一种煤矿回风隅角CO来源辨识方法

本发明涉及煤矿生产安全，具体涉及一种煤矿回风隅角co来源辨识方法。

背景技术：

1、煤矿开采过程中，工作面回风隅角时常需要监测co的浓度，由于不同的煤质与采掘活动，回风隅角co经常发生浓度超限现象。而回风隅角处co被广泛用于监测采空区自燃发火的指标性气体，即通过co气体浓度来判断采空区内煤炭自燃发火温度。

2、但由于矿井条件复杂，工作面风流多源多汇，不同生产条件下的煤炭发火自燃浓度受到较大干扰，经常导致自燃浓度判断不准确，回风隅角co浓度处于超限状态，但采空区内并未发生自燃的现象。由于自燃判断不准确导致的报警直接引起煤矿的经济损失，这一问题导致煤矿开采过程中的安全生产及管理工作变得更直接加复杂。因此，知悉回风隅角co的主要来源，准确预测co浓度直接影响煤矿正常生产效益。为了解决上述问题，本发明提出一种煤矿回风隅角co来源辨识方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种煤矿回风隅角co来源辨识方法以解决背景技术中所提出的问题。本发明从多源多汇的角度出发，回风隅角co受到多种煤矿开采活动的影响，对于co的研究主要从研究区煤炭自燃特性参数出发，利用束管监测系统，整合采空区光纤测温技术，确定采空区气体分布情况及温度变化，针对开采活动进行回风隅角co来源辨识。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种煤矿回风隅角co来源辨识方法，包括如下步骤：

4、s1、获取当前研究区煤层工作面的煤体参数及矿井参数；

5、s2、获取研究区煤层工作面的新鲜煤样，进行程序升温实验得到煤自燃过程中不同气体浓度随温度变化规律，进行煤样常温氧化实验得到煤样在常温下co生成速率，进行原生co解吸实验得到研究区煤层原生赋存的co量；

6、s3、在采空区回风侧与进风侧预埋束管监测采空区的气体分布，并在管道内铺设测温光纤，连接光纤测温系统，并随着工作面推进同步移动，得到采空区内实时温度变化；

7、s4、在研究区工作面利用单元法测定采空区漏风量，确定工作面漏入采空区的风量与采空区漏回工作面的风量，得到工作面与采空区内部交换风量；

8、s5、现场连续监测不同生产活动下的回风隅角处co浓度，整理数据进行对比，进一步获取回风隅角co的主要来源与占比；

9、s6、整合s2～s5所述的操作，构建得到煤矿回风隅角co来源辨识方法，并可构建回风隅角co浓度预测模型，进行定量计算。

10、优选地，s1中所述煤层工作面的煤体参数及矿井参数通过收集研究区现有的开采条件研究报告获得，所述采空区煤体参数可以包括采空区遗煤粒径、环境温度、孔隙率等参数。所述矿井参数可以包括煤种、煤层埋深、煤层厚度、煤层倾角、煤层自燃倾向性、煤层平均厚度、工作面尺寸信息、工作面配风量、燃油作业车辆运行数量等参数。

11、优选地，所述s2具体通过如下方式进行：

12、s2.1、程序升温使用需将新鲜煤样送至实验室，利用程序升温系统设置升温速率并加热至200℃，采集气样并分析得到升温过程中的气体成分和浓度。

13、s2.2、常温氧化实验需采集新鲜煤样，将煤样制备成不同粒度的样品，使用煤样罐密封，将样品静置在反应器中一定时间，通过一氧化碳传感器和氧气传感器，监测反应器中两种气体的变化情况，得出不同粒径煤样在常温状态氧化生成co速率。

14、s2.3、原生co解吸实验需使用钻孔方式采集煤层深部的新鲜煤粉，装入煤样罐解吸测定仪测定煤样累积co解吸总量，将解吸测定后的煤样连同煤样罐送实验室测定其残存co量，最后计算出煤层原生co含量。

15、优选地，s3中所述束管监测和测温光纤系统具体通过如下方式进行：

16、束管与测温光纤穿过保护钢管，随着工作面推移埋入采空区内部，并通过连续监测整理得出采空区回风侧与进风侧的气体分布情况，以及采空区内实时温度变化。

17、优选地，s4中所述利用单元法测定采空区漏风量具体通过如下方式进行：

18、测量工作面巷道及切眼尺寸，沿巷道设置若干个测点，采用风速表测量测点风速，整理数据得出工作面风量分布情况，并计算采空区漏风情况。

19、优选地，s5中所述监测不同生产活动下的回风隅角co浓度具体包括如下内容：

20、①分别测量检修期间与开采期间回风隅角co浓度；

21、②测量不同数量燃油车辆进出工作面时回风隅角co浓度；

22、③测量井下爆破前后回风隅角co浓度。

23、与现有技术相比，本发明提供了一种煤矿回风隅角co来源辨识方法，具备以下有益效果：

24、本发明通过现场监测与实验室实验相结合，以多源多汇的角度，掌握矿区工作面回风隅角co的主要来源与涌出规律，可以解决煤矿行业针对回风隅角co浓度超限但采空区内部未发生自燃的问题，提供更加贴合煤矿现场实际的回风隅角安全预警浓度。同时，通过定量计算回风隅角co来源浓度，回风隅角检测到co时，可以对照计算数据，准确掌握采空区内是否发生自燃现象，帮助矿区采取更加合理的采空区防灭火措施。

技术特征：

1.一种煤矿回风隅角co来源辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种煤矿回风隅角co来源辨识方法，其特征在于，s1中所述煤层工作面的煤体参数及矿井参数通过收集研究区现有的开采条件研究报告获得，所述煤体参数包括但不限于采空区遗煤粒径、环境温度、孔隙率；所述矿井参数包括但不限于煤种、煤层埋深、煤层厚度、煤层倾角、煤层自燃倾向性、煤层平均厚度、工作面尺寸信息、工作面配风量、燃油作业车辆运行数量。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿回风隅角co来源辨识方法，其特征在于，所述s2具体通过如下方式进行：

4.根据权利要求1所述的一种煤矿回风隅角co来源辨识方法，其特征在于，s4中所述利用单元法测定采空区漏风量具体通过如下方式进行：

5.根据权利要求1所述的一种煤矿回风隅角co来源辨识方法，其特征在于，s5中所述监测不同生产活动下的回风隅角co浓度具体包括如下内容：

技术总结
本发明公开了一种煤矿回风隅角CO来源辨识方法，属于煤矿生产安全技术领域；本发明从多源多汇的角度出发，回风隅角CO受到多种煤矿开采活动的影响，对于CO的研究主要从研究区煤炭自燃特性参数出发，利用束管监测系统，整合采空区光纤测温技术，确定采空区气体分布情况及温度变化，针对开采活动进行回风隅角CO来源辨识。本发明可以解决煤矿行业针对回风隅角CO浓度超限但采空区内部未发生自燃的问题，提供更加贴合煤矿现场实际的回风隅角安全预警浓度。同时能够准确掌握采空区内是否发生自燃现象，帮助矿区采取更加合理的采空区防灭火措施。

技术研发人员：孙英峰,王程煕,朱帅鹏,王辉,季长江,陈召英,王启飞
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12