本發(fā)明涉及煤礦采空區(qū)火災(zāi)防治，具體涉及煤礦采空區(qū)煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分的方法。

背景技術(shù)：

1、煤礦智能化對(duì)促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)煤炭高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。工作面在回采的過(guò)程中，在通風(fēng)系統(tǒng)的帶動(dòng)作用下，風(fēng)流會(huì)通過(guò)工作面液壓支架間隙流入采空區(qū)，與采空區(qū)內(nèi)一定厚度的浮煤發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)熱積熱導(dǎo)致采空區(qū)煤發(fā)生自燃火災(zāi)，又由于采空區(qū)屬于黑箱體，使得工作人員無(wú)法進(jìn)入其空間進(jìn)行具體操作。目前，各煤炭企業(yè)在指導(dǎo)采空區(qū)煤自燃防治方面的常規(guī)做法，即：劃分采空區(qū)“三帶”：散熱帶、氧化帶和窒息帶。

2、但隨著煤礦智能化的普及，采空區(qū)三帶在智能化劃分方面存在以下問(wèn)題：

3、第一、傳統(tǒng)的采空區(qū)三帶往往采用人工取樣分析的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)三帶氣體的連續(xù)性監(jiān)測(cè)，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)在智能化的監(jiān)測(cè)的需求。

4、第二、傳統(tǒng)的采空區(qū)“三帶”因受采空區(qū)頂板壓力作用，致使束管時(shí)常被壓斷，采空區(qū)三帶的數(shù)據(jù)不連續(xù)，使得采空區(qū)煤自燃三帶劃分只能人為干預(yù)劃分。

5、第三、以往專利只討論了采空區(qū)三帶劃分指標(biāo)，但并沒(méi)有給出如何在智能化方面實(shí)現(xiàn)采空區(qū)三帶自動(dòng)化劃分的具體方法。

6、為解決以上問(wèn)題，亟需一套能滿足現(xiàn)代煤礦智能化采空區(qū)煤自燃動(dòng)態(tài)三帶可視化劃定的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明供一種煤礦采空區(qū)煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分的方法，根據(jù)采空區(qū)內(nèi)的氧氣濃度，自動(dòng)生成采空區(qū)三帶，為采空區(qū)煤自然發(fā)火預(yù)警提供實(shí)時(shí)的識(shí)別意義。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、煤礦采空區(qū)煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分的方法，具體包括以下步驟：

4、步驟一：在采空區(qū)的進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷布置若干個(gè)束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)；

5、在進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷沿著工作面走向方向等距離設(shè)置束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)；

6、步驟二：在采空區(qū)建立第一坐標(biāo)系，確定每個(gè)束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)、工作面進(jìn)風(fēng)巷端回采和工作面回風(fēng)巷端回采在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

7、所述在采空區(qū)建立第一坐標(biāo)系具體為：設(shè)定工作面走線長(zhǎng)為a，工作面長(zhǎng)度為y，以采空區(qū)切眼線與進(jìn)風(fēng)巷線的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)o，將從坐標(biāo)原點(diǎn)沿著工作面走向方向作為x軸，將從坐標(biāo)原點(diǎn)沿著工作面傾向方向作為y軸；

8、步驟三：建立束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)與工作面之間的相對(duì)位置關(guān)系；

9、建立工作面進(jìn)風(fēng)巷端回采與進(jìn)風(fēng)巷的束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，如下公式所示：

10、x進(jìn)=|md-mi|，md＞mi

11、其中，x進(jìn)為工作面進(jìn)風(fēng)巷端回采與進(jìn)風(fēng)巷的束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離，mi為進(jìn)風(fēng)巷的束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的橫坐標(biāo)，i為進(jìn)風(fēng)巷的束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的編號(hào)，md為工作面進(jìn)風(fēng)巷端回采的橫坐標(biāo)；

12、建立工作面回風(fēng)巷端回采與回風(fēng)巷的束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，如下公式所示：

13、x回=|md-mi|，md＞mi

14、其中，x回為工作面回風(fēng)巷端回采與回風(fēng)巷的束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離，mi為回風(fēng)巷的束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的橫坐標(biāo)，i為回風(fēng)巷的束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的編號(hào)，md為工作面回風(fēng)巷端回采的橫坐標(biāo)；

15、步驟四：對(duì)每個(gè)束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置處進(jìn)行氣體成分及含量分析，生成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表；所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表中包括束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)、束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)與工作面之間的相對(duì)距離和束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置處的氣體成分及濃度；

16、步驟五：構(gòu)建第二坐標(biāo)系，并根據(jù)步驟三的束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)與工作面的相對(duì)位置關(guān)系將每個(gè)束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到第二坐標(biāo)系；

17、所述構(gòu)建第二坐標(biāo)系具體為：以工作面進(jìn)風(fēng)端頭為坐標(biāo)原點(diǎn)p，以從坐標(biāo)原點(diǎn)p沿著工作面走向相反方向作為x2軸方向，以從坐標(biāo)原點(diǎn)p沿著工作面傾向方向作為y2軸方向，重新構(gòu)建坐標(biāo)系，得到第二坐標(biāo)系；

18、步驟六：根據(jù)氣體濃度及束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)進(jìn)行采空區(qū)三帶的劃分；

19、根據(jù)每個(gè)束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氣體濃度，確定具有相同氣體濃度的束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，生成連接這些坐標(biāo)的線條，得到采空區(qū)氣體濃度等值線圖并按照設(shè)定的濃度標(biāo)準(zhǔn)劃分為三個(gè)區(qū)域，包括窒息帶、氧化帶、散熱帶；

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果為：

21、本專利主要解決煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分難題，以往主要通過(guò)人工手繪或者通過(guò)計(jì)算機(jī)cad軟件進(jìn)行人工劃分，在煤礦智能化的大背景下，各大企業(yè)都對(duì)采空區(qū)自燃三帶的劃分提出了更高的要求，即在平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)煤自燃三帶的可視化自動(dòng)劃分，本方案主要針對(duì)此需求提出解決方案。主要通過(guò)第一坐標(biāo)確定采空區(qū)煤自燃監(jiān)測(cè)點(diǎn)與工作面之間的相對(duì)位置關(guān)系，通過(guò)改變坐標(biāo)原點(diǎn)和x軸的方向，再次建立第二坐標(biāo)系，?利用第一坐標(biāo)系中的相對(duì)空間距離關(guān)系，實(shí)現(xiàn)采空區(qū)煤自燃監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)入采空區(qū)多少米的習(xí)慣，從而實(shí)現(xiàn)煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分。

技術(shù)特征：

1.一種煤礦采空區(qū)煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦采空區(qū)煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分的方法，其特征在于，所述步驟一具體為：在進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷沿著工作面走向方向等距離設(shè)置束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦采空區(qū)煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分的方法，其特征在于，步驟二中所述在采空區(qū)建立第一坐標(biāo)系具體為：設(shè)定工作面走線長(zhǎng)為a，工作面長(zhǎng)度為y，以采空區(qū)切眼線與進(jìn)風(fēng)巷線的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)o，將從坐標(biāo)原點(diǎn)沿著工作面走向方向作為x軸，將從坐標(biāo)原點(diǎn)沿著工作面傾向方向作為y軸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦采空區(qū)煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分的方法，其特征在于，步驟三中所述束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)與工作面之間的相對(duì)位置關(guān)系包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦采空區(qū)煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分的方法，其特征在于，步驟五中所述構(gòu)建第二坐標(biāo)系具體為：以工作面進(jìn)風(fēng)端頭為坐標(biāo)原點(diǎn)p，以從坐標(biāo)原點(diǎn)p沿著工作面走向相反方向作為x2軸方向，以從坐標(biāo)原點(diǎn)p沿著工作面傾向方向作為y2軸方向，重新構(gòu)建坐標(biāo)系，得到第二坐標(biāo)系。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦采空區(qū)煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分的方法，其特征在于，所述步驟六具體為：根據(jù)每個(gè)束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氣體濃度，確定具有相同氣體濃度的束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，生成連接這些坐標(biāo)的線條，得到采空區(qū)氣體濃度等值線圖并按照設(shè)定的濃度標(biāo)準(zhǔn)劃分為三個(gè)區(qū)域，包括窒息帶、氧化帶、散熱帶。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種煤礦采空區(qū)煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分的方法，涉及煤礦采空區(qū)火災(zāi)防治技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)在采空區(qū)的進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷布置若干個(gè)束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在采空區(qū)建立第一坐標(biāo)系，確定每個(gè)束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)、工作面進(jìn)風(fēng)巷端回采和工作面回風(fēng)巷端回采在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；建立束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)與工作面之間的相對(duì)位置關(guān)系；對(duì)每個(gè)束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置處進(jìn)行氣體成分及含量分析，生成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表；構(gòu)建第二坐標(biāo)系并將每個(gè)束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)在第一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到第二坐標(biāo)系；根據(jù)氣體濃度及束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)在第二坐標(biāo)系下的坐標(biāo)進(jìn)行三帶的劃分，實(shí)現(xiàn)采空區(qū)煤自燃監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)入采空區(qū)多少米的習(xí)慣，從而實(shí)現(xiàn)煤自燃可視化動(dòng)態(tài)三帶自動(dòng)劃分。

技術(shù)研發(fā)人員：崔鑫峰,孟祥寧,梁忠秋,周睿,王睿德,任杰,于思淼,張曉曉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/4