漏风条件下采空区煤自燃分级预警方法研究及应用

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 53; no. 1; pp. 161 - 169
• Main Authors: 翟小伟, 李心田, 侯钦元, 马腾, 宋波波, 郝乐
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西安科技大学安全科学与工程学院,陕西 西安 710054 2025; 陕西省高校青年创新团队矿山应急救援创新团队,陕西 西安 710054; 陕西省煤火灾害防控重点实验室,陕西 西安 710054
• Subjects: 漏风; graded warning; 煤自燃; 分级预警; 采空区; coal spontaneous combustion; CO; goaf; air leakage
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2024-0196

TD752; CO是煤自燃预警体系的重要指标气体.为提高漏风条件下利用CO预测采空区煤自燃危险程度的准确性,采用程序升温试验分析煤氧化过程中不同指标气体与煤温的对应关系,通过束管监测与示踪气体漏风测试确定漏风对采空区CO气体的影响,修正不同氧气体积分数范围内CO体积分数与煤温的函数关系.利用修正函数方程计算煤自燃CO预警阈值,结合不同指标气体预警值,构建漏风条件下采空区煤自燃分级预警体系.研究结果表明:煤氧化过程中CO、C2H4、C2H2 与Gra-ham系数指标气体突变与煤温存在对应关系,CO、C2H4、C2H2 出现温度分别为 30、120、230℃,Graham系数拐点温度为 70、160℃,不同氧气体积分数范围内CO体积分数与煤温均呈指数函数关系.漏风对采空区CO气体影响范围为 0～90 m,影响体积分数大小为(3～39)×10-6.漏风条件下采空区埋深 0～19 m处氧气体积分数为 21%～17%,"CO体积分数-煤温"函数的修正系数为 1～3;埋深 19～55 m处氧气体积分数为 17%～13%,修正系数为 4～7;埋深 55～90 m处氧气体积分数为13%～9%,修正系数为 16～21.基于修正后CO体积分数与温度函数,计算得到煤自燃过程不同氧气体积分数范围内CO预警阈值分别为(50～150)×10-6、(190～330)×10-6 及(330～430)×10-6.结合CO、C2H4、C2H2 与Graham系数指标气体预警值将煤自燃程度划分为"灰、蓝、黄、橙、红"五级预警.研究结果可为相似工作面采空区遗煤自燃预测预报提供参考.