专利名称：一种工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态的判断方法
技术领域：
本发明涉及采煤工业技术领域，具体涉及一种工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态的判断方法。
背景技术：
在“一面四巷”高瓦斯工作面中，一般来说，高抽巷抽采邻近层的卸压瓦斯和采空区的部分积聚瓦斯，尾巷排放采空区积聚卸压瓦斯，同时防治上隅角的瓦斯积聚，其它两条巷道为进风巷和回风巷，以这四条巷道组成的“一面四巷”瓦斯立体抽采系统，可以从根本上解决突出矿井和高瓦斯矿井的瓦斯问题，但同时也带来了抽采过程中卸压区域的煤体自燃氧化问题。“一面四巷”工作面卸压抽采区域就好像是个“黑体”，只能通过外界的信息来判断“黑体”里的煤体自燃氧化状态。采空区漏风分为以下两部分。一部分是工作面附近采空区浅部漏风，由于进风巷和回风巷、尾巷之间的压差导致的采空区漏风，这部分漏风主要、影响的是采空区靠近工作面附近的区域，随着工作面推进，由于进风巷和回风巷、尾巷之间的压差引起的漏风将逐渐减弱；另一部分是采空区中深部漏风，由于高抽巷和工作面之间的压差导致，风流从工作面漏入采空区，到达采空区中深部，进而进入高抽巷抽采系统中。在目前的现场和科研中，大部分都通过采集煤层工作面采空区气样，并对其分析，根据煤层工作面采空区气样的成分变化来判断煤层工作面采空区的自燃氧化状态。但是，实际采集煤层采空区气样时，难度却较大，目前的操作方法是在工作面采空区布置测点直接取样分析，但测点随工作面的推进相对工作面不断后退，当测点退到自燃带时，此时就失去了预报的意义。更重要的是，工作面采空区布点需要大量的材料，而且管路很容易被砸坏，可靠性、安全性差，耗时耗力。因此通过采集煤层工作面采空区气样，并对采空区气样成分的变化进行分析，实现对工作面采空区自燃氧化情况的判断和发火危险的预报，以用于指导工作面采空区现场的自燃防治就变得极为困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态的判断方法。为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是一种工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态的判断方法，包括以下步骤采集尾巷气体，对所述尾巷气体进行分析，根据所述尾巷气体成分的变化，判断工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态。尾巷风流主要通过采空区破碎煤岩的裂隙进入，可以把这部分通过采空区裂隙进入尾巷的风量称为尾巷风量。尾巷风流中的气体成分直接反映了工作面采空区浅部的浮煤自燃氧化状态，只要监测尾巷风流中的气体成分变化，根据煤层自燃氧化的标志性气体实验结果，就可以确定工作面采空区浅部浮煤的自燃氧化状态。煤层自燃氧化的标志性气体实验就是按照规范规定采集现场煤样，进行煤的低温氧化实验，取样分析煤样氧化实验过程中的各种气体成分，得出煤的自燃氧化过程中各种气体成分的变化规律，确定能够判断煤不同氧化阶段的自燃标志性气体及其指标。目前国内外普遍采用CO作为煤层火灾预报的主要指标气体。这首先是因为煤在低温氧化过程中，CO的生成量与煤温之间有十分密切的关系，随着煤温的升高，CO气体的浓度变化量最明显，并且CO检测比较容易、方便，采用CO作为指标气体比较灵敏；其次是因为煤层中一般不含有CO，井下爆破工作所产生的CO能很快被风流所稀释和排除，因此工作面采空区CO的主要来源就是工作面采空区煤的自燃氧化，采用CO作为煤层火灾预报的主要指标气体更准确。根据以往的开采经验和教训，一般将工作面采空区自燃氧化的危险性划分为两个阶段。第一阶段，工作面采空区浅部浮煤低温氧化阶段当检测出尾巷风流即尾巷气体中CO的体积百分比浓度为OWjisa^esppm时，可以判断工作面采空区浅部浮煤为低温氧化阶段。在这个阶段，尾巷和高抽巷开始有一定量的一氧化碳，采空区遗煤存在低温氧化区域，采空区的自燃氧化发火危险性和所测到的浅部采空区CO数值成正比变化。第二阶段，工作面采空区浅部浮煤自燃发火危险阶段(包括加速氧化阶段和剧烈 氧化阶段):当检测出尾巷风流中CO的体积百分比浓度为65ppm ( Cjisco时，可以判断工作面采空区浅部浮煤处于加速氧化阶段或剧烈氧化阶段。当尾巷气体中CO浓度达到65ppm，说明工作面采空区的浮煤自燃氧化已经达到一定程度，可以判定采空区内部已经存在一定范围的高温区域，当采空区浮煤进入自燃发火危险阶段时，必须减少尾巷排放瓦斯量和工作面供风量，同时采取采空区注氮和注阻化泡沫等技术手段，控制采空区自燃氧化进一步的发展。如果不采取措施，采空区的自燃发火危险将会迅速增加，遗煤高温区域也将进一步扩大。在煤矿开采过程中，应该尽量使工作面采空区自燃发火危险保持在第一阶段。尾巷气体CO的浓度可以直接而迅速地反应出“一面四巷”立体抽采下的工作面采空区浅部浮煤的自燃发火危险。尾巷气体中CO的体积百分比浓度越大，工作面采空区浅部浮煤的自燃发火危险越高。在实际开采过程中，应该做到不断监测工作面数据，观察这个值的变化，当这个值上升速度非常快的时候必须采取相应的措施，防止自燃发火危险程度进一步恶化。本发明提供的工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态的判断方法相比以往的煤层工作面采空区布点取样方法，具有以下优点
(I)不需要在煤层工作面采空区布置测点，可以节省大量的人力物力，既经济又可靠。(2)通过采集尾巷气体，对尾巷气体成分分析，判断工作面采空区浅部浮煤的自燃氧化状态的方法可以实现对工作面采空区浮煤自燃发火危险的连续预报，只要工作面采空区气体成分出现异常就能做出响应。以往在采空区布置测点的方法，当取样点推过工作面采空区自燃带以后就失去了预报的意义，而尾巷气体成分分析则不一样，尾巷所抽的气体，始终都有一部分来自工作面采空区浅部，随着工作面推进而推进，通过分析尾巷的气体成分可以实现连续预报。(3)本发明提供的工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态的判断方法方便快捷，安全性好。采集尾巷气体时测点布置比较简单，测点都是工作面人员可以正常进入的地点，安全性好，取样方便。
具体实施方式
实施例本实施例提供的工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态的判断方法，包括以下步骤采集尾巷气体，对尾巷气体进行分析，根据尾巷气体成分的变化，判断工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态。采用CO作为煤层火灾预报的主要指标气体。当尾巷气体中CO的体积百分比浓度为时，可以判定工作面采空区浅部浮煤为低温氧化阶段。当尾巷气体中CO的体积百分比浓度为65ppm ( Cjisco时，可以判定工作面采空区浅部浮煤处于加速氧化阶段或剧烈氧化阶段。此时说明工作面采空 区的浮煤自燃氧化已经达到一定程度，可以判定采空区内部已经存在一定范围的高温区域，当采空区浮煤进入自燃发火危险阶段时，必须减少尾巷排放瓦斯量和工作面供风量，同时采取采空区注氮和注阻化泡沫等技术手段，控制采空区自燃氧化进一步的发展。如果不采取措施，采空区的自燃发火危险将会迅速增加，遗煤高温区域也将进一步扩大。在煤矿开采过程中，应该尽量使工作面采空区自燃发火危险保持在第一阶段。尾巷气体CO的浓度可以直接而迅速地反应出“一面四巷”立体抽采下的工作面采空区浅部浮煤的自燃发火危险。尾巷气体中CO的体积百分比浓度越大，工作面采空区浅部浮煤的自燃发火危险越高。在实际开采过程中，应该做到不断监测工作面数据，观察这个值的变化，当这个值上升速度非常快的时候必须采取相应的措施，防止自燃发火危险程度进
一步恶化。
权利要求
1.一种工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态的判断方法，其特征在于，包括以下步骤采集尾巷气体，对所述尾巷气体进行分析，根据所述尾巷气体成分的变化，判断工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态。
2.根据权利要求I所述的工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态的判断方法，其特征在于，采用CO作为煤层火灾预报的主要指标气体。
全文摘要
本发明公开了一种工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态的判断方法，包括以下步骤采集尾巷气体，对所述尾巷气体进行分析，根据所述尾巷气体成分的变化，判断工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态。本发明提供的工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态的判断方法具有以下优点不需在煤层工作面采空区布置测点，可节省大量的人力物力，既经济又可靠，可以实现对工作面采空区浮煤自燃发火危险的连续预报。本发明提供的工作面采空区浅部浮煤自燃氧化状态的判断方法方便快捷，安全性好。采集尾巷气体时测点布置比较简单，测点都是工作面人员可以正常进入的地点，安全性好，取样方便。
文档编号G01N33/22GK102735815SQ20121010107
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者严家程, 刘垒, 宋万新, 杨相玉, 杨胜强, 胡新成, 路培超, 鹿存荣 申请人:徐州中矿安达矿山科技有限公司