[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

说明书

一种煤层群多层采空区立体自燃危险区域判定方法，属于煤自燃火灾防治领域。该方法为：采集各煤层煤样，以程序升温氧化实验，分别确定下部煤层煤样初次氧化、上部煤层煤样二次氧化的临界氧气浓度；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、中位和下位；以高位钻孔与束管监测相结合，实现上位、中位、下位采空区气体参数的同步监测；由实验得到的临界氧气浓度指标与现场综合实测参数，确定煤层群上、中、下位采空区的立体自燃危险区域分布范围。该方法对煤层群多层采空区域的划分更加全面、合理，煤自燃危险性判定指标更加精细、准确，实用性与可操作性强，对煤层群自燃火灾针对性、有效防治具有重要指导意义。

技术领域

本发明属于煤自燃火灾防治技术领域，特别是涉及一种煤层群多层采空区立体自燃危险区域判定方法。

背景技术

煤层开采过程中，顶板岩层垮落形成采空区，且受煤岩赋存条件、回采工艺等因素的影响，采空区内往往留有一定厚度的遗煤，在漏风供氧条件下，遗煤容易出现自然发火现象。传统单一煤层开采的采空区遗煤自燃危险区域判定，一般是通过埋设束管监测采空区氧气浓度、温度等因素，以行业公认的划分指标值进行自燃危险区域判定，而上述判定方法并不适用于易自燃煤层群开采条件。

煤层群上部煤层开采过程中，采空区遗煤经历缓慢氧化过程；在下部煤层开采时，上部采空区再次形成漏风供氧，遗煤再次经历氧化过程，即二次氧化。此时，上部采空区遗煤的氧化自燃特性与初次氧化的遗煤相比，发生部分改变，采用初次氧化遗煤的自燃危险区域判定指标具有一定的误差。同时，现有的自燃危险区域判定方法侧重于单一煤层采空区的自燃危险区域划分，没有从煤层群多层采空区立体角度分析自燃危险区域的分布规律，且氧气浓度、温度等参数测试方法难以适用于多层采空区立体空间条件，技术局限性十分明显。

发明内容

本发明针对传统技术方法存在的问题，目的在于提供一种煤层群多层采空区立体自燃危险区域判定方法，旨在通过煤体初次氧化、二次氧化特性实验与现场综合实测相结合的手段，给出多层采空区立体自燃危险区域的精准判定方法，指导易自燃煤层群多层采空区遗煤自然发火的针对性防治。该方法对煤层群多层采空区域的划分更加全面、合理，煤自燃危险性判定指标更加精细、准确，实用性与可操作性强，对于煤层群自燃火灾的针对性、有效防治具有重要指导意义。

本发明的一种煤层群多层采空区立体自燃危险区域判定方法，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；

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。

所述的步骤S1中，采集的煤样由多层塑料薄膜密封包装，运输至实验室，旋磨至粒度＜1mm，进行煤样程序升温氧化实验。