[发明专利]一种煤矿采空区瓦斯燃烧应急处理系统及方法

权利要求书

1.一种煤矿采空区瓦斯燃烧应急处理系统的使用方法，其特征在于：系统包括回采工作面上隅角的气体监测装置I（1）、回采工作面上部的气体监测装置II（2）、工作面下隅角的气体监测装置III（3）、工作面回风顺槽上的气体监测装置气体监测装置IV（4）、气体监测装置V（5）和气体监测装置VI（6）、工作面运输顺槽的气体监测装置VII（7）、采区总回风巷的气体监测装置VIII（13）和回采工作面采空区瓦斯抽放钻孔管道的气体监测装置IX（15）；

还包括回采工作面上隅角的温度传感器I（8）、回采工作面下隅角的温度传感器II（9）、回采工作面回风顺槽的温度传感器III（10）、和采区总回风巷的温度传感器IV（14）；

各监测装置信号输出终端设置在煤矿应急指挥中心，回采工作面安装防爆型声光报警装置；

回采工作面邻近采空区的采空区密闭墙内设有平行于巷道铺设的预留管；

使用方法包括以下步骤，

S100～回采工作面采空区发生瓦斯燃烧时，所有的气体及温度传感器将气体及温度异常信号传输至煤矿应急指挥中心各监测装置信号输出终端，信号输出终端根据煤矿各气体允许浓度安全阈值发出超限报警，同时反馈至井下回采工作面声光报警系统，通知人员撤离至安全地点；

S200～根据时间序列分析传感器异常起始点及其变化趋势和同一时间不同位置传感器气体及温度梯度两个维度对火源点和供氧通道进行溯源确定；

S300～对火源点供氧通道进行应急处置，采取有效的控风措施，供氧通道应急密闭，同时密切观测气体和温度监测装置信号变化；

S400～对密闭预留CO₂加注口通过地面CO₂加注装置进行负压加注，同时通过煤矿采空区预留瓦斯抽放钻孔、邻近采空区密闭预留管以及采空区裂隙发育带向采空区正压加注CO₂；

S500～持续观测回采工作面各气体及温度传感器信号，动态监测SF₆气体浓度梯度确定火源点供氧通道供氧权重，及时调整CO₂加注路线及加注流量；

S600～持续观测各气体及温度监测装置信号变化，若CO、C₂H₂指标性气体浓度无明显下降时，返回步骤S200，重新寻找火源点及供氧通道，动态调整应急处置措施；

S700～当回采工作面CO 浓度出现下降，并呈现稳定的下降趋势直到稳定在0ppm ，回风顺槽、运输顺槽及各邻近巷道内气体监测装置CO 浓度都稳定在0ppm，回采工作面上隅角的温度传感器I（8）监测温度稳定在10℃～11.2℃区间，下隅角的温度传感器II（9）监测温度稳定在6.8℃～8℃区间，回风顺槽温度传感器III（10）监测温度稳定在8.7℃左右时，停止CO₂加注；

S800～停止CO ₂加注后，密切关注气体及温度监测装置动态变化，避免瓦斯复燃。

2.根据权利要求1所述的煤矿采空区瓦斯燃烧应急处理系统的使用方法，其特征在于：所述的步骤S200采取以下方法，将所有的气体及温度传感器数据进行整合，横坐标为时间轴，纵坐标为气体浓度或温度值，各测点位置的气体浓度或温度为一组数据，每隔1秒钟更新一次数据，气体浓度或温度异常数据出现时间所在位置点为重点溯源点，气体浓度或温度变化梯度较大的位置区域起始点为重点溯源点，并在此过程连续监测各气体及温度变化曲线。

3.根据权利要求2所述的煤矿采空区瓦斯燃烧应急处理系统的使用方法，其特征在于：所述步骤S500中，加注开始后密切监测回采工作面气体浓度传感器信号，绘制动态曲线，SF₆气体浓度以时间为横坐标，气体浓度为纵坐标，分析浓度变化，SF₆气体浓度较大的时间段为火源点供氧权重较大通道，继而根据浓度梯度大小，通过加注口流量控制阀门调节各加注通道加注流量。

4.根据权利要求3所述的煤矿采空区瓦斯燃烧应急处理系统的使用方法，其特征在于：在进行步骤S200的同时调度应急储备液态CO₂，CO₂加注装置进入工作状态，并在CO ₂气体加注过程中混入流量为4L/min 的SF₆气体。