矿井热动力灾害救援过程中继发性瓦斯爆炸判定方法与流程

技术特征：

1.矿井热动力灾害救援过程中继发性瓦斯爆炸判定方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、确定继发性瓦斯爆炸位置：通过在矿井中多个关键位置处分别安装区域监测节点(1)采集对应区域的温度参数并将该区域的温度参数实时传输至安装在监控室内的控制计算机(3)，通过键盘输入模块(2)设置温度参数阈值，采用控制计算机(3)标定达到温度参数阈值的所述关键位置，预判继发性瓦斯爆炸发生的位置；

区域监测节点(1)包括区域控制器(1-6)以及与所述区域控制器(1-6)相接的时钟电路(1-5)和通信模块(1-7)，区域控制器(1-6)的输入端接有温度传感器(1-1)、风速传感器(1-2)、气体传感器(1-8)、用于采集所监测区域的瓦斯浓度和瓦斯流量的瓦斯监测仪(1-3)以及用于采集所监测区域的氧气浓度和氧气流量的氧气监测仪(1-4)；

步骤二、估计所监测区域发生继发性瓦斯爆炸的时间，过程如下：

步骤201、获取所监测区域的环境参数：通过风速传感器(1-2)监测所监测区域的通风状态，通过瓦斯监测仪(1-3)和氧气监测仪(1-4)分别监测所监测区域的瓦斯含量和氧气含量；

步骤202、判断所监测区域是否为发生高浓度瓦斯爆炸的区域：通过区域控制器(1-6)设置监测参数变化时间阈值，根据步骤201中获取的环境参数以及时钟电路(1-5)记录的环境参数变化时间，判断灾后所监测区域是否为高浓度瓦斯爆炸区域，当瓦斯监测仪(1-3)和氧气监测仪(1-4)监测灾后所监测区域瓦斯含量和氧气含量达到瓦斯爆炸极限的时间小于所述监测参数变化时间阈值时，说明所监测区域为发生高浓度瓦斯爆炸区域，执行步骤203；否则，执行步骤204；

步骤203、高浓度瓦斯爆炸发生的时间估计，过程如下：

步骤2031、根据公式求解微分方程，可获取高浓度瓦斯爆炸区域内氧气浓度变化所经历的时间t₁和甲烷浓度变化所经历的时间t₂，其中，V为高浓度瓦斯爆炸区域体积，q₁为流入高浓度瓦斯爆炸区域内混合气体的流量，q₂为流出高浓度瓦斯爆炸区域内混合气体的流量，c₁为流入高浓度瓦斯爆炸区域内氧气的浓度，c₂为流入高浓度瓦斯爆炸区域内甲烷的浓度，c₀₁为初始条件t₁＝0时，氧气浓度的初始值，为氧气浓度所要达到的目标值，c₀₂为初始条件t₂＝0时，甲烷浓度的初始值，为甲烷浓度所要达到的目标值；

步骤2032、根据公式计算灾后高浓度瓦斯爆炸区域氧气浓度变成12％所经历的时间T₁、瓦斯浓度达到爆炸下限5％所经历的时间T₂₁以及瓦斯浓度达到爆炸上限16％所经历的时间T₂₂；

步骤2033、估计高浓度瓦斯爆炸发生的时间：当步骤2032中氧气浓度变成12％所经历的时间T₁>T₂₂时，高浓度瓦斯爆炸不发生；当步骤2032中氧气浓度变成12％所经历的时间T₂₁≤T₁≤T₂₂时，高浓度瓦斯爆炸发生的时间t满足：T₁+t₃≤t≤T₂₂+t₃，其中，t₃为达到瓦斯爆炸极限的气体遇到火源的时间；当步骤2032中氧气浓度变成12％所经历的时间T₁<T₂₁时，高浓度瓦斯爆炸发生的时间t满足：T₂₁+t₃≤t≤T₂₂+t₃；

步骤204、低浓度瓦斯爆炸发生的时间估计，过程如下：

步骤2041、根据公式求解微分方程，可获取低浓度瓦斯爆炸区域内氧气浓度变化所经历的时间t'₁和甲烷浓度变化所经历的时间t'₂，其中，V'为低浓度瓦斯爆炸区域体积，q'₁为流入低浓度瓦斯爆炸区域内混合气体的流量，q'₂为流出低浓度瓦斯爆炸区域内混合气体的流量，c'₁为流入低浓度瓦斯爆炸区域内氧气的浓度，c'₂为流入低浓度瓦斯爆炸区域内甲烷的浓度，c'₀₁为初始条件t'₁＝0时，氧气浓度的初始值，c'₀₂为初始条件t'₂＝0时，甲烷浓度的初始值；

步骤2042、根据公式计算灾后低浓度瓦斯爆炸区域氧气浓度变成12％所经历的时间T'₁、瓦斯浓度达到爆炸下限5％所经历的时间T'₂₁以及瓦斯浓度达到爆炸上限16％所经历的时间T'₂₂；

步骤2043、估计低浓度瓦斯爆炸发生的时间：当步骤2042中氧气浓度变成12％所经历的时间T'₁>T'₂₂时，低浓度瓦斯爆炸发生的时间t'满足：T'₂₁+t'₃≤t'≤T'₂₂+t'₃；当步骤2042中氧气浓度变成12％所经历的时间T'₂₁≤T'₁≤T'₂₂时，低浓度瓦斯爆炸发生的时间t'满足：T'₂₁+t'₃≤t'≤T'₁+t'₃；当步骤2042中氧气浓度变成12％所经历的时间T'₁<T'₂₁时，低浓度瓦斯爆炸不发生，其中，t'₃为达到瓦斯爆炸极限的气体遇到火源的时间；

步骤三、估计所监测区域发生继发性瓦斯爆炸的概率：根据瓦斯爆炸事故树分析法，瓦斯爆炸的概率P＝P₁×P₂×P₃，其中，P₁为灾后所监测区域气体浓度达到瓦斯爆炸极限的概率且P₁根据科瓦德爆炸三角形满足：P₁＝P_1i，i＝1～4且P₁₁＝1>P₁₃>P₁₂>P₁₄＝0，P₁₁为瓦斯浓度介于5％～16％之间且氧气浓度大于12％时瓦斯爆炸极限的概率，P₁₂为瓦斯浓度介于5％～16％之间且氧气浓度小于12％时瓦斯爆炸极限的概率，P₁₃为瓦斯浓度大于16％之间且氧气浓度小于12％时瓦斯爆炸极限的概率，P₁₄为瓦斯浓度小于5％时瓦斯爆炸极限的概率，概率P₁₂和概率P₁₃均采用专家评分法估计概率值，P₂为灾后所监测区域存在可以引起瓦斯爆炸火源的概率，P₃为灾后所监测区域达到瓦斯爆炸极限的气体与火源相遇的概率；

步骤四、继发性瓦斯爆炸判定结果显示及实时存储：通过多个区域监测节点(1)同时监测井下所述关键位置发生继发性瓦斯爆炸的时间及概率，并将对应位置处的判定结果实时传输至控制计算机(3)，通过显示器(4)可实时查看判定结果，通过存储器(5)实时保存判定结果。

2.按照权利要求1所述的矿井热动力灾害救援过程中继发性瓦斯爆炸判定方法，其特征在于：步骤一和步骤四中所述关键位置包括工作面进风巷道、工作面回风巷道、工作面中部、工作面回风隅角、主进风皮带巷道、前一次矿井热动力灾害发生后高温烟流波及区域和靠近带电电器且异常瓦斯涌出波及区域。

3.按照权利要求1所述的矿井热动力灾害救援过程中继发性瓦斯爆炸判定方法，其特征在于：步骤三中概率其中，N为专家人数，p_12j为第j位专家给出的瓦斯浓度介于5％～16％之间且氧气浓度小于12％时瓦斯爆炸极限的概率，δ_j为p_12j对应的权重且p_13j为第j位专家给出的瓦斯浓度大于16％之间且氧气浓度小于12％时瓦斯爆炸极限的概率，δ'_j为p_13j对应的权重且

4.按照权利要求1所述的矿井热动力灾害救援过程中继发性瓦斯爆炸判定方法，其特征在于：步骤三中概率其中，概率P₂₁为灾后所监测区域火源为持续性火源的概率且P₂₁＝1，概率P₂₂为灾后所监测区域火源为瞬时性火源的概率且0≤P₂₂≤1。

5.按照权利要求1所述的矿井热动力灾害救援过程中继发性瓦斯爆炸判定方法，其特征在于：步骤三中概率P₃＝1。