[发明专利]地下煤火危险声波主被动探测及定位方法

说明书

一种地下煤火危险声波主被动探测及定位方法，涉及煤矿安全监测技术领域，步骤包括：A.根据开采及地质条件，对可能发生火灾的危险区域进行预判；B.确定探测范围并选定测点，在地面和井下联合打孔；C.安装声波发射器和声波接收器，并在钻孔中安装声波传导杆，通过声波被动探测系统进行声波的被动探测；D.采集声波的主动和被动探测信息，利用声波数据解算系统处理探测信息，并反演地下煤火高温异常的区域范围，分析声波被动探测时间序列和空间信息得到地下煤火危险的动态演化过程；E.反演结果实时显示，并传输至地面终端。该方法利用地下煤火对周边煤岩热损伤和热破裂产生的声波信息，结合主动和被动探测，反演地下煤火危险动态演化。

技术领域

本发明涉及煤矿安全监测技术领域，尤其是一种地下煤火危险声波主被动探测及定位的方法。

背景技术

地下煤火灾害是非常严重灾害，尤其是在煤层埋藏深、地压大、地温高、煤的破碎严重、漏风量大的区域，易发生煤炭自燃；部分地区的煤层埋藏浅，煤炭自然发火期短，加之易于煤炭自燃的环境影响，大量的煤田火区产生。地下煤火不仅造成大量资源损失，还对周边居住和环境等安全造成巨大危害。有效的探测地下煤火的发生将极大促进矿井防灭火的工作，从而保证矿井安全、高效的生产，对矿井火灾防治具有重要的意义，也存在巨大需求。

地下煤火的探测是一个难题，目前针对于地下煤火的探测主要有物探和化探方法，以及人工调查法，钻探法等。在进行地下煤火探测的过程中，人工调查法和钻探法的优点是能够比较准确的判定煤火的位置，但是费事费力，一般作为其他方法的辅助和后续验证的手段。物探方法则包括红外、遥感、磁法、电法等，物探方法方便快捷、探测精确，但是存在问题主要是受到环境影响比较大，并且数据解释存在多解性。化探方法则包含氡气，双元素示踪气体法等，该方法能够探测地下煤火的范围，但存在抗干扰性的局限。

目前的地下煤火探测方法通过的比较，可以确定温度是地下煤火发生的最直接和准确的指标，受外部因素影响小，只要确定某处煤炭的温度及其分布，就能分析给定煤的自燃程度和范围，在进行探测时，有效的测试到地下煤火区域的温度变化及演化过程，一定能够判定煤火发生及发展过程。此外由于煤岩在升温及燃烧过程中能够产生大量的能量释放，声波也是其中一种释放方式，可以通过煤岩升温及燃烧产生的声波信息探测地下煤火的发生发展演化过程及定位。声波法主要是应用于探测煤岩动力灾害，中国专利(CN105840239A)公开了“矿山隐蔽灾害实时主动探测与被动监测一体化系统及方法”，采用了电法主动探测和电位监测方式进行煤岩动力灾害测试，但是该专利并没有涉及到地下煤火的声波探测，探测的原理和探测方式均存在本质差异。

因此，现有的地下煤火的探测技术中，探测时抗干扰方面仍存在许多问题，例如传感器的布置受到探测区域的地形地质条件影响，为了进一步的解决这个问题，提高探测的准确性，降低探测成本，需要对地下煤火的探测方法做进一步的改进。现有的探测技术和方法中没有基于煤岩升温及燃烧产生的声波信息，也没有声波主动发射和声波被动接收相互配合对地下煤火进行综合探测定位的方法。

发明内容

为了解决地下煤火探测过程中干扰问题多，探测准确性低的技术问题，扩大探测范围广、提升抗干扰性、提高探测准确率、实时连续探测地下煤火危险，本发明提供了一种地下煤火危险声波主被动探测及定位方法，具体技术方案如下。

地下煤火危险声波主被动探测及定位方法，步骤包括：

A.在煤田范围内预判可能发生火灾的危险区域；

B.确定探测范围并选定测点，地面和井下联合打设多个钻孔；

C.在部分钻孔安装声波主动探测系统的声波发射器和声波接收器，另外在部分钻孔中安装声波传导杆，通过声波被动探测系统进行声波的被动探测；

D.采集声波的主动探测信息和被动探测信息，利用声波数据解算系统处理探测信息，根据主动探测信息反演地下煤火高温危险的区域范围，分析声波被动探测时间序列和空间信息得到地下煤火危险的动态演化过程；