[发明专利]基于统计学的采空区煤自燃预警气体比值指标的判定方法

说明书

本发明公开了一种基于统计学的采空区煤自燃预警气体比值指标的判定方法，包括以下步骤：选择若干组气体比值，对其变化曲线进行并置拟合，得到拟合方程；然后将特征温度代入拟合方程，得到若干数据组(特征温度，气体比值)；对相同特征温度下的气体比值进行正态化处理，以中位数或均值表征相同特征温度对应的气体比值，即得到煤自燃预警指标的临界值；最后对不同特征温度下的临界值进行差异性检验，验证指标的有效性。本发明首次统一了常用的不同气体比值预警指标，大大地简化了煤自燃预警数据处理过程，提高了预警效率。

技术领域

本发明涉及采空区煤自燃预警领域，具体涉及一种基于统计学的采空区煤自燃预警气体比值指标的判定方法。

背景技术

在煤矿井下，煤自燃是影响工作面安全回采的灾害之一，其中，采空区是煤自燃频发区域。如何做好采空区煤自燃预警是防治煤自燃灾害的关键问题。

煤自燃会释放多种气体，如CO，CO₂，C₂H₄，C₂H₆等，同时煤自燃过程中会解析一定量的CH₄。气体的释放与煤自燃程度紧密相关：如低温时CO开始出现，并且贯穿于整个氧化过程中，C₂H₄是煤进入快速氧化阶段的标志，C₂H₂的出现表示煤进入高温燃烧阶段。因此，掌握煤自燃过程中气体的变化规律对煤自燃至关重要。

由于受采动、通风等影响较大，单一气体预警的可信度降低，为了提高预警的精度，提出了利用比值法进行煤自燃预警。在实际应用中，如何选择合适的气体比值作为预警指标尚未统一，因此，目前气体比值法的实际应用较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于统计学原理的采空区煤自燃预警气体比值指标的判定方法，预警效率高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：基于统计学原理的采空区煤自燃预警气体比值指标的判定方法，包括以下步骤：

步骤一、选择若干组不同地区煤样，分别进行煤低温绝热氧化实验，得到不同指标气体浓度与煤温的变化曲线；

步骤二、选择若干组气体浓度比值，对其变化曲线进行多项式并置拟合，得到拟合方程；

步骤三、分别将煤自燃特征温度和拟合方程的对称轴对应的温度代入拟合方程，得到若干数据组，记为(特征温度，气体浓度比值)；对数据组进行数据简化处理；

步骤四、对不同特征温度下的临界值进行差异性检验，验证指标的有效性；

步骤五、对相同特征温度下的气体比值进行正态化检验，以中位数或平均值表征相同特征温度对应的气体比值，即得到煤自燃预警指标的临界值。

优选的，步骤一中，所述指标气体为CO、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈。

优选的，步骤二中，所述气体浓度比值为

优选的，步骤三中，所述煤自燃特征温度是：120℃，158℃，204℃，285℃。

进一步地，步骤四中，先对数据进行正态化检验，对于不符合正态化的数据进行正态化处理，然后用中位数或均值表征相同特征温度对应的气体比值。