基于多点监测的氧化带边界判定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多点监测的氧化带边界判定方法，包括以下步骤：在位于进风巷、回风巷及工作面支架后方的采空区内埋设多根间隔设置的束管，每根束管内设有测温线；通过束管对各测点位置进行气体取样，并对气体成分及浓度进行分析；对测温线温度进行监测；划分氧化带边界点；绘制氧化带边界散点图；对氧化带边界散点图中散热带与氧化带边界点的数据及氧化带与窒息带边界点的数据分别进行回归分析；取R2值最大的拟合曲线分别作为散热带与氧化带边界、氧化带与窒息带边界。本发明专利技术的氧化带边界判定方法不仅能够减少单一判别方式造成的较大边界划分误差，还可以获得更加真实的氧化带边界变化规律，有利于工作面的安全生产。产。产。

【技术实现步骤摘要】
基于多点监测的氧化带边界判定方法


[0001]本专利技术涉及煤矿采空区区域划分
，具体涉及一种基于多点监测的氧化带边界判定方法。

技术介绍

[0002]采煤工作面采空区自然发火是工作面防火的重点和难点，采煤工作面切顶线向采空区方向形成的散热带、氧化带和窒息带称为采空区自然发火“三带”，其合理划分和确定是采煤工作面采空区防火的重要依据。散热带紧靠工作面，虽有遗煤，但由于顶板冒落的岩块呈松散堆积，漏风强度大，氧化生成的热量被及时带走，因此不能构成热量聚积条件，一般不会发生自燃。氧化带由于冒落岩块逐渐压实，漏风强度减弱，遗煤氧化蓄热易引发自燃。窒息带内冒落岩块基本压实，漏风基本消失，氧浓度进一步下降至临界氧浓度以下，不再具备维持煤继续氧化升温的供氧条件，氧化反应减缓或停止。
[0003]目前，采空区自然发火“三带”的划分尚无具体的统一标准和依据，实际操作中普遍按照煤自然发火临界氧浓度指标或温升速率来划分。按照煤自然发火临界氧浓度指标一般采用散热带(氧气浓度>(15％～18％))，氧化带((5％～8％)≤氧气浓度≤(15％～18％))，窒息带(氧气浓度<(5％～8％))的划分标准，沿采空区进、回风巷道各自向采空区埋设一趟束管作为测点，分别将束管监测的氧气浓度15％～18％及氧气浓度5％～8％处作为氧化带边界点，将进风侧氧气浓度15％～18％的边界点与回风侧氧气浓度15％～18％的边界点相连，作为氧化带与散热带的边界，将进风侧氧气浓度5％～8％的边界点与回风侧氧气浓度5％～8％的边界点相连，作为氧化带与窒息带的边界；按照温升速率一般将日升温大于1℃/d的采空区区域划分为氧化带，采空区温升速率向采空区方向先升高后降低，将进风侧首次日升温大于1℃/d的边界点与回风侧首次日升温大于1℃/d的边界点相连，作为氧化带与散热带的边界，将进风侧末次日升温小于1℃/d的边界点与回风侧末次日升温大于1℃/d的边界点相连，作为氧化带与窒息带的边界。以上氧化带边界划分方式直接将进、回风侧边界点进行直线连接，但实际进风侧氧化带边界点至回风侧氧化带边界点之间的氧气浓度未必是线性变化，且仅在进、回风巷道向采空区埋设束管的方式监测范围受限，不能完全反映整个采空区气体或温度的分布。
[0004]因此，鉴于以上问题，有必要提出一种更为科学有效的方法，以全面、准确地对氧化带边界进行判定，作为采空区防灭火工作的依据。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于多点监测的氧化带边界判定方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于多点监测的氧化带边界判定方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：在位于进风巷、回风巷及工作面支架后方的采空区内埋设多根间隔设置
的束管，每根束管内设有测温线，束管用于对各测点的气体取样，测温线用于测量各测点的温度；
[0008]步骤二：将各束管连接至束管取样站，以人工取样方式或自动取样装置通过束管对各测点位置进行气体取样，并对气体成分及浓度进行分析；
[0009]步骤三：对测温线温度进行监测；
[0010]步骤四：划分氧化带边界点，将监测的氧气浓度降为15％～18％时的测点位置且日升温速率首次大于1℃/d的测点位置作为散热带与氧化带边界点，将监测的氧气浓度降为5％～8％时的测点位置且日升温速率末次大于1℃/d的测点位置作为氧化带与窒息带边界点；并记录各散热带与氧化带边界点及氧化带与窒息带边界点的束管沿工作面倾向分布宽度值及束管埋入采空区长度L值；
[0011]步骤五：以束管沿工作面倾向分布宽度为横坐标，以束管埋入采空区长度L为纵坐标，绘制步骤四记录的各测点的散热带与氧化带边界点及氧化带与窒息带边界点的氧化带边界散点图；
[0012]步骤六：对氧化带边界散点图中散热带与氧化带边界点的数据及氧化带与窒息带边界点的数据分别进行回归分析，拟合指数曲线、线性曲线和多项式曲线，比较三种拟合曲线的R2值，取R2值最大的拟合曲线分别作为散热带与氧化带边界、氧化带与窒息带边界。
[0013]进一步地，所述步骤一中束管间距为0.1m～500m。
[0014]进一步地，所述步骤一中束管间距为10m～30m。
[0015]进一步地，所述步骤二中采用气相色谱分析仪、红外光谱分析仪、激光分析仪或电化学分析仪对气体成分及浓度进行分析。
[0016]进一步地，所述步骤三中采用热电阻、热敏电阻或热电偶温度计对测温线温度进行监测。
[0017]进一步地，所述步骤五中采用WPS Office EXCEL软件、Microsoft Office EXCEL软件、Origin软件、SPSS软件、SAS软件、Stata软件、Python软件或Matlab软件绘制氧化带边界散点图。
[0018]进一步地，所述步骤六中对氧化带边界散点图中散热带与氧化带边界点的数据及氧化带与窒息带边界点的数据分别进行回归分析采用WPS Office EXCEL软件、Microsoft Office EXCEL软件、Origin软件、SPSS软件、SAS软件、Stata软件、Python软件或Matlab软件。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术的氧化带边界判定方法不仅能够减少单一判别方式造成的较大边界划分误差，还可以通过多点监测的手段更加真实地反映采空区内氧气浓度分布及温度分布，通过数据回归分析的方式获得更加真实的氧化带边界变化规律。本专利技术可避免传统氧化带边界划分方法以两点直线连接的方式作为氧化带边界的问题，防止由于氧化带边界划分误差较大，导致采空区火灾监测及防灭火措施的针对性较差的问题，有利于工作面的安全生产。
附图说明
[0020]图1为在进风巷、回风巷及工作面支架后方的采空区内布置束管的示意图；
[0021]图2为实施例1中各测点的散热带与氧化带边界点及氧化带与窒息带边界点的氧
化带边界散点图；
[0022]图3为实施例1中回归分析得到的散热带与氧化带边界、氧化带与窒息带边界；
[0023]图4为实施例2中各测点的散热带与氧化带边界点及氧化带与窒息带边界点的氧化带边界散点图；
[0024]图5为实施例2中回归分析得到的散热带与氧化带边界、氧化带与窒息带边界。
[0025]图中：1
‑
进风巷；2
‑
回风巷；3
‑
工作面支架；4
‑
采空区；5
‑
束管；6
‑
束管取样站。
具体实施方式
[0026]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做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。
[0027]实施例1
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多点监测的氧化带边界判定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在位于进风巷、回风巷及工作面支架后方的采空区内埋设多根间隔设置的束管，每根束管内设有测温线，束管用于对各测点的气体取样，测温线用于测量各测点的温度；步骤二：将各束管连接至束管取样站，以人工取样方式或自动取样装置通过束管对各测点位置进行气体取样，并对气体成分及浓度进行分析；步骤三：对测温线温度进行监测；步骤四：划分氧化带边界点，将监测的氧气浓度降为15％～18％时的测点位置且日升温速率首次大于1℃/d的测点位置作为散热带与氧化带边界点，将监测的氧气浓度降为5％～8％时的测点位置且日升温速率末次大于1℃/d的测点位置作为氧化带与窒息带边界点；并记录各散热带与氧化带边界点及氧化带与窒息带边界点的束管沿工作面倾向分布宽度值及束管埋入采空区长度L值；步骤五：以束管沿工作面倾向分布宽度为横坐标，以束管埋入采空区长度L为纵坐标，绘制步骤四记录的各测点的散热带与氧化带边界点及氧化带与窒息带边界点的氧化带边界散点图；步骤六：对氧化带边界散点图中散热带与氧化带边界点的数据及氧化带与窒息带边界点的数据分别进行回归分析，拟合指数曲线、线性曲线和多项式曲线，比较三种拟合曲线的R2值，取R2值最大的拟合曲线分别作为散热带与氧化带边界、氧化带与窒息带边界。2.如权利要求1所述的基于多点监...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，谷保泽，雷晓荣，金祥波，赵金灵，邱少杰，赵乾坤，李明星，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司中煤科工集团沈阳研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：