一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法技术

本发明专利技术公开一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法，包括步骤一、煤层采空区磁靶的定点预埋，步骤二、磁靶分布模型的建立；步骤三、地面布设测网并通过磁探测设备进行磁性参数的监测，步骤四、将磁性参数转变为温度数据并判断是否发生火灾，步骤五、针对步骤四的判断结果采取措施；本发明专利技术利用磁体的磁化率与温度呈线性关系的特性，通过实时监测布设的磁靶的磁化率获取磁靶位置的温度变化，及时采取防范措施，同时在火灾发生时，可以更精准的探测火源位置并确定影响范围，使得对火灾点进行钻探以及灌浆、注氮等防灭火措施更有针对性。注氮等防灭火措施更有针对性。注氮等防灭火措施更有针对性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法


[0001]本专利技术涉及煤矿安全、火灾探测治理
，尤其涉及一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法。

技术介绍

[0002]磁场的变化是煤田火区的一个重要特征，即使是含金属矿物的煤层围岩在常温下的磁化率也很小，但经过高温烘烤后的围岩的磁化率会发生显著变化，甚至变化达2～3个数量级。因此理论上采用高精度磁探仪器在地表收集磁异常信息，通过数据分析，可以反演出地下煤火的燃烧状况，能够圈定火区范围，但是磁法探测隐蔽火区的应用效果目前并不好；
[0003]因为大多数煤层围岩的磁化率非常小，即使增大2～3个数量级仍难以精确探测，探测精度还受到火源深度、煤岩中矿物种类和含量，煤岩的空隙率、破碎程度、加热时间等诸多因素的影响；而且由于变化大的是经过高温烘烤并冷却后的岩石，普通的磁法探测即使收集到了磁异常信息，也是“热剩磁”，只能圈定燃烧后的火区范围，不适用于探测煤自然发火初期及正在发生的隐蔽采空区火灾，因此，本专利技术提出一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提出一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法，该基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法通过在遗煤自然发火初期采用磁法探测监测采空区的温度变化，及时采取防范措施，同时在火灾已经发生时更精确地探测火源点位置，使下一步的钻探以及灌浆、注氮等防灭火措施更有针对性。
[0005]为实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一、在煤层开采过程中对采空区均匀的定点预埋对温度敏感的磁靶；
[0007]步骤二、在煤层开采结束后利用遥感卫星获取的雷达影像建立煤矿下方采空区的空间结构，并结合磁靶预埋点建立煤矿采空区磁靶分布模型；
[0008]步骤三、在地面布设测网，在测网上利用多组磁探测设备初次获取的磁靶的磁性参数作为初始状态，然后通过磁探测设备对磁靶的磁性参数实时监测；
[0009]步骤四、将获取的实时磁性参数转变为磁靶温度变化数据，并根据温度变化数据的大小和不同煤种的着火点判断出磁靶点是否发生火灾及火灾影响范围；
[0010]步骤五、根据步骤四的判断结果针对性的采取相应的措施。
[0011]进一步改进在于：所述步骤一中磁靶为顺磁性物质和铁磁性物质中的一种。
[0012]进一步改进在于：所述步骤二中遥感卫星获取雷达影像后再经过增强Lee滤波变换降低相干信号的干涉后再进一步使用均值滤波对雷达影像进行平滑处理。
[0013]进一步改进在于：所述Lee滤波模型由下式表示
[0014][0015]其中W(t)表示权重函数，C1和C
v
分别是数据z(t)和噪声的标准差系数，C
max
是噪声相对标准差系数的最大值；
[0016]所述均值滤波由如下数学表达式表示
[0017][0018]其中R
i，j
为平滑处理后的象元灰度值，DN
i，j
为图像的原始灰度值，n为图像的大小。
[0019]进一步改进在于：所述步骤三中测网由相互平行的等间距测线和测线上等间距分布的测点组成，测网布设时根据采空区规模、研究程度和经济效益确定其形状和密度，普查阶段测线间距小于最小探测对象的长度，测点间距保证有3个及以上的测点落在磁异常范围内；详查阶段测网密度保证反映出磁异常的形态特征细节。
[0020]进一步改进在于：所述步骤四中根据下式将磁性参数转变为温度数据
[0021][0022]其中x表示磁化率磁性参数，C为常数，T为温度，T
c
为居里温度；所述的不同煤种包含无烟煤、烟煤和褐煤，无烟煤着火点为550
‑
700℃，烟煤着火点为400
‑
550℃，褐煤着火点为300
‑
400℃。
[0023]进一步改进在于：所述步骤四中判断是否发生火灾时，将转变获取的磁靶温度变化数据K与所探测采空区煤种着火点P相近的磁靶点定义为发生火灾的火源磁靶点，即K≥P，并将周围温度变化大的磁靶点圈入火灾影响范围；当磁靶点温度变化数据K满足P
‑
50≥K≥P/2，将磁靶点定义为氧化升温点；当磁靶点温度变化数据K满足P/2≥K，将磁靶点定义为安全点。
[0024]本专利技术的有益效果为：本专利技术利用磁体的磁化率与温度呈线性关系的特性，通过实时监测布设的磁靶的磁化率获取磁靶位置的温度变化，及时采取防范措施，同时在火灾发生时，可以更精准的探测火源位置并确定影响范围，使得对火灾点进行钻探以及灌浆、注氮等防灭火措施更有针对性。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术方法总结流程图。
[0027]图2为本专利技术实施例1方法流程图。
[0028]图3为本专利技术实施例1测网布设示意图。
[0029]图4为本专利技术实施例2方法流程图。
[0030]图5为本专利技术实施例3方法流程图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]如图1所示，为本专利技术方法总结流程图，下面分别用实施例1、实施例2和实施例3分情况说明本专利技术方法，如图3所示，为本专利技术测网布置示意图。
[0034]实施例1
[0035]根据图2所示，本实施例提供了一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法，包括以下步骤：
[0036]步骤一、在煤层开采过程中对采空区均匀的定点预埋对温度敏感的磁靶，其中磁靶为特制的铁磁性磁靶，铁磁性磁靶的磁化率大到10～106数量级，根据居里
‑
外斯定律，其磁特性随温度的变化而改变，当温度上升到某一温度时，铁磁性材料就由铁磁状态转变为顺磁性状态，这个温度就是居里温度，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在煤层开采过程中对采空区均匀的定点预埋对温度敏感的磁靶；步骤二、在煤层开采结束后利用遥感卫星获取的雷达影像建立煤矿下方采空区的空间结构，并结合磁靶预埋点建立煤矿采空区磁靶分布模型；步骤三、在地面布设测网，在测网上利用多组磁探测设备初次获取的磁靶的磁性参数作为初始状态，然后通过磁探测设备对磁靶的磁性参数实时监测；步骤四、将获取的实时磁性参数转变为磁靶温度变化数据，并根据温度变化数据的大小和不同煤种的着火点判断出磁靶点是否发生火灾及火灾影响范围；步骤五、根据步骤四的判断结果针对性的采取相应的措施。2.根据权利要求1所述的一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法，其特征在于：所述步骤一中磁靶为顺磁性物质和铁磁性物质中的一种。3.根据权利要求1所述的一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法，其特征在于：所述步骤二中遥感卫星获取雷达影像后再经过增强Lee滤波变换降低相干信号的干涉后再进一步使用均值滤波对雷达影像进行平滑处理。4.根据权利要求3所述的一种基于磁法探查监测矿井采空区温度的方法，其特征在于：所述Lee滤波模型由下式表示其中W(t)表示权重函数，C1和C
v
分别是数据z(t)和噪声的标准差系数，C
max
是噪声相对标准差系数的最大值；所述均值滤波由如下数学表达式表示其中R
i，j
为平滑处理后的象元灰度值，DN

【专利技术属性】
技术研发人员：王大鹏，段春生，任仲久，赵树宇，穆效治，秦政，王宪勇，张浩春，张立，
申请(专利权)人：王大鹏，
类型：发明
国别省市：