效果不好造成漏风的情况，则煤层温度很容易超过预设煤层温度，导致钻孔周围裂隙煤体发生自然发火问题。
(2)煤的变质程度
煤的分子结构发生改变导致煤的碳化变质，碳化变质程度的大小决定着煤的自燃倾向性。在瓦斯抽采过程中，在煤自燃的条件范围内如煤的碳化变质程度低于预设碳化变质程度，可发生煤体自燃。
(3)煤的水分含量
煤的水分含量主要从阻化、催化两个方面影响煤的氧化过程。煤炭自燃的初始阶段，含水量能够促进煤氧化过程的进行，当达到一定条件时，含水量又会阻止氧化过程的进行。煤中水分对煤炭自燃的阻化抑制作用和催化作用，应根据煤质等具体条件而定。
(4)煤的瓦斯含量
煤在漫长的形成演化并过程中伴随着大量的瓦斯产生。一般温度条件下煤与瓦斯能够较好的共存，不发生任何物理化学反应。但是，若封堵段周围煤体裂隙较大，则在氧气充足的情况下，抽采钻孔周围煤容易出现自然发火现象。
下面再介绍煤自燃外在因素。
瓦斯抽采诱发煤体自燃受内在因素的影响，但是外在因素是煤瓦斯抽采钻孔是否自燃的决定性因素。在生产中，瓦斯抽采诱发煤体自燃不完全取决于煤的自燃倾向性，还受外界条件的影响，如抽采的方式、负压的大小、封孔参数的选择、钻孔孔径、注浆压力等这些外部条件不仅影响煤与空气中氧气的接触能力，还影响其与外界热量交换的能力。
(1)瓦斯抽采方式
煤层的瓦斯抽采主要采用穿层抽采和顺层抽采2种方式，根据抽采方式及其抽采周围环境不同，周围煤体自燃的规律也不相同。低抽巷穿层预抽和高抽巷穿层预抽穿过岩石保护层，封堵段周围为坚硬不易自燃物质所以很难发生煤体自燃现象，本煤层顺层瓦斯抽采封堵段周围由于受到钻孔扰动和风巷挖掘的影响煤体破碎程度较大，因而其周围的裂隙发育完全，抽采过程中，煤体在长时间的氧化升温过程中引起煤体的自燃现象。
(2)抽采负压
瓦斯抽采负压是影响抽采进度的主要指标之一。瓦斯抽出负压过大，造成钻孔内瓦斯浓度降低，增加了能量的损耗，同时，易造成巷道内的空气经过钻孔周围的裂隙煤体引发煤体的自然发火，给矿井安全带来巨大的隐患。抽采负压过小，造成钻孔内瓦斯抽采浓度降低，加大了抽采周期，影响煤矿的工程进度，由于延续了抽采时间也加剧了钻孔周围裂隙煤自燃的概率。所以合理的抽采负压能够有效的加快瓦斯抽采效率、缩短工期和保障瓦斯抽采的安全。
(3)封孔深度
封孔深度直接影响钻孔的封孔效果。当封孔深度过大，封堵段超过应力峰值，部分煤层由于处于封堵段周围，从而造成瓦斯抽采的盲区，影响抽采进度和工人的人身安全；封孔深度过小，抽采钻孔封堵段位于巷道塑性区以内，周围煤体破碎程度较高，在抽采过程中，瓦斯浓度很容易被经由塑性区流入到抽采钻孔中的气体稀释，且易引发封堵段周围煤体自燃。所以合理的封孔深度也是影响瓦斯抽采安全的重要指标。
(4)封孔长度
封孔长度同样影响钻孔的封孔效果。当封孔长度过短，造成巷道内气体进入抽采钻孔内，降低瓦斯抽采量和引起周围煤体自燃。封孔长度过长，不仅增加了封孔的难度，同时还会导致封孔时间、封孔耗材成倍数增加，降低了工作效率。所以，确定合理的封孔长度是确保抽采孔安全和减少封孔工程量的重要措施。
(5)其他
封孔器的选择、注浆压力大小、钻孔孔径和封堵材料的配浆比都是影响瓦斯抽采安全和抽采效率的重要因素。
由此，在满足煤层温度超过预设煤层温度、煤的碳化变质程度低于预设碳化变质程度、煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝中的氧气量超过预设氧气量和煤层瓦斯抽采钻孔中一氧化碳的浓度值超过预设一氧化碳浓度值中任意一个的情况下，需要采用的综合防灭火技术进行防治。
对某煤矿风巷下帮距离切眼100m左右的位置，抽釆钻孔间距2m，钻孔深度90m，封孔深度15m，封孔长度8m。工作面抽采方式为顺层钻孔抽釆与中间底抽巷穿层抽釆的综合抽釆技术。第1组1号钻孔到第8组2号共16个钻孔用一氧化碳CO便携检测仪均检测到不同程度的一氧化碳CO，其一氧化碳CO浓度值在6ppm～1000ppm范围内，前期对钻孔内进行动压注水，但是抽釆钻孔自然发火反复发生。因此，对第1组1号钻孔到第8组2号共16个钻孔分成4组采取相关措施进行治理，通过测试钻孔内的CO体积分数来检验效果。第1组1号钻孔到第2组2号进行注水钻孔动压注水措施，第3组1号钻孔到第4组2号进行综合防灭火技术治理，第5组1号钻孔到第6组2号钻孔行巷道喷浆措施，第7组1号钻孔到第8组2号钻孔进行钻孔二次封孔措施。
下面介绍对钻孔进行注水钻孔动压注水措施。
对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，包括：将注水泵的注水压力调至第一预设压力；在注水压力稳定到第一预设压力的情况下，将注水压力上调至第二预设压力，如此逐渐上调压力，直至注水压力上调至目标预设压力；控制注水泵对注水孔注水预设时间后，停止注水；其中，第一预设压力小于第二预设压力，第二预设压力小于目标预设压力。
如图2所示，在抽釆钻孔旁新打注水钻孔，注水钻孔距离抽釆钻孔为1m，钻孔深度20m，钻孔孔径为94mm。注水钻孔内置一根长9m孔径为0.05m的注水管，注水钻孔封孔方式为“两堵一注”带压封孔，要求注浆压力不小于1.5MPa，其注水原理如图3。采用2BZ3/15-18.5(MC)煤层注水泵对注水钻孔进行注水，注水时安装流量表、压力表。
注水动压P要求如下述公式(1)：
P3<P5<P6(1)
公式(1)中：P3为煤层瓦斯压力，单位MPa，实测煤层瓦斯压力1MPa；P5为注水压力，单位为MPa，目标预设压力1.5MPa；P6为上覆岩层压力，单位为MPa，顶板压力实测10MPa以上。
注水开始时将压力调至第一预设压力如0.5MPa，观察压力表，若压力稳定无异常情况，将压力调至第二预设压力如1MPa，如此逐渐上调压力，待压力调至目标预设压力1.5MPa时，稳定注水10min后，停止注水。
下面介绍对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道封堵的措施。
对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，包括：将连接有注浆管的囊袋安装在抽采管上；将注浆管与注浆泵连接，以便将囊袋中的注浆材料通过注浆管注入到钻孔周围裂缝产生的漏气通道中。
对抽釆钻孔进行二次带压封孔，其封堵方式为一堵一注囊袋式带压封堵。具体在抽采管上安装好一个囊袋，囊袋安装位置距离钻孔孔口0.5m，囊袋内连接有注浆管，注浆管连接注浆泵，注浆压力不小于1.5MPa，采用水泥浆料注浆封堵，如图4所示。
下面介绍对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处的巷道进行喷浆的措施。
对钻孔发火区域的巷道先进行清理，再进行喷浆，喷射要均匀，无“穿裙、赤脚”现象。喷浆后巷道墙要齐直严禁出现凹凸不平现象，喷射厚度为50mm。
在封孔深度为15m，封孔长度为8m，煤层初始地温设置为48℃，抽采负压为-23kPa的情况下，对钻孔周围易发生自燃的区域进行巷道喷浆，得到温度变化云图如5。
(1)氧浓度分布分析
图5是根据本发明一个实施例的瓦斯抽采90天时不同巷道喷浆长度下氧气浓度云图，图5中显示，随着巷道喷浆长度的增加，钻孔周围氧气浓度聚集比较大的区域变小。氧气作为诱发煤体自燃的因素之一，降低钻孔周围氧气浓度能够有效地防止瓦斯抽采诱发煤体的自燃，巷道喷浆距离越长，钻孔周围氧气浓度安全范围越大。当巷道不采取巷道喷浆措施时，氧气浓度扩散范围广和氧气浓度大的特点，易造成瓦斯抽采过程中钻孔周围裂隙煤体自燃。所以从氧气浓度角度分析可以得到巷道喷浆能够有效的阻止氧气进入钻孔周围的裂隙煤体，从而防止了煤体发生氧化放热反应，降低了煤体自燃可能性。
(2)温度变化分析
图6是根据本发明一个实施例的瓦斯抽采60天时不同巷道喷浆长度下钻孔周围煤体温度云图，图6中显示，不采取任何措施下最高温度达到66.5℃，当采取巷道喷浆分别为2m、4m、6m时，煤体最高温度为50.1、49.7和49.2℃，对比可得，巷道喷浆的措施能够有效的防止钻孔周围裂隙煤体自燃。不采取措施情况下，高温区域在钻孔靠近封堵段外侧，且温度较高，范围较大。当采取巷道喷浆措施后，温度较高区域主要在喊到喷浆位置的两侧且靠近喊道区域，在钻孔周围也存在一个温度较高的区域，但是其范围小于前者。
综合以上现象，瓦斯抽采60天可以得到，巷道喷浆措施可以有效的降低煤体的升温速率，减少高温区域的范围，降低钻孔周围的温度。不采取措施时温度较高区域在钻孔靠近封堵段外端区域，说明此区域漏风较为严重。巷道喷浆长度分别为2m、4m和6m时，巷道喷浆位置两侧温度较高的区域随长度的增加有所减小，但是整体变化不大。
图7是根据本发明一个实施例的瓦斯抽采90天时不同巷道喷浆长度下钻孔周围煤体温度云图，图7中显示，采取任何措施下最高温度达到127℃，当采取巷道喷浆分别为2m、4m、6m时，煤体最高温度为61.2、60.8和60℃。从温度变化趋势上分析，瓦斯抽采90d时，不采取措施情况下高温区域范围广，高温点较大；在采取巷道喷浆措施后，温度较高的区域从钻孔周围裂隙煤体转移到巷道喷浆的两侧且靠距巷道位置1-4m范围内，总体煤体温度下降趋势明显，但是随着巷道喷浆长度的增加，整体上温度降低趋势不明显。综上可以分析得到最优的巷道喷浆长度为2m，既可以预防瓦斯抽采钻孔周围裂隙煤体的自燃，也可以最大程度上节省材料和缩短工程时间。
(3)危险区域
瓦斯抽采诱发钻孔周围裂隙煤体自然发火原因就是钻孔周围产生大量的裂隙、裂隙煤体中氧气比较充足和氧化放出的热量积聚。根据危险区域的划分可知，抽采钻孔周围裂隙煤体只有处在危险区范围内才能够发生煤体自燃现象，巷道喷浆的措施能够影响危险区范围的大小及其位置。
图8是根据本发明一个实施例的巷道喷浆长度为2m时不同抽采时间危险区域范围大小变化的示意图，图8中显示，随着瓦斯抽采时间的延续，危险区域的范围变小，但是总体变化范围不大。这主要是由于随着瓦斯抽采时间延续，钻孔周围破碎煤体发生氧化反应，导致煤体周围温度升高，耗氧量增加，裂隙煤体中氧气浓度变少。
图9是根据本发明一个实施例的瓦斯抽采3天时不采取任何措施和巷道喷浆分别在2m、4m、6m时危险区范围变化示意图，图9中显示，不采取任何措施的情况下，钻孔周围危险区域范围从深度几乎达到14m，呈“双手合掌”的形状，危险区域范围较大。当采取巷道喷浆长度在2m、4m、6m时，钻孔周围裂隙煤体危险区域减少，距离巷道附近区域危险区域范围变化不大。对比不同巷道喷浆长度时，危险区域变化范围不大，综合氧气浓度、钻孔周围裂隙煤体和危险区范围分析，最佳的巷道喷浆长度为2m。
下面对综合措施治理钻孔自燃的效果进行分析。
对四组抽釆钻孔抽釆管采用便携式检测仪进行一氧化碳CO浓度监测，正常情况下每2天/次，如遇到特殊情况需要增加采集次数，记录数据并进行分析。对4组钻孔连续监测7天发现其钻孔内的CO体积分数连续增长，第7天开始对4组钻孔分别采取相应措施进行治理，其监测数据绘成曲线如图10所示。
图10(a)是根据本发明一个实施例的注水钻孔带压注水治理钻孔周围煤体自燃的效果图，在第7天对钻孔进行动压注水措施，从图10(a)中可以得到钻孔内CO体积分数在第7天到第12天内迅速下降，但是第12天后，随着对抽采瓦斯的延续，钻孔内的CO体积分数再次迅速上升，在第22天时钻孔内CO体积分数甚至超过之前未采取措施时体积分数，其原因为钻孔周围裂隙煤体仍然存在漏气通道，在抽釆负压的作用下，钻孔周围裂隙煤体仍然会被持续的供氧，钻孔周围煤体仍会发生自燃，因此单一的注水措施只能短暂的缓解煤体自燃，但不能从根本上防治钻孔周围煤体自然发火的问题。
图10(b)是根据本发明一个实施例的抽釆钻孔二次带压封堵治理措施对钻孔周围煤体自燃进行治理的效果图，10(c)是根据本发明一个实施例的钻孔发火区域巷道喷浆治理措施对钻孔周围煤体自燃进行治理的效果图，从图10(b)和10(c)中可知，在前7天煤体自燃地速率远远大于采取措施后的煤体自燃速率，两种方式在钻孔周围煤体发生自燃的条件下不能够对钻孔自然发火进行治理，但可以减缓煤体自燃的速度。图10(b)中CO体积分数上升的速率略大于图10(c)中CO体积分数上升的速率，两者相比较而言，发火区域巷道喷浆措施对于阻止风流进入钻孔周围的漏气通道优于钻孔二次带压封堵措施，其原因可能为在钻孔抽釆过程中，抽釆钻孔周围裂隙煤体的裂隙比较发育，其裂隙有可能连接到周围其他钻孔，从而导致钻孔内的CO体积分数上升速度仍比较明显，因此钻孔二次带压封堵不能完全的封堵其漏气通道。
图10(d)是根据本发明一个实施例的综合防灭火措施对抽釆钻孔进行治理的效果图，由图可看出，抽釆钻孔内的CO体积分数在第14天左右下降到100ppm以下并能够持续稳定，其治理效果优于对抽釆钻孔采取单一治理措施。综上分析，综合防灭火治理措施能够有效的解决顺层瓦斯抽采诱发钻孔的自然发火问题。
综上所述，根据本发明实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法，判断煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体是否满足自燃发火条件，在煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体满足自燃发火条件的情况下，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，以及对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处的巷道进行喷浆。由此，该方法的钻孔自然发火综合治理措施可以有效的对钻孔自然发火危险区域进行治理，对钻孔周围裂隙进行填充，增加钻孔周围裂隙的漏气阻力，进而能够在不影响瓦斯抽采的情况下达到长期防灭火效果。另外，巷道喷浆可以有效的降低钻孔周围危险区域的范围大小，防治钻孔周围裂隙煤体的自燃，其中最佳的封堵长度为2米。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置。
图11是根据本发明实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置的方框示意图。
如图11所示，本发明实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置110，包括：判断模块111和防治模块112。
其中，判断模块111，用于判断煤层瓦斯抽采钻孔周围环境是否满足诱发煤体自燃条件。防治模块112，用于在煤层瓦斯抽采钻孔周围环境满足诱发煤体自燃条件的情况下，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，以及对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处的巷道进行喷浆。
根据本发明的一个实施例，诱发煤体自燃条件包括以下至少一种：煤层温度超过预设煤层温度；煤的碳化变质程度低于预设碳化变质程度；煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝中的氧气量超过预设氧气量；煤层瓦斯抽采钻孔中一氧化碳的浓度值超过预设一氧化碳浓度值。
根据本发明的一个实施例，防治模块112，包括：第一调节单元，用于将注水泵的注水压力调至第一预设压力；第二调节单元，在注水压力稳定到第一预设压力的情况下，将注水压力上调至第二预设压力，如此逐渐上调压力，直至注水压力上调至目标预设压力；第一控制单元，用于控制注水泵对注水孔注水预设时间后，停止注水；其中，第一预设压力小于第二预设压力，第二预设压力小于目标预设压力。
根据本发明的一个实施例，防治模块112，包括：安装单元，用于将连接有注浆管的囊袋安装在抽采管上；第二控制单元，用于将注浆管与注浆泵连接，以便将囊袋中的注浆材料通过注浆管注入到钻孔周围裂缝产生的漏气通道中。
根据本发明的一个实施例，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处巷道的喷浆长度为2米。
需要说明的是，前述对煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法实施例的解释说明也适用于该实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置，此处不再赘述。
根据本发明实施例的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置，通过判断模块判断煤层瓦斯抽采钻孔周围环境是否满足诱发煤体自燃条件，防治模块在煤层瓦斯抽采钻孔周围环境满足诱发煤体自燃条件的情况下，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，以及对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处的巷道进行喷浆。由此，该装置能够在不影响瓦斯抽采的情况下达到长期防灭火效果。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种电子设备，其包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为执行指令，以实现上述的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法，其特征在于，包括以下步骤：
判断煤层瓦斯抽采钻孔周围环境是否满足诱发煤体自燃条件；
在所述煤层瓦斯抽采钻孔周围环境满足诱发煤体自燃条件的情况下，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，以及对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处的巷道进行喷浆；
其中，所述对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，包括：
将注水泵的注水压力调至第一预设压力；
在所述注水压力稳定到所述第一预设压力的情况下，将所述注水压力上调至第二预设压力，如此逐渐上调压力，直至所述注水压力上调至目标预设压力；
控制所述注水泵对注水孔注水预设时间后，停止注水；
其中，所述第一预设压力小于所述第二预设压力，所述第二预设压力小于所述目标预设压力；
其中，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处巷道的喷浆长度为2米；
所述注水孔为在所述煤层瓦斯抽采钻孔周围新打的注水孔。
2.根据权利要求1所述的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法，其特征在于，所述诱发煤体自燃条件包括以下至少一种：
煤层温度超过预设煤层温度；
煤的碳化变质程度低于预设碳化变质程度；
煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝中的氧气量超过预设氧气量；
煤层瓦斯抽采钻孔中一氧化碳的浓度值超过预设一氧化碳浓度值。
3.根据权利要求1所述的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治方法，其特征在于，所述对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，包括：
将连接有注浆管的囊袋安装在抽采管上；
将所述注浆管与所述注浆泵连接，以便将所述囊袋中的注浆材料通过所述注浆管注入到钻孔周围裂缝产生的漏气通道中。
4.一种煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置，其特征在于，包括：
判断模块，用于判断煤层瓦斯抽采钻孔周围环境是否满足诱发煤体自燃条件；
防治模块，用于在所述煤层瓦斯抽采钻孔周围环境满足诱发煤体自燃条件的情况下，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域进行注水，对煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝产生的漏气通道进行封堵，以及对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处的巷道进行喷浆；
其中，所述防治模块，包括：
第一调节单元，用于将注水泵的注水压力调至第一预设压力；
第二调节单元，在所述注水压力稳定到所述第一预设压力的情况下，将所述注水压力上调至第二预设压力，如此逐渐上调压力，直至所述注水压力上调至目标预设压力；
第一控制单元，用于控制所述注水泵对注水孔注水预设时间后，停止注水；
其中，所述第一预设压力小于所述第二预设压力，所述第二预设压力小于所述目标预设压力；
其中，对煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体的发火区域所处巷道的喷浆长度为2米；
所述注水孔为在所述煤层瓦斯抽采钻孔周围新打的注水孔。
5.根据权利要求4所述的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置，其特征在于，所述诱发煤体自燃条件包括以下至少一种：
煤层温度超过预设煤层温度；
煤的碳化变质程度低于预设碳化变质程度；
煤层瓦斯抽采钻孔周围裂缝中的氧气量超过预设氧气量；
煤层瓦斯抽采钻孔中一氧化碳的浓度值超过预设一氧化碳浓度值。
6.根据权利要求4所述的煤层瓦斯抽采诱发煤体自燃的防治装置，其特征在于，所述防治模块，包括：
安装单元，用于将连接有注浆管的囊袋安装在抽采管上；
第二控制单元，用于将所述注浆管与所述注浆泵连接，以便将所述囊袋中的注浆材料通过所述注浆管注入到钻孔周围裂缝产生的漏气通道中。
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