一种煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法技术

本发明专利技术公开了一种煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法，包括测定石门密闭区煤体产生CO的临界温度及石门密闭区环境pH值、选取监测化合物、布置监控区域、石门密闭区煤自然发火监控等步骤。本发明专利技术通过对石门密闭区内部布置在煤层低温氧化期即可分解而产生非空气成分气体的监测化合物，该监测化合物分解产生的气体作为煤在低温氧化期氧化的指标性气体，根据指标性气体的分解量判断石门密闭区外部的采空区煤体是否存在自然发火的风险，实现提前预警，并可以及时对微小火情进行控制及扑灭，遏制煤自然发火，避免自燃事故的发生、降低安全隐患，特别适用于特厚倾斜煤层分层开采的无人值守的石门密闭区进行火灾监控。

A coal spontaneous combustion monitoring method in Crosscut closed area of coal slicing mining

【技术实现步骤摘要】
一种煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法
本专利技术涉及一种煤自然发火监控方法，具体是一种适用于特厚倾斜煤层分层开采时石门密闭区煤自然发火监控方法，属于煤矿安防

技术介绍
煤矿井下说的石门就是在一条主要运输大巷两侧，开有通往采区、轨道上下山、运输车场等的联络巷道，通常是在岩层中开凿的、不直通地面、与煤层走向垂直或斜交的岩石平巷。由于倾斜煤层通常具有构造复杂、断层和褶曲多的特点，且因煤层倾角的原因造成倾斜煤层顶板压力具有垂直作用于支架或煤柱上的分力和沿倾斜方向的分力，煤层开采后，煤层顶、底板都有可能沿倾斜方向滑动垮落，支架稳定性差、易发生扭曲，工作面支护工作的难度大，因此针对特厚倾斜煤层的开采，通常采用分层开采的方式。分层开采过程中，当工作面跨过石门时，通常对石门及一定的跨采范围内的石门煤层8不进行放顶开采，同时如图1所示，需对该分层段的石门构筑密闭墙6形成石门密闭区、并在石门密闭区内构筑假顶进行支护，在构筑假顶时通常采用木垛7进行支撑。由于这种工艺的特殊性，在第二分层开采时，采动应力变化会对上一分层的石门煤层8产生较大扰动，易使上一分层的石门煤层8产生裂缝导致石门密闭区漏风，煤层热量积聚的情况下极易发生煤自然发火、进而导致自燃事故。而由于密闭墙6的构筑造成无法直观发现石门密闭区煤自然发火的情况，通常是在自燃事故已经发生后才发现并通过预埋注浆管路进行扑灭，这种事后处理的方式不仅会造成资源浪费，而且存在极大的安全隐患。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法，能够实时监控煤层热量积聚的情况，并及时遏制煤自然发火，避免自燃事故的发生、降低安全隐患，特别适用于特厚倾斜煤层分层开采的无人值守的石门密闭区进行火灾监控。为实现上述目的，本煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法具体包括以下步骤：a)测定石门密闭区煤体产生CO的临界温度及石门密闭区环境pH值：在构筑石门密闭墙前对石门密闭区内的煤体进行采样，通过程序升温实验装置对煤体采样样本进行测定，得到石门密闭区煤体产生CO的临界温度，通过pH值检测装置对石门密闭区内进行测定，得到石门密闭区环境对应的pH值；b)选取监测化合物：根据步骤a)的测定数值，选取可分解产生气体、且理论分解温度低于石门密闭区煤体产生CO的临界温度的化合物，并将化合物在模拟石门密闭区环境pH值的环境下进行升温测试，得到化合物在石门密闭区环境下的具体分解温度，选择具体分解温度低于石门密闭区煤体产生CO的临界温度的化合物作为监测化合物；c)布置监控区域：用石门密闭区监控系统布置石门密闭区，石门密闭区监控系统包括监测化合物施加部分、气体占比检测部分和主动降温控制部分，将监测化合物通过监测化合物施加部分施加在石门密闭区内，将气体占比检测部分的检测端置入在石门密闭区内，将主动降温控制部分的降温介质输入管均布设置在石门密闭区内，最后构筑密闭墙；d)石门密闭区煤自然发火监控：构筑密闭墙后即通过气体占比检测部分对石门密闭区内的气体占比进行检测，得到监测化合物分解后产生的气体的初始占比；监测化合物施加部分按照设定周期持续向石门密闭区内施加监测化合物，气体占比检测部分按照设定周期持续检测；当监测化合物分解后产生的气体的实时占比达到初始占比的设定倍数后，启动主动降温控制部分对石门密闭区内的煤层进行主动降温处理。作为本专利技术的进一步改进方案，步骤d)中，当监测化合物分解后产生的气体的实时占比达到初始占比的1.1～1.5倍后，启动主动降温控制部分对石门密闭区内的煤层进行主动降温处理。作为本专利技术的进一步改进方案，步骤c)中，将监测化合物均布施加在石门密闭区的内表面上。作为本专利技术的一种实施方式，步骤b)中，可分解产生气体、且理论分解温度低于石门密闭区煤体产生CO的临界温度的化合物是碳酸氢铵、碳酸铵、亚硫酸铵中的一种或几种。作为本专利技术的一种实施方式，石门密闭区监控系统的气体占比检测部分是束管监测装置。作为本专利技术的一种实施方式，石门密闭区监控系统的主动降温控制部分包括预埋在石门密闭区内的注浆管路，通过注浆的方式实施主动降温。作为本专利技术的进一步改进方案，石门密闭区监控系统还包括阻燃布，阻燃布定位贴靠在石门密闭区的内表面上；主动降温控制部分包括多根导热纤维，多根导热纤维伸入至石门密闭区内、并均布贴合布置在石门密闭区的内表面上，且导热纤维通过阻燃布定位，导热纤维通过设置在密闭墙上的套管引出至石门密闭区外部，导热纤维没入降温介质内，通过降温介质对导热纤维的降温实现对石门密闭区内温度的降温控制。作为本专利技术的进一步改进方案，石门密闭区监控系统还包括填料箱和泵组，阻燃布均布贴合布置在石门密闭区的内表面上，填料箱设置在石门密闭区外部、包括监测化合物施加箱和降温介质施加箱，泵组设置在石门密闭区外部、包括监测化合物施加泵和降温介质施加泵，监测化合物施加泵与监测化合物施加箱连接，降温介质施加泵与降温介质施加箱连接；主动降温控制部分的降温介质输入管是与导热纤维数量配合的耐火软管，耐火软管套接在导热纤维的端部，耐火软管通过设置在密闭墙上的套管引出至石门密闭区外部，耐火软管通过阀组分别与监测化合物施加泵和降温介质施加泵连接，通过耐火软管向石门密闭区内部输送监测化合物或降温介质。作为本专利技术的进一步改进方案，主动降温控制部分包括主动降温控制器，导热纤维上设有温度传感器，主动降温控制器分别与温度传感器电连接，主动降温控制器分别与监测化合物施加泵和降温介质施加泵电连接；当某一根导热纤维上的温度传感器反馈的温度超过设定为温度时，主动降温控制器控制对应的降温介质施加泵启动，降温介质通过该导热纤维所在的耐火软管对该导热纤维所处的位置进行局部降温。作为本专利技术的进一步改进方案，石门密闭区监控系统还包括集中电控部分，集中电控部分包括中央处理器，中央处理器分别与监测化合物施加部分、气体占比检测部分和主动降温控制部分电连接，通过中央处理器进行自动控制。与现有技术相比，本煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法通过对石门密闭区内部布置在煤层低温氧化期即可分解而产生非空气成分气体的监测化合物，该监测化合物分解产生的气体作为煤在低温氧化期氧化的指标性气体，指标性气体量持续增大即说明煤体在积聚热量，可根据指标性气体的分解量判断石门密闭区内的煤体是否存在自然发火的风险，实现提前预警，并可以及时对微小火情进行控制及扑灭，遏制煤自然发火，避免自燃事故的发生、降低安全隐患，特别适用于特厚倾斜煤层分层开采的无人值守的石门密闭区进行火灾监控。附图说明图1是倾斜煤层分层开采的石门密闭区的结构示意图；图2是本专利技术石门密闭区监控系统一种实施方式的结构示意图。图中：1、阻燃布，2、导热纤维，3、耐火软管，4、填料箱，5、泵组，6、密闭墙，7、木垛，8、石门煤层。具体实施方式本专利技术提供了一种煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法，旨在通过向石门密闭区内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/na)测定石门密闭区煤体产生CO的临界温度及石门密闭区环境pH值：/n在构筑石门密闭墙(6)前对石门密闭区内的煤体进行采样，通过程序升温实验装置对煤体采样样本进行测定，得到石门密闭区煤体产生CO的临界温度，通过pH值检测装置对石门密闭区内进行测定，得到石门密闭区环境对应的pH值；/nb)选取监测化合物：/n根据步骤a)的测定数值，选取可分解产生气体、且理论分解温度低于石门密闭区煤体产生CO的临界温度的化合物，并将化合物在模拟石门密闭区环境pH值的环境下进行升温测试，得到化合物在石门密闭区环境下的具体分解温度，选择具体分解温度低于石门密闭区煤体产生CO的临界温度的化合物作为监测化合物；/nc)布置监控区域：/n用石门密闭区监控系统布置石门密闭区，石门密闭区监控系统包括监测化合物施加部分、气体占比检测部分和主动降温控制部分，将监测化合物通过监测化合物施加部分施加在石门密闭区内，将气体占比检测部分的检测端置入在石门密闭区内，将主动降温控制部分的降温介质输入管均布设置在石门密闭区内，最后构筑密闭墙(6)；/nd)石门密闭区煤自然发火监控：/n构筑密闭墙(6)后即通过气体占比检测部分对石门密闭区内的气体占比进行检测，得到监测化合物分解后产生的气体的初始占比；监测化合物施加部分按照设定周期持续向石门密闭区内施加监测化合物，气体占比检测部分按照设定周期持续检测；当监测化合物分解后产生的气体的实时占比达到初始占比的设定倍数后，启动主动降温控制部分对石门密闭区内的煤层进行主动降温处理。/n...

【技术特征摘要】
1.一种煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a)测定石门密闭区煤体产生CO的临界温度及石门密闭区环境pH值：
在构筑石门密闭墙(6)前对石门密闭区内的煤体进行采样，通过程序升温实验装置对煤体采样样本进行测定，得到石门密闭区煤体产生CO的临界温度，通过pH值检测装置对石门密闭区内进行测定，得到石门密闭区环境对应的pH值；
b)选取监测化合物：
根据步骤a)的测定数值，选取可分解产生气体、且理论分解温度低于石门密闭区煤体产生CO的临界温度的化合物，并将化合物在模拟石门密闭区环境pH值的环境下进行升温测试，得到化合物在石门密闭区环境下的具体分解温度，选择具体分解温度低于石门密闭区煤体产生CO的临界温度的化合物作为监测化合物；
c)布置监控区域：
用石门密闭区监控系统布置石门密闭区，石门密闭区监控系统包括监测化合物施加部分、气体占比检测部分和主动降温控制部分，将监测化合物通过监测化合物施加部分施加在石门密闭区内，将气体占比检测部分的检测端置入在石门密闭区内，将主动降温控制部分的降温介质输入管均布设置在石门密闭区内，最后构筑密闭墙(6)；
d)石门密闭区煤自然发火监控：
构筑密闭墙(6)后即通过气体占比检测部分对石门密闭区内的气体占比进行检测，得到监测化合物分解后产生的气体的初始占比；监测化合物施加部分按照设定周期持续向石门密闭区内施加监测化合物，气体占比检测部分按照设定周期持续检测；当监测化合物分解后产生的气体的实时占比达到初始占比的设定倍数后，启动主动降温控制部分对石门密闭区内的煤层进行主动降温处理。


2.根据权利要求1所述的煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法，其特征在于，步骤d)中，当监测化合物分解后产生的气体的实时占比达到初始占比的1.1～1.5倍后，启动主动降温控制部分对石门密闭区内的煤层进行主动降温处理。


3.根据权利要求1所述的煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法，其特征在于，步骤c)中，将监测化合物均布施加在石门密闭区的内表面上。


4.根据权利要求1所述的煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法，其特征在于，步骤b)中，可分解产生气体、且理论分解温度低于石门密闭区煤体产生CO的临界温度的化合物是碳酸氢铵、碳酸铵、亚硫酸铵中的一种或几种。


5.根据权利要求1所述的煤炭分层开采的石门密闭区煤自然发火监控方法，其特征在于，石门密闭区监控系统的气体占比检测部分是束管...

【专利技术属性】
技术研发人员：石福泰，刘志文，史建设，李文涛，傅琦，王志宇，
申请(专利权)人：甘肃华亭煤电股份有限公司东峡煤矿，中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62