采空区煤自燃指标气体浓度的采集及传输:多个气体浓度及温度感测探头(2)分别对其布置位置处的CO气体浓度、C2H4气体浓度和温度进行周期为T的周期性检测并传输给井下监控主机(I)，井下监控主机(I)将其接收到的信号通过通信光纤(4)和工业环网(8)传输给地面监控计算机(7);其中，T的取值为3?20分钟； 步骤三、地面监控计算机(7)对煤矿采空区(6)各个气体浓度及温度感测探头(2)检测到的CO气体浓度、C2H4气体浓度和温度信号进行分析处理，进行煤火灾害危险预警，具体过程为: 步骤301、以工作面(5)倾向方向为X轴，走向方向为Y轴，以CO气体浓度、C2H4气体浓度和温度的高低为Z轴，建立空间直角坐标系，绘制煤矿采空区CO气体浓度、C2H4气体浓度和温度场图； 步骤302、判断煤矿采空区(6)是否出现了 C2H4气体，当出现了 C2H4气体时，执行步骤303，否则，执行步骤304; 步骤303、将出现了 C2H4气体的监测点组成的区域定义为采空区遗煤自燃危险区域； 步骤304、在采空区除搜索出C2H4气体区域外的区域内，搜索出CO气体浓度最高的监测点和温度最高的监测点； 步骤305、将⑶气体浓度最高的监测点处CO气体浓度与400ppm相比较，将温度最高的监测点处温度与70°C相比较，当CO气体浓度最高的监测点处⑶气体浓度大于等于400ppm，或温度最高的监测点处温度大于等于70°C时，执行步骤306;当CO气体浓度最高的监测点处CO气体浓度小于400ppm，且温度最高的监测点处温度小于70°C时，执行步骤309; 步骤306、以CO气体浓度最高的监测点或温度最高的监测点为中心点向外搜索相邻的监测点，当相邻的监测点中有监测点的CO气体浓度大于等于400ppm，或温度大于等于70°C时，在相邻点外再搜索监测点，直到搜索到CO气体浓度小于400ppm，且温度小于70°C的监测点，将搜索出的CO气体浓度大于等于400ppm，或温度大于等于70°C的监测点组成的区域定义为采空区遗煤自燃危险区域；当相邻的监测点CO气体浓度均小于400ppm，且温度均小于70°C时，将中心点相邻监测点围成的区域定义为采空区遗煤自燃危险区域； 步骤307、在采空区除搜索出的采空区遗煤自燃危险区域外的区域内，搜索出CO气体浓度最高的监测点和温度最高的监测点； 步骤308、重复步骤305至步骤307，直至采空区的剩余区域中⑶气体浓度最高的监测点处CO气体浓度小于400ppm，且温度最高的监测点处温度小于70°C ； 步骤309、将⑶气体浓度最高的监测点处CO气体浓度与10ppm相比较，将温度最高的监测点处温度与50 0C相比较，当CO气体浓度最高的监测点处⑶气体浓度大于等于I OOppm，或温度最高的监测点处温度大于等于50°C时，执行步骤3010;当CO气体浓度最高的监测点处CO气体浓度小于I OOppm，且温度最高的监测点处温度小于50 °C时，执行步骤3013; 步骤3010、以CO气体浓度最高的监测点或温度最高的监测点为中心点向外搜索相邻的监测点，当相邻的监测点中有监测点的CO气体浓度大于等于lOOppm，或温度大于等于50°C时，在相邻点外再搜索监测点，直到搜索到CO气体浓度小于lOOppm，且温度小于50°C的监测点，将搜索到的CO气体浓度大于等于lOOppm，或温度大于等于50°C的监测点组成的区域定义为采空区遗煤出现自燃倾向区域；当相邻的监测点CO气体浓度均小于lOOppm，且温度均小于50°C时，将中心点相邻监测点围成的区域定义为疑似采空区遗煤出现自燃倾向区域； 步骤3011、在采空区除搜索出的采空区遗煤自燃危险区域、采空区遗煤出现自燃倾向区域和疑似采空区遗煤出现自燃倾向区域外的区域内，搜索出CO气体浓度最高的监测点和温度最高的监测点； 步骤3012、重复步骤309至步骤3011，直至采空区的剩余区域中CO气体浓度最高的监测点处CO气体浓度小于lOOppm，且温度最高的监测点处温度小于50°C; 步骤3013、将采空区除搜索出的采空区遗煤自燃危险区域、采空区遗煤出现自燃倾向区域和疑似采空区遗煤出现自燃倾向区域外的区域定义为采空区遗煤自燃低温缓慢氧化区域； 步骤3014、将所述采空区遗煤自燃危险区域、所述采空区遗煤出现自燃倾向区域、所述疑似采空区遗煤出现自燃倾向区域和所述采空区遗煤自燃低温缓慢氧化区域标记为不同的颜色，表示不同的危险预警等级。2.按照权利要求1所述的基于指标气体的采空区煤自燃危险程度判别与预警方法，其特征在于:步骤一中在煤矿采空区(6)布置多个用于检测CO气体浓度、C2H4气体浓度和温度的气体浓度及温度感测探头(2)的具体方式为:在采空区供电及传输线上每隔10米串接一个气体浓度及温度感测探头(2)，在工作面(5)两道处每隔1m布置一条监测线(3)，在工作面(5)中部每隔20m布置一条监测线(3)，在每条监测线(3)上每隔10米串接一个气体浓度及温度感测探头(2)。3.按照权利要求2所述的基于指标气体的采空区煤自燃危险程度判别与预警方法，其特征在于:所述供电及传输线和监测线(3)均为铠装传输输电线。4.按照权利要求1所述的基于指标气体的采空区煤自燃危险程度判别与预警方法，其特征在于:所述气体浓度及温度感测探头(2)为本安型气体浓度及温度感测探头。5.按照权利要求1所述的基于指标气体的采空区煤自燃危险程度判别与预警方法，其特征在于:步骤二中所述井下监控主机(I)还对其接收到的CO气体浓度信号、C2H4气体浓度信号和温度信号进行存储和显示，并绘制出CO气体浓度随时间变化的曲线图、C2H4气体浓度随时间变化的曲线图和温度随时间变化的曲线图进行显示。6.按照权利要求1所述的基于指标气体的采空区煤自燃危险程度判别与预警方法，其特征在于:步骤3014中，将所述采空区遗煤自燃危险区域标记为红色，表示危险预警等级为IV级;将所述采空区遗煤出现自燃倾向区域标记为橙色，表示危险预警等级为m级;将所述疑似采空区遗煤出现自燃倾向区域标记为黄色，表示危险预警等级为Π级;将所述采空区遗煤自燃低温缓慢氧化区域标记为绿色，表示危险预警等级为I级；当所述采空区遗煤自燃危险区域与所述采空区遗煤出现自燃倾向区域重合时，标记为红色，表示危险预警等级为IV级；当所述采空区遗煤出现自燃倾向区域与所述疑似采空区遗煤出现自燃倾向区域重合时，标记为橙色，表示危险预警等级为m级；当所述疑似采空区遗煤出现自燃倾向区域与所述采空区遗煤自燃低温缓慢氧化区域重合时，标记为黄色，表示危险预警等级为π级；其中，I级、π级、m级和IV级的危险预警等级依次从低到高排列。
【专利摘要】本发明公开了一种基于指标气体的采空区煤自燃危险程度判别与预警方法，包括步骤：一、煤矿采空区煤自燃指标气体监测装置的布置，二、煤矿采空区煤自燃指标气体浓度的采集及传输，三、地面监控计算机对煤矿采空区各个气体浓度及温度感测探头检测到的CO气体浓度、C2H4气体浓度和温度信号进行分析处理，进行煤火灾害危险预警。本发明方法步骤简单，设计新颖合理，实现方便，自动化程度高，可靠性高，对采空区煤自燃程度预测全面准确，适用范围广，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
【IPC分类】E21F17/18
【公开号】CN105673078
【申请号】CN201610065635
【发明人】邓军, 任立峰, 王伟峰, 王彩萍, 张嬿妮, 翟小伟, 马砺, 罗振敏, 程方明
【申请人】西安科技大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月30日