[发明专利]一种煤矿采空区瓦斯燃烧应急处理系统及方法

说明书

本发明涉及煤矿安全技术领域，具体是一种煤矿采空区瓦斯燃烧应急处理系统及方法。解决了煤矿采空区瓦斯燃烧事故处置过程中直接封闭事故巷道可能引起瓦斯爆炸的问题，包括回采工作面上隅角的气体监测装置I、回采工作面上部的气体监测装置II、工作面下隅角的气体监测装置III、工作面回风顺槽上的气体监测装置气体监测装置IV、气体监测装置V和气体监测装置VI、工作面运输顺槽的气体监测装置VII、采区总回风巷的气体监测装置VIII和回采工作面采空区瓦斯抽放钻孔管道的气体监测装置IX。

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术领域，具体是一种煤矿采空区瓦斯燃烧应急处理系统及方法。

背景技术

煤炭是我国的主要基础能源和重要原料，到目前，煤炭消费在一次能源消费中仍占有较大的比重。在很长一段时间内，煤炭在我国能源结构中的主体地位不会改变，因此保障矿井的安全生产对保障国家能源稳定供应具有较大的现实意义。

目前，从统计数据来看，我国煤矿瓦斯事故多发且多伴有瓦斯燃烧现象，高瓦斯煤矿工作面割煤、采空区放顶等作业中经常受到瓦斯燃烧的威胁，并且在高瓦斯矿井中还存在由于瓦斯燃烧诱发瓦斯爆炸的危险。目前针对采空区瓦斯燃烧事故处置倾向于直接密闭事故巷道的方法，但直接密闭可能引发的瓦斯爆炸事故对应急处置人员可能构成更大的威胁。因此，需要有一种应急快速的煤矿采空区瓦斯燃烧处理方法，为采空区瓦斯燃烧事故处置提供科学的指导。

发明内容

本发明为了解决煤矿采空区瓦斯燃烧事故处置过程中直接封闭事故巷道可能引起瓦斯爆炸的问题，提供一种煤矿采空区瓦斯燃烧应急处理系统及方法。

本发明采取以下技术方案：一种煤矿采空区瓦斯燃烧应急处理系统，包括回采工作面上隅角的气体监测装置I、回采工作面上部的气体监测装置II、工作面下隅角的气体监测装置III、工作面回风顺槽上的气体监测装置气体监测装置IV、气体监测装置V和气体监测装置VI、工作面运输顺槽的气体监测装置VII、采区总回风巷的气体监测装置VIII和回采工作面采空区瓦斯抽放钻孔管道的气体监测装置IX。

还包括回采工作面上隅角的温度传感器I、回采工作面下隅角的温度传感器II、回采工作面回风顺槽的温度传感器III、和采区总回风巷的温度传感器IV。

各监测装置信号输出终端设置在煤矿应急指挥中心，回采工作面安装防爆型声光报警装置；回采工作面邻近采空区的采空区密闭墙内设有平行于巷道铺设的预留管。

一种煤矿采空区瓦斯燃烧应急处理系统的使用方法，包括以下步骤。

S100～回采工作面采空区发生瓦斯燃烧时，所有的气体及温度传感器将气体及温度异常信号传输至煤矿应急指挥中心各监测装置信号输出终端，信号输出终端根据煤矿各气体允许浓度安全阈值发出超限报警，同时反馈至井下回采工作面声光报警系统，通知人员撤离至安全地点。

S200～根据时间序列分析传感器异常起始点及其变化趋势和同一时间不同位置传感器气体及温度梯度两个维度对火源点和供氧通道进行溯源确定，具体将所有的气体及温度传感器数据进行整合，横坐标为时间轴，纵坐标为气体浓度或温度值，各测点位置的气体浓度或温度为一组数据，每隔1秒钟更新一次数据（数据更新利用矿井现有监控系统和瓦斯抽采监控系统）。气体浓度或温度异常数据出现时间所在位置点为重点溯源点，气体浓度或温度变化梯度较大的位置区域起始点为重点溯源点。并在此过程连续监测各气体及温度变化曲线。

S300～对火源点供氧通道进行应急处置，采取有效的控风措施，供氧通道应急密闭，同时密切观测气体和温度监测装置信号变化。

S400～对密闭预留CO₂加注口通过地面CO₂加注装置进行负压加注，同时通过煤矿采空区预留瓦斯抽放钻孔、邻近采空区密闭预留管以及采空区裂隙发育带向采空区正压加注CO₂。SF₆气体通过各加注口按4L/min流量间隔5分钟进行顺序加注。