[发明专利]一种采空区煤自燃三带快速观测及分析方法

说明书

本发明公开了一种采空区煤自燃三带快速观测及分析方法，包括如下步骤：在走向方向选定距离工作面30‑50m处的位置向采空区煤岩体钻孔，钻孔垂直高度设置在煤壁距离底板1.5m处的位置，倾角3‑5°；当钻杆进入采空区煤岩体内部10m的位置时，停止打钻，进行测温、取气；之后重复上述过程继续打钻，每钻进10m，再进行测温、取气，直至钻杆进入采空区煤岩体内部50m时或者监测气体中氧气浓度低于5％以后，结束打钻；将收集的不同深度周围煤岩体气囊中的气体注入到气相色谱仪中进行气体分析，记录分析数据。本发明测量速度快、测位灵活、布置测点方便，人员不需要进入危险区，保证了测试人员的安全，且节省了成本。

技术领域

本发明涉及煤矿采空区自燃危险区域判定领域，具体涉及一种采空区煤自燃三带快速观测及分析方法。

背景技术

煤自燃火灾是煤矿井下开采面临的五大灾害之一，随着煤矿开采条件的复杂性和规模的不断扩大，矿井煤自燃火灾的灾害程度也在增加，导致每年都有大量的生产工作面因为火而封闭。采空区煤自燃三带观测是划分采空区煤自燃危险区域的必经途径，是采空区煤自燃预防技术的必要条件，现有煤矿采空区三带的观测方法是在采煤工作进行时预先埋设一系列取气管道，当采煤工作完毕后，在撤离液压支架后顶板垮落后，根据从预先埋设的管道中抽取出的气体并分析气体成分所得到的数据来判断采空区三带的大致分布。但这种传统的采用预先埋管的方法有着许多缺点，预先埋管在顶板垮落时导致管道破损、堵塞、甚至是管道断裂；管道铺设成本和布置束管监测系统成本高；测点位置较固定，无法灵活布置；观测周期长(大于1个月)；在特殊情况下人员需要进入危险区域检测，危险性高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种采空区煤自燃三带快速观测及分析方法，测量速度快，只需3-5天即可测完一个采空区的三带范围；测位灵活，布置测点方便，人员不需要进入危险区，保证了测试人员的安全；所利用的仪器设备均可重复使用，节省了成本。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种采空区煤自燃三带快速观测及分析方法，包括如下步骤：

将钻头与第一段钻杆相连接，第一钻杆末端与钻机相连接，启动钻机，在走向方向选定距离工作面30-50m处的位置向采空区煤岩体钻孔，钻孔长度距离密闭墙30-60m，钻孔垂直高度设置在煤壁距离底板1.5m处的位置，倾角3-5°，沿煤层方向采空区施工钻孔；当钻杆进入采空区煤岩体内部10m的位置时，停止打钻，进行测温、取气；之后重复上述过程继续打钻，每钻进10m，再进行测温、取气，直至钻杆进入采空区煤岩体内部50m时或者监测气体中氧气浓度低于5％以后，结束打钻；将收集的不同深度周围煤岩体气囊中的气体注入到气相色谱仪中进行气体分析，记录分析数据。

其中，打钻孔时，从钻杆内通入清水，通过钻头冲洗钻屑，钻屑与水的混合溶液通过钻杆与煤岩体间的空隙排出；在第一段钻杆将要完全进入煤岩体时，将钻机与第一段钻杆分离，将第二段钻杆的一端与第一段钻杆的末端相连接，再将第二段钻杆的末端与钻机相连接，继续打钻孔。

其中，钻孔施工至采空区10m位置时，停止施工，连接好胶管在钻杆保护下送至10米处，预抽时间不小于15min，用负压抽气泵对钻孔内的气体进行采集，然后穿入温度探测装置，对钻孔内温度进行测定。

其中，通过以下步骤完成测温：

当钻杆进入采空区煤岩体10m时，停止打钻，将最后一节钻杆与钻机分离，将连接好的温度传感器和数据传输线装入金属穿线软管中并固定，一同沿着钻杆中心送入至钻头处，待温度稳定后记录温度显示仪显示的数据，重复上述过程可测得20m、30m、40m和50m处周围煤岩体的温度数据。

其中，通过以下步骤完成取气：