一种自燃煤矸石山着火点的确定方法

一种自燃煤矸石山着火点的确定方法
【专利摘要】本发明涉及一种自燃煤矸石山着火点的确定方法，本方法将矸石山表面测温法与矸石山内部的米测温法结合，以快速的表面测温找出矸石山异常温度点，依据异常点布局内部的米测温面，比较米测温面与表面温度场温度梯度变化趋势，以十字交叉法在三维尺度上用优选法移动坐标原点，直至递增指向或接近燃烧核心点。本发明弥补各单项技术的不足，从大到小，逐步缩小范围，使得本发明能够准确地确定着火点的中心位置、温度梯度，为后续灭火提供依据。
【专利说明】一种自燃煤矸石山着火点的确定方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种着火点的确定方法，特别是涉及一种自燃煤矸石山着火点的确定 方法。

【背景技术】
[0002] 煤矸石是煤炭开采中的伴生可燃物，产出量约占煤炭产量的10%?20%，年产量 约为3. 5?7亿吨。由于我国煤矸石综合利用率不高，煤矸石堆积不可避免。目前，我国现 存矸石山量大，堆积量达50亿吨。煤矸石堆积不仅对矿区环境造成了严重的污染，且易发 生自燃、爆炸、垮塌等生态灾难，已经成为国内外关注的热点和治理难点。
[0003] 自燃煤矸石山综合治理的关键点是煤矸石堆放、着火点准确确定、灭火、植被恢 复，其中着火点的准确确定直接关系到整个治理工程的成败。煤矸石的燃烧原理复杂，而且 着火点都在地下，因此单一的测温技术很难准确的确定着火点。目前，常见的技术有以下几 种：
[0004] 第一，凭借经验大概的确定着火的范围，这种施工常常会导致材料的严重浪费，着 火点不能准确的确定，注浆过程中极易引起"井喷"事故；第二，表面测温，这种方式只能初 步确定高温异常区域，不能确定着火点位置；第三，内部测温，这种方式测温深度不准确，而 且只能确定着火范围，但是不能确定着火点中心位置。
[0005] 针对以上技术不能准确确定着火点的中心位置和着火范围的缺点和不足，研究一 种综合的测温方法，包括表面"点测温法"、内部"米测温法"、表面及内部"十字交叉法"以及 "着火点综合确定方法"等，可以准确的确定着火点的中心位置、着火范围、温度梯度。


【发明内容】

[0006] 本发明的目的是针对当前使用测温方法单一、测温结果和实际结果误差较大、着 火点位置确定精度较低等缺点，提出一种能够综合技术的优点，并且能够准确地确定自燃 煤矸石山着火点的方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种自燃煤矸石山着火点的确定方法，所述方法 包括如下步骤：
[0008] A，对矸石山进行全表面温度勘测，经过分析表面无烟高温点及冒烟点的温度，确 定表面高温区的范围；
[0009] B，在所述表面高温区域内利用"十字交叉法"布设测温点，记录各点温度并标记表 面高温点，对所述表面高温区中表面温度最高点用"十字交叉法"进行深部温度测量，并利 用"米测温"法测定坡面地表下lm平面内的温度，记录各点温度并标记米测温的最高温度 占 .
[0010] C，以所述米测温的最高温度点为起点，以间距10?20cm分别沿垂直坡面向上和 向下布置纵向测温点，并记录统计各测温点的温度值；
[0011] D，分析各纵向测温点的温度变化趋势，若所述各测温点的温度以所述米测温的最 高温度点为中心分别沿垂直水平面向上和向下逐渐降低，则该米测温的最高温度点处为着 火点中心位置；若所述各测温点的温度出现温度变化的拐点，则标记该拐点所对应的位置 为着火点中心位置。
[0012] 优选地，所述全表面温度勘测综合利用GPS定位、激光测温仪、红外测温仪，并结 合已有基建施工基础对矸石山进行表面测温网布置。
[0013] 优选地，所述表面测温网布置在坡面等高线方向上以8?10m为间距布置测温线。
[0014] 优选地，在坡度线方向上，所述表面测温网布置在坡头和坡脚各取一条测温线，并 以3?5m为间距布置测温网。
[0015] 优选地，所述米测温法布置的水平方向测温线间距为1. 5?2. 5米，垂直方向测温 线间距为2. 5?3. 5米，并且在水平与垂直测温线交点处打lm深的孔，确定米测温点。
[0016] 优选地，采用所述米测温法测温时，将热电偶探头放入孔底，待温度数值稳定后读 取数据并记录，连续记录至少两次读数，取所有读数的平均值，作为孔点的米测温值。
[0017] 优选地，采用所述十字交叉法测温时，在水平方向上以2米为间距布置水平测温 线，并以lm为间距在测温线上布置测温点，找到最高温度点。
[0018] 优选地，所述方法还包括以所述最高温度点为中心，沿坚直方向，以lm为间距布 置测温点。
[0019] 优选地，对于情况复杂的测温点，所述十字交叉法还包括放射型增加测温点以确 保测量的准确度。
[0020] 进一步，优选地，所述确定方法还包括用特制耐火材料制作定位桩，所述定位桩上 标有着火点位置、范围、最高温度等数据。
[0021] 基于上述技术方案，本发明的优点是：
[0022] 本发明针对自燃煤矸石山综合治理中不能准确的确定着火点的问题，结合实际的 工程实践，将多种测温技术有序的结合在一起，互相弥补各单项技术的不足，从确定高温区 域到确定着火区域再到确定着火点，从大到小，逐步缩小范围，准确地确定着火点，为后续 的灭火提供依据。

【专利附图】

【附图说明】
[0023] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0024] 图1为短坡全表面温度勘测测温网布置示意图；
[0025] 图2为长坡全表面温度勘测测温网布置示意图；
[0026] 图3为十字交叉法测温点选择示意图；
[0027] 图4为十字交叉法测温网布置示意图；
[0028] 图5为十字交叉法测温网布置分析示意图；
[0029] 图6为米测温法分析示意图；
[0030] 图7为同一直线上各纵向测温点布置示意图；
[0031] 图8为其他测温点分析示意图；
[0032] 其中，1?坡脚测温线；2?坡头测温线；3?坡面测温线；4?坡腰测温线；5?水 平测温线；6?垂直测温线。

【具体实施方式】
[0033] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0034] 在本发明中，纵向是指垂直坡面的方向，纵向测温点是指沿垂直坡面向上或向下 布置的测温点。
[0035] 本发明提供了一种自燃煤矸石山着火点的确定方法，所述方法包括如下步骤：
[0036] A，对矸石山进行全表面温度勘测，经过分析表面无烟高温点及冒烟点的温度，确 定表面高温区的范围。
[0037] B，在所述表面高温区域内利用"十字交叉法"布设测温点，记录各点温度并标记表 面高温点，对所述表面高温区中表面温度最高点用"十字交叉法"进行深部温度测量，并利 用"米测温"法测定坡面地表下lm平面内的温度，记录各点温度并标记米测温的最高温度 点。
[0038] C，以所述米测温的最高温度点为起点，以间距10?20cm分别沿垂直坡面向上和 向下布置纵向测温点，并记录统计各测温点的温度值。
[0039] D，分析各纵向测温点的温度变化趋势，若所述各测温点的温度以所述米测温的最 高温度点为中心分别沿垂直水平面向上和向下逐渐降低，则该米测温的最高温度点处为着 火点中心位置；若所述各测温点的温度出现温度变化的拐点，则标记该拐点所对应的位置 为着火点中心位置。
[0040] 具体地，对矸石山进行全表面温度勘测点规划。以等距经纬线的交叉点为测温点， 综合利用GPS定位、激光测温仪、红外测温仪，并结合已有基建施工基础确定边缘测点的取 舍，测取环境温度及各测点温度，而后对测量数据进行整理并与环境温度比较，锁定无烟高 温点，结合已观测冒烟点，锁定温度异常及高温区。
[0041] 如图1、2所示，在进行全表面温度时，所述表面测温网布置在坡面等高线方向上 以8?10m为间距布置坡面测温线3。在坡度线方向上，对于坡长较短一般为坡长小于5m 的坡面hlOO,所述表面测温网布置在坡头和坡脚各取一条测温线，分别为坡头测温线2和 坡脚测温线1，如图1所示，并以3?5m为间距布置测温网。而对于对于坡长较长一般为坡 长大于5m的坡面h200除在坡头和坡脚分别分别设置坡头测温线2和坡脚测温线1以外， 还在每一长坡的中间位置设置一条坡腰测温线4。这样就在整个坡面无死角地进行全方位 测温。
[0042] 进一步，在所述表面高温区域内，在三维尺度上用十字交叉法进行深部温度测量。 具体方法如图3、图4所示，在一个水平方向布置水平测温线5,以1米或其整倍数十等分为 间距在测温线上布置测温点，按优选法找到水平测温线5最高温度点。再以此水平测温线5 最高温度点为中心，作十字交叉线，在另外的水平方向上布置垂直测温线6,以十等分为间 距在垂直测温线6上布置测温点，按优选法找到垂直测温线6最高温度点。不断地重复上述 方法，沿着增温方向延伸测点，加大测点距离、扩大测量范围，找出温度拐点和燃烧区范围。 对于情况复杂的点，可放射型增加测温点以确保测量的准确度。
[0043] 进一步，米测温法是基于在一定区域，一定时间内，地表下lm处的地温相同的原 理，如果煤矸石山表面下有聚热区或是着火点，地下1米处的温度就会异常升高，且不易受 到气象等地表外界因素的干扰。
[0044] 所述米测温法布置的水平方向测温线间距为1. 5?2. 5米，垂直方向测温线间距 为2. 5?3. 5米，并且在水平与垂直测温线交点处打lm深的孔，确定米测温点，绘制出如图 5所示的分析示意图。
[0045] 在十字交叉法中利用"米测温"法测定坡面地表下lm平面内的温度，记录各点温 度并标记米测温的最高温度点。在表面测温点位置垂直打深lm、直径3-5cm圆孔，将热电偶 探头放入孔底7?10分钟，待度数稳定后读取数据并记录，连续记录两次，两次间隔1?3 分钟，读数，取两次读数的平均值，作为该点的米测温值。完成设定区域各测点温度的测取， 如图6所示。
[0046] 进一步，以所述米测温中的最高温度点为起点，以间距10?20cm分别沿垂直坡面 向上和向下布置纵向测温点，并记录统计各测温点的温度值。
[0047] 具体地，如图7所示，以测出的如图5中的Al、A2点为例，假设测得A2点温度最 高，以A2点为起点间距10-20cm,沿A2A1直线逐级向上布设测温点al、a2.......an,逐级 向下布设测温点al'、a2'.......an'......a2n,布点深度1?2米，记录统计分析各点温 度。
[0048] A :若统计分析al、a2.......an点温度，结果是逐级降低的趋势；统计分析al'、 a2'.......an'点温度也是逐级降低，则可以确定火点中心位置深度在A2点。
[0049] B :若所述A2点不是最高温度点，而是所述各测温点的温度在其他点出现温度变 化的拐点，则标记该拐点所对应的位置为着火点中心位置。
[0050] 对于其他表面高温点，同样采用上述方法一一测出。如图8所示，如果测B2点温 度最高，则以B1中心在一定范围内利用"十字交叉法"布设测温点，利用"米测温"法测定 地表下lm平面内的温度。记录各点温度并标记高温点。
[0051] ①如B2点温度最高，在按照步骤⑴中的A或是B，在B2B1上布点，确定着火点深 度位置。
[0052] ②如H2点温度最高，在按照步骤⑴中的A或是B，在H2H1上布点，确定着火点深 度位置。
[0053] 根据上述测得的最高温度位置、最高温度值、周边高温区范围等坐标数值，绘制着 火点或高温点立体图，为后续灭火及降温治理做准备。
[0054] 本发明中，采用本发明所述着火点确定方法的现场具体施工步骤如下：
[0055] A.实地勘察：确定是否存在作业安全隐患，初步确定测温范围、测温路线和测温 方案。
[0056] B.准备：准备测温需要的红外测温仪、热电偶测温仪、钻机、木桩、测量绳、铁锤、 钢筋、记录表。
[0057] C.定位：采用GPS进行场地整体区域及基准点确定，然后确定初始表面测温点，从 而确定测温点与基准点相对位置。基准点采用木桩或标志杆等埋于土内，位置固定。
[0058] D.表测温：沿如图1或图2所示布置的测温线，利用红外测温仪，间隔3-8米取点 测温，记录数据，统计分析测量数据，初步圈定高温区。
[0059] E.米测温：利用钢筋棒打1米深的圆孔，然后将热电偶探头插入孔内，然后继续下 一个的打孔测温，待7?10分钟的时候读取前一个的数据，连续读两次，间隔1?3分钟， 并记录数据，统计分析每个点的评价数据。
[0060] F.十字交叉测温：如图3、4所示，结合米测温法，水平布置测温线，利用钢筋棒打 2米深的圆孔，然后将热电偶探头插入孔内，然后继续下一个的打孔测温，待7?10分钟的 时候读取前一个的数据，连续读两次，间隔1?3分钟，并记录数据，找出测温线上的最高温 度点，然后垂直向上或是向下延伸测温，如此重复每条水平测温线。
[0061] G.定桩：用特制耐火材料制作定位桩并在实地标记着火点的位置，桩上标有着火 点位置、范围、最高温度等数据。
[0062] H.数据分析及温度图绘制：根据上述测量的高温度点位置、温度值、高温区分布 范围等三维温度分布坐标绘制温度分布图，为后续灭火及降温治理做准备。
[0063] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽 管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然 可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发 明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
【权利要求】
1. 一种自燃煤矸石山着火点的确定方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤： A，对矸石山进行全表面温度勘测，经过分析表面无烟高温点及冒烟点的温度，确定表 面高温区的范围； B，在所述表面高温区域内利用"十字交叉法"布设测温点，记录各点温度并标记表面高 温点，对所述表面高温区中表面温度最高点用"十字交叉法"进行深部温度测量，并利用"米 测温"法测定坡面地表下lm平面内的温度，记录各点温度并标记米测温的最高温度点； C，以所述米测温的最高温度点为起点，以间距10?20cm分别沿垂直坡面向上和向下 布置纵向测温点，并记录统计各测温点的温度值； D，分析各纵向测温点的温度变化趋势，若所述各测温点的温度以所述米测温的最高温 度点为中心分别沿垂直水平面向上和向下逐渐降低，则该米测温的最高温度点处为着火点 中心位置；若所述各测温点的温度出现温度变化的拐点，则标记该拐点所对应的位置为着 火点中心位置。
2. 根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：所述全表面温度勘测综合利用GPS 定位、激光测温仪、红外测温仪，并结合已有基建施工基础对矸石山进行表面测温网布置。
3. 根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于：所述表面测温网布置在坡面水平方 向上以8?10m为间距布置测温线。
4. 根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于：在坡面垂直方向上，所述表面测温网 布置在坡头和坡脚各取一条测温线，并以3?5m为间距布置测温网。
5. 根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：所述米测温法布置的水平方向测温 线间距为1. 5?2. 5米，垂直方向测温线间距为2. 5?3. 5米，并且在水平与垂直测温线交 点处打lm深的孔，确定米测温点。
6. 根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：采用所述米测温法测温时，将热电偶 探头放入孔底，待温度数值稳定后读取数据并记录，连续记录至少两次读数，取所有读数的 平均值，作为孔点的米测温值。
7. 根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：采用所述十字交叉法测温时，在水平 方向上以2米为间距布置水平测温线，并以lm为间距在测温线上布置测温点，找到最高温 度点。
8. 根据权利要求7所述的确定方法，其特征在于：所述方法还包括以所述最高温度点 为中心，沿坚直方向，以lm为间距布置测温点。
9. 根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：对于情况复杂的测温点，所述十字交 叉法还包括放射型增加测温点以确保测量的准确度。
10. 根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于：所述确定方法还包括用特制耐火材 料制作定位桩，所述定位桩上标有着火点位置、范围、最高温度等数据。
【文档编号】G01N25/12GK104155330SQ201410342887
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】赵平, 马亚云, 高彦波, 谭德远, 樊蓓莉, 郭宏凯, 王婉清, 翟鹏辉, 邢萌萌, 蔡飞, 安永兴 申请人:北京东方园林股份有限公司