一種基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警方法及系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警方法及系統(tǒng)，本發(fā)明專利技術(shù)根據(jù)煤自燃發(fā)火過程的四個(gè)階段，這四個(gè)階段分別為緩慢氧化、快速氧化、劇烈氧化和自燃階段，并根據(jù)不同種類煤樣的低溫氧化實(shí)驗(yàn)確定各階段對(duì)應(yīng)溫度和CO濃度的閾值，然后采集煤礦火情監(jiān)測(cè)區(qū)域的溫度、CO濃度、C2H4濃度和C2H2濃度；將采集到的溫度和CO濃度與各階段閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果以及C2H4濃度和C2H2濃度判斷煤礦火情監(jiān)測(cè)區(qū)域火情所處的階段，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用火情各階段的準(zhǔn)確預(yù)警。本發(fā)明專利技術(shù)能夠?qū)γ鹤匀歼^程各階段的火情進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)警，避免了在自燃發(fā)火階段不明確的情況下貿(mào)然采取滅火措施導(dǎo)致氣體爆炸事故的問題，對(duì)于煤炭自燃火災(zāi)的防治具有重要意義。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警方法及系統(tǒng)，屬于礦井火情監(jiān)測(cè)

技術(shù)介紹
礦井火災(zāi)是煤礦生產(chǎn)中的主要災(zāi)害之一，而煤炭自然火災(zāi)是礦井火災(zāi)的主要形式，約占礦井火災(zāi)總數(shù)的90％，特別是近年來我國廣泛采用綜采放頂煤的開采技術(shù)，在瓦斯治理中大力推廣抽放技術(shù)，在生產(chǎn)效率大幅度提高和瓦斯涌出量大大減少的同時(shí)，造成采空區(qū)遺留煤炭較多，漏風(fēng)嚴(yán)重，使得自然火災(zāi)頻發(fā)。今年我國國有重點(diǎn)煤礦每年因火災(zāi)而封閉的采煤工作面近百個(gè)，每年因封閉工作面造成的凍結(jié)煤量都在千萬噸以上，封閉工作面常使上千萬元的綜采、綜放工作面封閉在火區(qū)中，大量的煤炭因火區(qū)而凍結(jié)，合理的開拓部署和開采順序被打破，給礦井帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和重大事故隱患，礦井火災(zāi)已成為制約礦井安全生產(chǎn)與發(fā)展的主要因素之一。煤礦現(xiàn)場(chǎng)多年的防滅火經(jīng)驗(yàn)表明，煤炭自燃一旦形成火災(zāi)，滅火工作不僅需要投入大量的人力物力，而且滅火效果不佳，因此煤炭自燃火災(zāi)的防治工作重在預(yù)防。為了做好煤炭的預(yù)防工作，必須對(duì)煤炭自然發(fā)火進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。煤炭自燃火災(zāi)的發(fā)生過程可分為緩慢氧化、快速氧化、激烈氧化和自燃四個(gè)不同的發(fā)展階段，不同階段對(duì)應(yīng)著不同的氣體產(chǎn)物種類和濃度。使用束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)煤礦井下的氣體成分，是目前煤炭自燃發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)應(yīng)用最廣泛的方法。但是受煤礦井下涌水、粉塵的影響，束管堵塞、漏氣等故障使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無法有效檢測(cè)采空區(qū)氣體成分。為此，又有人提出通過檢測(cè)CO濃度、煙氣濃度和溫度來實(shí)現(xiàn)對(duì)煤自燃過程進(jìn)行預(yù)警，例如申請(qǐng)?zhí)枮?01510319392.2的專利申請(qǐng)文件公開了一種原煤斗存煤自燃預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過檢測(cè)CO濃度、煙氣濃度和溫度數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)煤自燃過程的預(yù)警，雖然在預(yù)警的過程中考慮到了多種參數(shù)的影響，但是該方案只能檢測(cè)出煤炭是否自燃，卻不能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)出火情發(fā)展所處的具體階段，在自燃發(fā)火階段不明確的情況下貿(mào)然采取滅火措施，可能導(dǎo)致氣體爆炸事故。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警方法及系統(tǒng)，以及早準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)火情，以便采取正確的滅火措施。本專利技術(shù)為解決上述技術(shù)問題提供了一種基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警方法，該預(yù)警方法包括以下步驟：1)確定煤自燃發(fā)火過程中四個(gè)階段對(duì)應(yīng)溫度和CO濃度的閾值，分別為緩慢氧化階段的溫度閾值T1和CO濃度閾值C1、快速氧化階段的溫度閾值T2和CO濃度閾值C2、劇烈氧化階段的溫度閾值T3和濃度閾值C3、自燃階段的溫度閾值T4和濃度閾值C4；2)采集煤礦火情監(jiān)測(cè)區(qū)域的溫度、CO濃度、C2H4濃度和C2H2濃度；3)將采集到的溫度和CO濃度與各階段對(duì)應(yīng)閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果以及C2H4濃度和C2H2濃度判斷煤礦火情監(jiān)測(cè)區(qū)域火情所處的階段并進(jìn)行相應(yīng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用火情具體階段的預(yù)警。所述步驟3)的判斷過程如下：當(dāng)采集到的溫度超過緩慢氧化階段的溫度閾值T1而小于快速氧化階段的溫度閾值T2，或者CO濃度超過緩慢氧化階段的CO濃度閾值C1而小于快速氧化階段的CO濃度閾值C2且未檢測(cè)出C2H4和C2H2時(shí)，判斷煤礦火情處于緩慢發(fā)展階段；當(dāng)采集到的溫度超過快速氧化階段的溫度閾值T2而小于劇烈氧化階段的溫度閾值T3，或者CO濃度超過快速氧化階段的濃度閾值C2而小于劇烈氧化階段的濃度閾值C3且未檢測(cè)出C2H4和C2H2時(shí)，判斷煤礦火情處于快速氧化階段；當(dāng)采集到的溫度超過劇烈氧化階段的溫度閾值T3而小于自燃階段的溫度閾值T4，或者CO濃度超過劇烈氧化階段的濃度閾值C3而小于自燃階段的濃度閾值C4，或者檢測(cè)出C2H4時(shí)，判斷煤礦火情處于劇烈氧化階段；當(dāng)采集到的溫度超過自燃階段的溫度閾值T4，或CO濃度超過自燃階段的濃度閾值C4，或檢測(cè)出C2H2時(shí)，判斷煤礦火情處于自燃階段。當(dāng)采集到的溫度小于緩慢氧化階段的溫度閾值T1且CO濃度小于緩慢氧化階段的CO濃度閾值C1且未檢測(cè)出C2H4和C2H2時(shí)，判斷煤礦火情為正常，即未發(fā)生火情。所述當(dāng)火情發(fā)展階段的判斷結(jié)果出現(xiàn)不同情況時(shí)，將火情發(fā)展階段判斷為較高級(jí)別。所述煤自燃發(fā)火過程各個(gè)階段的閾值根據(jù)不同種類煤樣的低溫氧化實(shí)驗(yàn)確定。本專利技術(shù)還提供了一種基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警系統(tǒng)，該預(yù)警系統(tǒng)包括閾值確定模塊、采集模塊和判斷預(yù)警模塊，所述的閾值確定模塊用于確定煤自燃發(fā)火過程中四個(gè)階段對(duì)應(yīng)溫度和CO濃度的閾值，分別為緩慢氧化階段的溫度閾值T1和CO濃度閾值C1、快速氧化階段的溫度閾值T2和CO濃度閾值C2、劇烈氧化階段的溫度閾值T3和濃度閾值C3、自燃階段的溫度閾值T4和濃度閾值C4；所述的采集模塊用于采集煤礦火情監(jiān)測(cè)區(qū)域的溫度、CO濃度、C2H4濃度和C2H2濃度；所述的判斷預(yù)警模塊用于將采集到的溫度和CO濃度與各階段閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果以及C2H4濃度和C2H2濃度判斷煤礦火情監(jiān)測(cè)區(qū)域火情所處的階段并進(jìn)行相應(yīng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用火情具體階段的預(yù)警。所述的判斷預(yù)警模塊所采取的判斷策略如下：當(dāng)采集到的溫度超過緩慢氧化階段的溫度閾值T1而小于快速氧化階段的溫度閾值T2，或者CO濃度超過緩慢氧化階段的CO濃度閾值C1而小于快速氧化階段的CO濃度閾值C2且未檢測(cè)出C2H4和C2H2時(shí)，判斷煤礦火情處于緩慢發(fā)展階段；當(dāng)采集到的溫度超過快速氧化階段的溫度閾值T2而小于劇烈氧化階段的溫度閾值T3，或者CO濃度超過快速氧化階段的濃度閾值C2而小于劇烈氧化階段的濃度閾值C3且未檢測(cè)出C2H4和C2H2時(shí)，判斷煤礦火情處于快速氧化階段；當(dāng)采集到的溫度超過劇烈氧化階段的溫度閾值T3而小于自燃階段的溫度閾值T4，或者CO濃度超過劇烈氧化階段的濃度閾值C3而小于自燃階段的濃度閾值C4，或者檢測(cè)出C2H4時(shí)，判斷煤礦火情處于劇烈氧化階段；當(dāng)采集到的溫度超過自燃階段的溫度閾值T4，或CO濃度超過自燃階段的濃度閾值C4，或檢測(cè)出C2H2時(shí)，判斷煤礦火情處于自燃階段。當(dāng)采集到的溫度小于緩慢氧化階段的溫度閾值T1且CO濃度小于緩慢氧化階段的CO濃度閾值C1且未檢測(cè)出C2H4和C2H2時(shí)，判斷煤礦火情為正常，即未發(fā)生火情。所述判斷預(yù)警模塊在火情發(fā)展階段的判斷結(jié)果出現(xiàn)不同情況時(shí)，將火情發(fā)展階段判斷為較高級(jí)別。所述閾值確定模塊中各個(gè)階段的閾值確定是通過不同種類煤樣的低溫氧化實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的。本專利技術(shù)的有益效果是:本專利技術(shù)根據(jù)煤自燃發(fā)火過程的四個(gè)階段，這四個(gè)階段分別為緩慢氧化、快速氧化、劇烈氧化和自燃階段，并根據(jù)不同種類煤樣的低溫氧化實(shí)驗(yàn)確定各階段對(duì)應(yīng)溫度本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警方法，其特征在于，該預(yù)警方法包括以下步驟：1)確定煤自燃發(fā)火過程中四個(gè)階段對(duì)應(yīng)溫度和CO濃度的閾值，分別為緩慢氧化階段的溫度閾值T1和CO濃度閾值C1、快速氧化階段的溫度閾值T2和CO濃度閾值C2、劇烈氧化階段的溫度閾值T3和濃度閾值C3、自燃階段的溫度閾值T4和濃度閾值C4；2)采集煤礦火情監(jiān)測(cè)區(qū)域的溫度、CO濃度、C2H4濃度和C2H2濃度；3)將采集到的溫度和CO濃度與各階段對(duì)應(yīng)閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果以及C2H4濃度和C2H2濃度判斷煤礦火情監(jiān)測(cè)區(qū)域火情所處的階段并進(jìn)行相應(yīng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用火情具體階段的預(yù)警。

【技術(shù)特征摘要】
1.基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警方法，其特征在于，該預(yù)警方法包
括以下步驟：
1)確定煤自燃發(fā)火過程中四個(gè)階段對(duì)應(yīng)溫度和CO濃度的閾值，分別為緩慢
氧化階段的溫度閾值T1和CO濃度閾值C1、快速氧化階段的溫度閾值T2和CO濃度閾
值C2、劇烈氧化階段的溫度閾值T3和濃度閾值C3、自燃階段的溫度閾值T4和濃度
閾值C4；
2)采集煤礦火情監(jiān)測(cè)區(qū)域的溫度、CO濃度、C2H4濃度和C2H2濃度；
3)將采集到的溫度和CO濃度與各階段對(duì)應(yīng)閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果以
及C2H4濃度和C2H2濃度判斷煤礦火情監(jiān)測(cè)區(qū)域火情所處的階段并進(jìn)行相應(yīng)報(bào)警，實(shí)
現(xiàn)對(duì)礦用火情具體階段的預(yù)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警方法，其特征
在于，所述步驟3)的判斷過程如下：當(dāng)采集到的溫度超過緩慢氧化階段的溫度
閾值T1而小于快速氧化階段的溫度閾值T2，或者CO濃度超過緩慢氧化階段的CO濃
度閾值C1而小于快速氧化階段的CO濃度閾值C2且未檢測(cè)出C2H4和C2H2時(shí)，判斷煤礦
火情處于緩慢發(fā)展階段；當(dāng)采集到的溫度超過快速氧化階段的溫度閾值T2而小于
劇烈氧化階段的溫度閾值T3，或者CO濃度超過快速氧化階段的濃度閾值C2而小于
劇烈氧化階段的濃度閾值C3且未檢測(cè)出C2H4和C2H2時(shí)，判斷煤礦火情處于快速氧化
階段；當(dāng)采集到的溫度超過劇烈氧化階段的溫度閾值T3而小于自燃階段的溫度閾
值T4，或者CO濃度超過劇烈氧化階段的濃度閾值C3而小于自燃階段的濃度閾值
C4，或者檢測(cè)出C2H4時(shí)，判斷煤礦火情處于劇烈氧化階段；當(dāng)采集到的溫度超過
自燃階段的溫度閾值T4，或CO濃度超過自燃階段的濃度閾值C4，或檢測(cè)出C2H2時(shí)，
判斷煤礦火情處于自燃階段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警方法，其特征

\t在于，當(dāng)采集到的溫度小于緩慢氧化階段的溫度閾值T1且CO濃度小于緩慢氧化階
段的CO濃度閾值C1且未檢測(cè)出C2H4和C2H2時(shí)，判斷煤礦火情為正常，即未發(fā)生火情。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警方法，其特征
在于，所述當(dāng)火情發(fā)展階段的判斷結(jié)果出現(xiàn)不同情況時(shí)，將火情發(fā)展階段判斷為
較高級(jí)別。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警
方法，其特征在于，所述煤自燃發(fā)火過程各個(gè)階段的閾值根據(jù)不同種類煤樣的低
溫氧化實(shí)驗(yàn)確定。
6.一種基于多參數(shù)交叉分析的礦用火情預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙彤宇，陳登照，李雙，呂文梁，龔俊，謝冠恒，劉杰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：鄭州光力科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：河南;41