[发明专利]一种煤层群多层采空区立体自燃危险区域判定方法

权利要求书

1.一种煤层群多层采空区立体自燃危险区域判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集煤层群上部和下部煤层的煤样，进行煤样程序升温氧化实验，以不同供氧条件下，煤样氧化产生的指标性气体参数变化曲线为依据，确定下部煤层的煤样发生初次氧化自燃的临界氧气浓度、上部煤层的煤样发生二次氧化自燃的临界氧气浓度；

其中，确定下部煤层的煤样发生初次氧化自燃的临界氧气浓度的方法为：分别通入体积浓度为12%、10%、8%、6%、4%的氧气，在不同供氧条件下进行多组程序升温氧化实验；具体实验过程：

(1)将旋磨好的下部煤层的煤样放入程序升温炉内，通入一定浓度氧气，从20℃开始升温至200℃，温度每上升10℃抽取一次气样，由气相色谱分析仪分析气样成分浓度；

(2)以C₂H₄作为指标性气体，监测通入不同氧气浓度条件下，C₂H₄气体首次出现时的温度，以温度为纵坐标、氧气浓度为横坐标，作出C₂H₄气体首次出现的温度与氧气浓度的关系曲线，分析随着氧气浓度降低对应的温度增加的突变点，该突变点对应的氧气浓度即确定为煤样发生初次氧化自燃的临界氧气浓度；

确定上部煤层的煤样发生二次氧化自燃的临界氧气浓度的方法为：对旋磨好的上部煤层的煤样进行程序升温二次氧化实验，具体过程为：

1)将旋磨好上部煤层的煤样放入程序升温炉内，通入体积浓度为21%的氧气，程序升温至120～170℃，停止加热，通入100%氮气，自然冷却至室温状态，完成初次氧化，然后排空氮气，分别通入体积浓度为12%、10%、8%、6%、4%的氧气，进行多组程序升温二次氧化实验；

2)分别进行不同氧气浓度的程序升温二次氧化实验，从20℃开始升温至200℃，温度每上升10℃抽取一次气样，由气相色谱分析仪分析气样成分浓度；

3)以C₂H₄作为指标性气体，监测通入不同氧气浓度条件下，C₂H₄气体首次出现时的温度，以温度为纵坐标、氧气浓度为横坐标，作出C₂H₄气体首次出现的温度与氧气浓度的关系曲线，分析随着氧气浓度降低对应的温度增加的突变点，该突变点对应的氧气浓度即确定为煤样发生氧化自燃的临界氧气浓度；

S2、根据煤层群赋存与实际开采的条件，分析确定下部煤层开采后导致上部煤层采空区遗煤的下移距离；

S3、以采空区遗煤所在高度位置为依据，将煤层群开采形成的多层采空区划分为：上位采空区、中位采空区与下位采空区；

S4、在下部煤层工作面的进风巷、回风巷中分别布置钻场，每个钻场内布置一组通向上位采空区的高位钻孔，通向上位采空区的高位钻孔终端与上位采空区连通，用于监测上位采空区的氧气浓度参数；

S5、在下部煤层工作面的邻近接续巷道内布置一个通向中位采空区的高位钻孔，通向中位采空区的高位钻孔终端与中位采空区连通，用于监测中位采空区的氧气浓度参数；

S6、在下部煤层采煤作业面向下位采空区的方向，布置多个采样头的束管，随采煤作业面的开采不断深入下位采空区，用于监测下位采空区氧气浓度参数；

S7、根据步骤S1实验结果与步骤S4、S5、S6综合实测参数，确定煤层群上位采空区、中位采空区和下位采空区形成的立体自燃危险区域分布范围；

具体为：

上位采空区自燃危险区域的判定指标为：C_SC₂，其中，C_S表示实测氧气浓度，C₂表示上部煤层煤样二次氧化自燃的临界氧气浓度，由实验确定；

中位采空区自燃危险区域的判定指标为：C_SC₂，其中，C_S表示实测氧气浓度，C₂表示上部煤层煤样二次氧化自燃的临界氧气浓度，由实验确定；

下位采空区自燃危险区域的判定指标为：C_f C_S C₁其中，C_f表示下位采空区散热区域与自燃危险区域划分的临界氧气浓度，具体取18%，C_S表示实测氧气浓度，C₁表示下部煤层煤样氧化自燃的临界氧气浓度，由实验确定。