一种煤矿井下巷道内CO的溯源方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿井下巷道内CO的溯源方法，先在实验室分别确定当前煤矿中煤炭自然发火的稳定碳13同位素的范围值和尾气排放的稳定碳13同位素的范围值，然后对煤矿特定区域在同一时间段内进行气体采样，通过同位素分析获得每份气样的稳定碳13同位素值，接着依次与煤炭自然发火的稳定碳13同位素的范围值进行比较，从而溯源出每份气样的来源，最后根据气样来源的比例，结合当前时间段内监测的CO浓度平均值，经过计算得出当前时间段内来自煤炭自然发火的CO浓度，最后与阈值比较，从而较为准确的判断是否存在自然发火情况，避免由于尾气排放导致CO浓度超限使得煤矿停产的情况发生，为后续煤矿安全管理提供数据支撑。为后续煤矿安全管理提供数据支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下巷道内CO的溯源方法


[0001]本专利技术涉及一种煤矿井下巷道内CO的溯源方法，属于煤矿气体监测


技术介绍

[0002]我国西北大多数煤矿为现代化矿井，无轨胶轮车是这些煤矿井下的主要运输工具，然而无轨胶轮车带来井下运输高效便利的同时，车辆尾气排放也造成了井下空气的污染，尾气中大量CO的排放还容易造成煤矿井下气体监测系统的报警，煤矿井下气体监测系统主要设置在工作面上隅角或回风巷内，其作用是监测区域内CO的浓度值，由于煤自然发火过程中也会产生CO，通过监测CO的浓度值能对煤矿内是否存在自燃发火进行判断，一旦监测系统监测的CO浓度值超限后，则会发出预警使煤矿工人停产并采取相应的防灭火措施；由于目前无法判断这些CO是来自于采空区遗煤的自然发火还是车辆的尾气排放，这就导致工作面正常采煤期间，即使煤矿内并未存在自燃发火的情况，由于车辆尾气排放导致CO浓度值超限，也可能使得检测系统报警最终影响煤矿的正常生产。因此，井下无轨胶轮车大量尾气排放的CO给煤矿带来了很大的影响，如果能够精准的判定工作面上隅角或回风巷内的CO来源，明确这些CO是否来自于采空区遗煤的自然发火，从而能更精确判断是否存在自然发火的情况，将有效提高煤矿安全管理及生产效率。
[0003]目前申请号为201611069005.5、名称为：一种基于氧同位素检测的采空区CO来源辨识方法，其利用氧同位素值的不同，判定煤体中原生的CO和煤自燃产生的CO的量的分析。该专利中假设煤层中原生的CO几乎没有，基本无法通过气样采集而获得，且采用的同位素为氧，使得该方法无法用于溯源车辆尾气排放的CO情况。
[0004]综上所述，如何提供一种新的方法，能对工作面上隅角或回风巷内采集的气样进行分析溯源，确定来自于采空区遗煤的自然发火的CO浓度，从而较为准确的判断是否存在自然发火情况，为后续煤矿安全管理提供数据支撑，是本行业的研究方向之一。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种煤矿井下巷道内CO的溯源方法，能对工作面上隅角或回风巷内采集的气样进行分析溯源，确定来自于采空区遗煤的自然发火的CO浓度，从而较为准确的判断是否存在自然发火情况，为后续煤矿安全管理提供数据支撑。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种煤矿井下巷道内CO的溯源方法，具体步骤为：
[0007]A、采集试样及实验室测试煤炭的稳定碳13同位素值：先从所需监测的煤矿采集煤炭并制作试样，然后在实验室中对试样检测多次，获取该煤炭自然发火产生CO气体中稳定碳13同位素的范围值；
[0008]B、确定汽油的稳定碳13同位素值：选取该煤矿无轨胶轮车采用的汽油，在实验室采用该汽油进行发动机驱动实验，获取驱动实验过程中产生的CO气体，进而得出该汽油的
稳定碳13同位素的范围值；
[0009]C、采空区气样采集：在工作面上隅角或回风巷内监测过程中存在CO频繁超限的位置，采用气样袋在设定时间段内随机采集N份气样，完成一次气样采集过程；
[0010]D、确定气样的C
13
碳同位素值：利用同位素检测仪器，对步骤C采集的每份气样袋内的气体进行碳同位素分析，从而获得每份气样袋内的稳定碳13同位素值；
[0011]E、CO气体溯源：将步骤D获得每份气样袋内的稳定碳13同位素值分别与步骤A中的煤炭自然发火产生CO的稳定碳13同位素的范围值进行比较，从而对每份气样袋内的CO气体溯源；
[0012]F、判断煤炭自然发火情况：设定CO浓度阈值，根据步骤E中来自煤炭自然发火产生的气样袋数量占总量的比例，获取采集时间段内监测的CO浓度平均值，经过计算得出当前时间段内来自煤炭自然发火的CO浓度，最后与阈值比较，若超过，则进行报警，如否，则不进行报警，完成煤炭自然发火的判断；
[0013]G、持续监测：每间隔设定时间重复步骤C至F，如此重复多次，从而能判断不同采集时间段煤炭自然发火情况，实现采空区遗煤自然发火情况的持续精准监测。
[0014]本专利技术根据稳定碳13同位素值对煤矿内的CO进行溯源的具体原理是：众所周知，煤炭形成需要较长时间，不同时期形成的煤炭，其内部稳定碳13同位素值不同，具有其特异性；然后专利技术人研究发现，汽油驱动发动机产生CO的稳定碳13同位素值与煤炭自然发火的稳定碳13同位素值差异极大，其原因是汽油由石油提炼制成，而石油主要是由动物在特定条件下演变形成，而煤炭主要是由植物在特定条件下演变形成，因此导致汽油产生的稳定碳13同位素值与煤炭自然发火的稳定碳13同位素值差异极大，而不同来源的石油之间的稳定碳13同位素值相差极小；基于该发现，只要能事先测得煤炭的稳定碳13同位素范围值及汽油的碳13同位素范围值，后续采集的气样与上述进行比对，由于两者差异较大，通过测量气样中的碳13同位素值即能确定当前气样中大部分的来源，实现对CO气样的溯源。
[0015]进一步，所述步骤E具体过程为：将每份气样袋内的稳定碳13同位素值分别与步骤A中的煤炭自然发火产生CO的稳定碳13同位素的范围值进行比较，若其处于该范围值内，则确定该气样袋内的CO来自煤炭自然发火；若不处于，则确定该气样袋内的CO来自尾气排放。
[0016]进一步，所述步骤F中计算当前时间段内来自煤炭自然发火的CO浓度，具体为：
[0017]设步骤E溯源后来自煤炭自然发火的气样袋数量为A，来自尾气排放的气样袋数量为N
‑
A，则来自煤炭自然发火的气样袋占总量的比例为A/N，设采集时间段内CO浓度平均值为C
CO
，则采集位置来源于煤炭自然发火的CO浓度为C
CO
*(A/N)。
[0018]进一步，所述步骤F中设定时间为24小时。
[0019]与现有技术相比，本专利技术利用专利技术人研究发现，汽油驱动发动机尾气排放产生CO的稳定碳13同位素值与煤炭自然发火的稳定碳13同位素值差异极大，先在实验室分别确定当前煤矿中煤炭自然发火的稳定碳13同位素的范围值和尾气排放的稳定碳13同位素的范围值，然后对煤矿特定区域在同一时间段内进行气体采样，通过同位素分析获得每份气样的稳定碳13同位素值，接着依次与煤炭自然发火的稳定碳13同位素的范围值进行比较，从而溯源出每份气样的来源，最后根据气样来源的比例，结合当前时间段内监测的CO浓度平均值，经过计算得出当前时间段内来自煤炭自然发火的CO浓度，最后与阈值比较，实现煤炭自然发火的判断；后续每间隔设定时间则进行一次采集进行持续监测，从而较为准确的判
断是否存在自然发火情况，避免由于尾气排放导致CO浓度超限使得煤矿停产的情况发生，为后续煤矿安全管理提供数据支撑。
具体实施方式
[0020]下面将对本专利技术作进一步说明。
[0021]实施例：具体步骤为：
[0022]A、采集试样及实验室测试煤炭的稳定碳13同位素值：先从所需监测的煤矿采集煤炭并制作试样，然后在实验室中对试样检测多次，获取该煤炭自然发火产生CO气体中稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下巷道内CO的溯源方法，其特征在于，具体步骤为：A、采集试样及实验室测试煤炭的稳定碳13同位素值：先从所需监测的煤矿采集煤炭并制作试样，然后在实验室中对试样检测多次，获取该煤炭自然发火产生CO气体中稳定碳13同位素的范围值；B、确定汽油的稳定碳13同位素值：选取该煤矿无轨胶轮车采用的汽油，在实验室采用该汽油进行发动机驱动实验，获取驱动实验过程中产生的CO气体，进而得出该汽油的稳定碳13同位素的范围值；C、采空区气样采集：在工作面上隅角或回风巷内监测过程中存在CO频繁超限的位置，采用气样袋在设定时间段内随机采集N份气样，完成一次气样采集过程；D、确定气样的C
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碳同位素值：利用同位素检测仪器，对步骤C采集的每份气样袋内的气体进行碳同位素分析，从而获得每份气样袋内的稳定碳13同位素值；E、CO气体溯源：将步骤D获得每份气样袋内的稳定碳13同位素值分别与步骤A中的煤炭自然发火产生CO的稳定碳13同位素的范围值进行比较，从而对每份气样袋内的CO气体溯源；F、判断煤炭自然发火情况：设定CO浓度阈值，根据步骤E中来自煤炭自然发火产生的气样袋数量占总量的比例，获取采集时间段内监测的CO浓度平均值，经过计算得出当前时间段内来自煤炭自然发火...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青祥，宋小林，刘宏，史波波，陈小雨，杨英兵，刘春，李佳，郭雅豪，马驰骋，
申请(专利权)人：国能神东煤炭集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：