文档介绍：该【隐蔽火源立体探测法在柳湾煤矿的应用 黄鹏鹏 】是由【妙玉】上传分享，文档一共【4】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【隐蔽火源立体探测法在柳湾煤矿的应用 黄鹏鹏 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。第卷第期煤炭技术
年月
doi:.
隐蔽火源立体探测法在柳湾煤矿的应用*
黄鹏鹏何启林李金亮陆伟
,,,
安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南
(,232001)
摘要柳湾矿井五盘区煤层周边小煤窑数量众多与煤层群立体交叉共存产生大量的废弃巷
:,
道与采空区互相连通导致矿井通风系统漏风严重而采空区又存在大量遗煤导致遗煤与空气中的
,,,
氧长时间接触充分氧化温度逐渐上升最终引起自然发火为确保矿井安全生产需要探明火区位
,。,
置实施有效的灭火措施针对小煤窑密布与煤层群立体交叉导致火源产生位置复杂的特点提出
,。,,
井上采用测氡法初探火源范围井下采用气体测定采空区漏风情况以测氡法圈定区域为依据
,SF6,
进行探火巷道掘进结合打钻热电偶探头测温精准定位实现了准确确定火区位置边界及规模解
,+,、,
决了柳湾矿井立体复杂火区精准探测的难题为实施科学精准灭火提供了坚实的基础
。。
关键词火源探测气体示踪测氡法热电偶探头测温
:;SF6;;
中图分类号文献标志码文章编号
:TD75:A:1008-8725(2022)08-088-04
ApplicationofStereoDetectionMethodofConcealedFireSourcein
LiuwanCoalMine
HUANGPengpeng,HEQilin,LIJinliang,LUWei
(SchoolofSafetyScienceandEngineering,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China)
Abstract:TherearemanysmallcoalminesaroundcoalseamsinWupanareaofLiuwanmineandthey
thegoaf,resultinginseriousairleakageinthemineventilationsystem,andthereisalargeamountof
leftcoalinthegoaf,whichleadstothefulloxidationtemperatureoftheleftcoalincontactwithoxygen
intheairforalongtime,
mineproduction,itisnecessarytofindoutthelocationoffireareaandimplementeffectivefire
,resultingin
firesourcepositioncomplexcharacteristics,putsforwardradonmeasurementmethodisusedtostudy
firerange,inoueundergroundgoafairleakage,adoptsSF6gasmeasurebasedonmeasuringradon
delineatedareasforfiredetectingdrivage,combinedwithdrilling+thermocoupleprobetemperature
measuringprecisionpositioning,itcanaccuratelydeterminethelocation,boundaryandscaleoffire
area,andsolvetheproblemofaccuratedetectionofthree-
solidfoundationfortheimplementationofscientificandaccuratefiresuppression.
Keywords:firedetection;SF6gastracer;radonmeasurementmethod;thermocoupleprobetomeasure
temperature
引言隐蔽性发火初期难以察觉且小煤窑与地面或周边
0,,
煤层自燃火灾是矿井的主要灾害之一根据相矿井巷道通常存在较多的角联漏风通道极易造成
,,
关资料在我国煤矿火灾中采空区遗煤火煤田火是火区蔓延等发现时火区已蔓延开来很难确定具体
,、,,
主要的类型其中采空区遗煤火在各大矿区最为常发火位置目前磁探法电阻率测定法测氡法红外
,。、、、
见采空区遗煤火发生通常是由于矿井与周边小煤热成像法热电偶测温法等是探测隐蔽火源的主流
。、
窑连通导致由于小煤窑通常是边挖掘边开采没有方法
,。
磁探法主要适用于探测煤田着火区域的火
任何设计对于矿井的地质结构情况不清楚导致在(1)
,源位置对于生产矿井自然发火火源探测并不适用
开采过程中遗煤多而小煤窑一旦发火具有很强的,,
,因为此方法对过火区才有明显反映但矿井自然发
,
安徽理工大学引进人才科研启动基金资助国家重点
*(13200459);火区域通常面积小时间短导致火区岩石磁性无明
研发计划项目国家自然科学,,
(2018YFC0807900;2018YFC0807906);
基金显变化不能准确定位火源
(51674178),。
88
第卷第期隐蔽火源立体探测法在柳湾煤矿的应用黄鹏鹏等
4108———,
电阻率测定法受到的影响因素较多如温度采用示踪气体检测五盘区地面废弃小井与井
(2)、SF6,
湿度地质构造等都会影响电阻率并不能准确的定下探火巷道漏风情况
、,。
位自燃火源点更适合用于煤炭的自燃预报释放点和采样点的选择
,。
红外热成像法的精度高通过对煤层表面温为了掌握五盘区地面漏风与井下漏风情况决
(3),,
度场的探测从而识别煤层内部是否存在火源对于定从探火巷道迎头钻孔点释放示踪气体接
,,OSF6,
火源位置的确定较为准确但此方法探测距离短对收地点分别设置在南上庄废弃小井口附近西翼进
。,、
于深度较深的生产矿井并不适用风巷西翼回风巷西翼运输巷共个取样点分别
。、、4,
同位素测氡法优点在于它简单易行几乎不为具体释放与接收地点如图所示
(4),A,B,C,D,1。
受地形影响且探测深度可达几百米探测精度高
,,。集中轨道巷
但影响因素较多导致氡气异常区域不能肯定为火
,
源位置
。
热电偶测温法使用的传感器结构简单性能▲
(5)、巷
风
可靠同时热电偶灵敏度较高具有较好的抗湿性回
。,、区
盘▲
抗氧化还原性适用于矿井潮湿的环境但通常传四
,。
感器数量较多人为布置较为麻烦西翼进风巷接收点
,。A
西翼运输巷接收点
每种探测方法都有其优缺点要根据矿井及其煤B
,西翼轨道巷接收点
层自然发火特点选择合适的探测火源方法柳湾煤矿C
。西翼回风巷
巷
巷
巷
巷
大
材
运
五盘区属于生产矿井且深度较深因此本次研究采用火
7
输
7
0
探
,0
4
运
4
翼
0迎头接收点
6
示踪气体方法确定五盘区煤体的漏风通道漏风西D
SF6、9南上庄废弃小井井口
地面释放点
量井上测氡初探圈定高温异常点范围井下探火巷道O
,、图五盘区示踪气体释放与接收示意图
打钻热电偶测温进行精探的方法综合探测1SF6
+。检测结果与分析
1试验结果如图所示西翼运输巷采样点在
柳湾矿井距离山西省孝义市城区矿井2,SF6
18km,示踪气体释放几分钟后就接收到示踪气体最
隶属于汾西矿业集团有限责任公司五盘区位于,SF6,
()。大浓度达且维持时间达说明漏风
2446×10-12,7h,
柳湾井田的东南部其中###煤层为主要开
,9、10、11路线较短漏风量大通过计算约为3
采煤层平均总厚可采煤层含系数,,133m/min。
。,%,2700
根据煤层自燃倾向性鉴定报告###煤层均
《》,9、10、112400
具有自然发火倾向性其自燃倾向等级为Ⅱ类属自
,,2100
燃煤层自然发火期为个月
,6~12。1800
在调整回风量后矿井人员发现处于五盘
2
1
10d,-1500
0
1
区上部的一小井口向外冒烟矿井立即派人去冒烟×
,度1200
井口采集气样进行色谱分析由于井口冒出的烟越浓
,,900
来越少浓度值也下降至很低而且稳定时间较
,CO,600
长根据着火情况矿方研究决定用黄土封填井口
,,,300
一定程度减缓了火势的发展使着火区域暂时处于0
00
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
,0
13
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
3
5
1
::
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
00
0
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
5
5
6
11
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
荫燃状态为确保矿井安全生产需要立即探明火1
。,采样时刻
区位置实施科学精准灭火图西翼运输巷采样点取样试验结果
,。2BSF6
气体测定采空区漏风情况试验结果如图所示西翼进风巷采样点在
2SF63,
五盘区已布置的工作面周围存在废弃小煤窑示踪气体释放后接收到示踪气体
,SF630min,SF6,
在开采时由于生产条件及技术的限制工作面后方最大浓度达说明漏风路线也较短通过
,×10-12,,
采空区的密闭工作做的不好产生大量的废弃巷道计算漏风量约为
,58m3/min。
与采空区互相连通开采后顶板垮落导致矿井通风通过本次气体测定确定西翼进风巷运输
,,SF6、
系统漏风严重是废弃煤窑采空区遗煤与巷道煤柱巷出现漏风情况
,。
自燃的重要原因因此掌握采空区的漏风情况对测氡法进行火源探测
。,,3
于确定发火位置与范围十分关键本次研究过程中探测原理
。
89
隐蔽火源立体探测法在柳湾煤矿的应用黄鹏鹏等第卷第期
———,4108
表各测点氡的自由析出速率值测定结果一览表
5001
450测点氡值测点氡值测点氡值测点氡值
编号-3编号-3编号-3编号-3
400/Bq·m/Bq·m/Bq·m/Bq·m
350131152116316
231272236325
300
2321382339336
1
-
0250
1421462428347
×
度200541542521355
浓
150661626267363
741738278371
100
85**********
50931923299393
01052015306402
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
4
2
0
4
2
0
4
2
0
4
2
0
4
2
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
0
3
3
3
2
2
2
1
1
1
0
0
0
9
9
0
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
采样时刻表中可以看出靠近南上庄废弃小井附近几个
1
图西翼进风巷采样点取样试验结果测点点的氡自由析出速
3ASF616、17、18、19、22、23、24、25
高温状态下的自然发火区域氡及其同位素迁率值较高但区域不大其他处测点氡的自由析出速
,,,
移加速导致增大岩层中天然放射性元素氡的析出率值较低将测定的结果进行相应软件处理得到氡
。。
率氡衰变时会产生离子交换作用使其反应到地表浓度其相对应的等值线图如图所示及井下氡异常
,6
形成放射性异常氡的析出受较多因素影响其中温区域对照图如图所示
。,7。
80
度对氡析出浓度的影响最大变化曲线如图所示510152025303640
。4。
120019
491424293439
砂岩60
灰岩
3
1000页岩-1823283338
m3813
泥岩·
q
B
3
/
-煤40
m
度1722273237
·8002712
q
浓
B
/
氡
度
浓60020161**********
出
析
氡
均4000306090120150180
平测点距离
/m
200图氡浓度值高温区等值线分布图
6
集中轨道巷
050150250300200100
温度
/℃
图氡析出浓度随温度变化图
4▲
测氡方法有许多种本次探测采用的是杯积
,α巷
风
分测量的方法本次观测南北长度约东西方回
。80m,区▲
向宽度约测点总共布置个实际探测面盘
140m,40,四西翼进风巷
积为具体地面测点布置井上下对照如图
11200m2,西翼运输巷联络巷
所示西翼轨道巷联络巷
。
5西翼回风巷
巷
巷
西翼回风巷巷
材
大
运
7
7
输
0
0
4
4
运
0氡异常区域
6
9A
巷
巷图井下氡异常区域对照图
火
风7
探
回
翼图图可以看出南上庄废弃小井有异常氡
区、
西67
盘南上庄废弃小井井口
四值区域测点测点的
A,16、17、18、19、22、23、24、25
氡自由析出速率值较高但最高仅为通过
,39Bq/m3,
图地面测点布置井上下对照示意图测算最高温度为从测出氡自由析出速率值
℃,
现场测定结果及分析来看南上庄废弃小井曾出现火区目前应处于缺氧
,,
将测杯埋在图所示的各测点后取出放窒息状态由于测氡误差较大不能直接确定火源位
6,4h,。
入探测仪测量规定测量时间为记下各测点置需要进一步井下测温进行验证
,3min,,。
的值通过相关分析得出各测点氡的自由析出速率热电偶法进行井下探火巷测温
,4
值如表所示在井下施工完钻孔后立即安装测温探头与钻孔
1。
90
第卷第期隐蔽火源立体探测法在柳湾煤矿的应用黄鹏鹏等
4108———,
内压差管采用绝缘树脂封闭测温钻孔每隔接近南上庄废弃小井底部最高温度区域在南上庄
,,3~5d,
对测温钻孔内温度进行次测定具体布置如图废弃小井底为中心周围约范围内呈现不规
1。8、80m,
图所示探火巷钻孔施工信息与参数如表所示则椭圆分布最高温度约为由此说明火源位
9,2。,80℃。
置就位于南上庄废弃小井底部目前处于降温熄灭
探,
火
巷状态与测氡法圈定的区域吻合
12。。
结语
5
通过测氡法测量测点的氡自由析出速率值
(1),
43初步确定着火区域在废弃小井底部且火区目前处于
缺氧窒息状态通过现场实测与计算模拟相结合得
。,
出探火巷左右两帮探火钻孔内未有出现高于
图测温钻孔测温探头与压差管布置示意图
840℃
封孔段探压差管子测温探头测温钻孔以上温度探火巷道两帮各范围内不存在火
.,120m
区着火煤体区域位于废弃小井底部周围范
集中轨道巷,80m
围内且已进入降温熄灭状态
,。
由于隐蔽火源探测一直是煤矿安全方面的
▲(2)
难点此次研究结合现有方法采用井上测氡初探圈
,
巷定高温异常点范围为探火巷道的掘进提供了依据
风,,
回
区▲井下探火巷道采用打钻热电偶测温进行精探综合
盘+
四
西翼进风巷探测对井上测氡法做出补充有效探明火区位置
1413。,,
西翼运输巷联络巷解决了立体复杂火区精准探测的难题为实施科学
121110,
西翼轨道巷联络巷9精准灭火提供了坚实的基础也为隐蔽火源探测工
西翼回风巷。
巷34
大作提供了思路
输。
652
运87参考文献
0
61:
9郭军李帅蔡国斌等采空区隐蔽火源探测及声学法煤温感知
[1],,,.
图井下测温钻孔布置示意图新技术探讨中国安全生产科学技术
9[J].,2021,17(6):5-11.
刘志忠王伟瞬时法测量氡气在小窑隐蔽火源探测中的应用
表探火巷钻孔施工信息与参数表[2],.[J].
2煤矿安全
,2017,48(7):148-150,154.
钻孔编号钻孔深度方位角倾角最终温度李树静韦昌新高明等大同矿区典型小窑隐蔽火源探测与治
/m/(°)/(°)/℃[3],,,.
[J].,2020,51(8):87-89,95.
-
[4],,,.
[J].,2021,49(1):66-99.
-
[5].
-
-[J].,2015,35(5):573-578.
郭一铭何启林苏勇新柳煤矿采空区高温区域漏风规律的研
-[6],,.
究煤炭技术
-[J].,2019,38(8):84-86.
王康明小煤窑火区下采煤工作面防火技术研究淮南安徽
-[7].[D].:
理工大学
-,2013.
赵亚军钱倩史过平等测氡法在探测煤层高温异常区域的应
-[8],,,.
用煤炭工程
-[J].,2012,40(7):85-86.
-
[9],,,.
-
[J].,2018,37(12):124-126.
通过探火巷道右帮与左帮各个测温钻孔及掘王明龙李强孟凡平中厚煤层采煤面停采期间采空区综合防
5[10],,.
火工艺研究中国煤炭
进迎头个测温钻孔内温度的测定得出结论[J].,2021,47(7):39-45.
4,:王祥米楚明马威测氡结合红外热像探测煤矿火区范围的应
[11],,.
探火巷左右两帮探火钻孔内未有出现高于用陕西煤炭
(1)[J].,2010,29(1):45-47.
张辛亥牛恒费金彪测氡法探测煤层自燃火源在巴依里矿的
以上温度说明在探巷道两帮各范围内[12],,.
40℃,120m应用煤矿安全
不存在火区[J].,2009,40(7):29-30.
祁晓波探测自燃火源位置的多重方法联用技术陕西煤炭
。[13].[J].,
探火巷从入口向迎头前进过程中煤体温度
(2)2019,8(4):98-102.
张青松复合埋深条件下煤自燃火源范围探测技术煤炭技
是升高的在长度内右帮温度升高了[14].[J].
,℃,术
,2014,33(7):270-271.
每百米平均升高左帮温度升高了每百周斌周文强董智宇等氧化升温过程中煤岩介质体氡析出
℃;13℃,[15],,,.
米平均升高探火左右两帮钻孔内温度梯度特性实验研究煤炭学报
,[J].,2020,45(S2):859-866.
℃作者简介黄鹏鹏安徽合肥人硕士研究生研究方
与趋势基本一致:(1998-),,,
。向矿井***灾害治理电子信箱
,,:******@.
从迎头向前方施工个扇形测温钻孔基本责任编辑李景奇收稿日期
(3)6::2021-12-02
91