煤矿采空区煤自燃可视化动态三带自动划分的方法与流程

本发明涉及煤矿采空区火灾防治，具体涉及煤矿采空区煤自燃可视化动态三带自动划分的方法。

背景技术：

1、煤矿智能化对促进煤炭产业转型升级，实现煤炭高质量发展具有重要意义。工作面在回采的过程中，在通风系统的带动作用下，风流会通过工作面液压支架间隙流入采空区，与采空区内一定厚度的浮煤发生氧化还原反应，产热积热导致采空区煤发生自燃火灾，又由于采空区属于黑箱体，使得工作人员无法进入其空间进行具体操作。目前，各煤炭企业在指导采空区煤自燃防治方面的常规做法，即：划分采空区“三带”：散热带、氧化带和窒息带。

2、但随着煤矿智能化的普及，采空区三带在智能化划分方面存在以下问题：

3、第一、传统的采空区三带往往采用人工取样分析的方式进行监测，无法实现三带气体的连续性监测，无法适应现在智能化的监测的需求。

4、第二、传统的采空区“三带”因受采空区顶板压力作用，致使束管时常被压断，采空区三带的数据不连续，使得采空区煤自燃三带划分只能人为干预划分。

5、第三、以往专利只讨论了采空区三带划分指标，但并没有给出如何在智能化方面实现采空区三带自动化划分的具体方法。

6、为解决以上问题，亟需一套能满足现代煤矿智能化采空区煤自燃动态三带可视化划定的方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明供一种煤矿采空区煤自燃可视化动态三带自动划分的方法，根据采空区内的氧气浓度，自动生成采空区三带，为采空区煤自然发火预警提供实时的识别意义。

2、本发明采用的技术方案是：

3、煤矿采空区煤自燃可视化动态三带自动划分的方法，具体包括以下步骤：

4、步骤一：在采空区的进风巷和回风巷布置若干个束管监测点；

5、在进风巷和回风巷沿着工作面走向方向等距离设置束管监测点；

6、步骤二：在采空区建立第一坐标系，确定每个束管监测点、工作面进风巷端回采和工作面回风巷端回采在第一坐标系下的坐标；

7、所述在采空区建立第一坐标系具体为：设定工作面走线长为a，工作面长度为y，以采空区切眼线与进风巷线的交点为坐标原点o，将从坐标原点沿着工作面走向方向作为x轴，将从坐标原点沿着工作面倾向方向作为y轴；

8、步骤三：建立束管监测点与工作面之间的相对位置关系；

9、建立工作面进风巷端回采与进风巷的束管监测点的相对位置关系，如下公式所示：

10、x进=|md-mi|，md＞mi

11、其中，x进为工作面进风巷端回采与进风巷的束管监测点的距离，mi为进风巷的束管监测点的横坐标，i为进风巷的束管监测点的编号，md为工作面进风巷端回采的横坐标；

12、建立工作面回风巷端回采与回风巷的束管监测点的相对位置关系，如下公式所示：

13、x回=|md-mi|，md＞mi

14、其中，x回为工作面回风巷端回采与回风巷的束管监测点的距离，mi为回风巷的束管监测点的横坐标，i为回风巷的束管监测点的编号，md为工作面回风巷端回采的横坐标；

15、步骤四：对每个束管监测点位置处进行气体成分及含量分析，生成监测数据表；所述监测数据表中包括束管监测点坐标、束管监测点与工作面之间的相对距离和束管监测点位置处的气体成分及浓度；

16、步骤五：构建第二坐标系，并根据步骤三的束管监测点与工作面的相对位置关系将每个束管监测点在第一坐标系下的坐标转换到第二坐标系；

17、所述构建第二坐标系具体为：以工作面进风端头为坐标原点p，以从坐标原点p沿着工作面走向相反方向作为x2轴方向，以从坐标原点p沿着工作面倾向方向作为y2轴方向，重新构建坐标系，得到第二坐标系；

18、步骤六：根据气体浓度及束管监测点在第二坐标系下的坐标进行采空区三带的划分；

19、根据每个束管监测点的气体浓度，确定具有相同气体浓度的束管监测点对应的第二坐标系下的坐标，生成连接这些坐标的线条，得到采空区气体浓度等值线图并按照设定的浓度标准划分为三个区域，包括窒息带、氧化带、散热带；

20、与现有技术相比较，本发明的有益效果为：

21、本专利主要解决煤自燃可视化动态三带自动划分难题，以往主要通过人工手绘或者通过计算机cad软件进行人工划分，在煤矿智能化的大背景下，各大企业都对采空区自燃三带的划分提出了更高的要求，即在平台中实现煤自燃三带的可视化自动划分，本方案主要针对此需求提出解决方案。主要通过第一坐标确定采空区煤自燃监测点与工作面之间的相对位置关系，通过改变坐标原点和x轴的方向，再次建立第二坐标系， 利用第一坐标系中的相对空间距离关系，实现采空区煤自燃监测点进入采空区多少米的习惯，从而实现煤自燃可视化动态三带自动划分。

技术特征：

1.一种煤矿采空区煤自燃可视化动态三带自动划分的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的煤矿采空区煤自燃可视化动态三带自动划分的方法，其特征在于，所述步骤一具体为：在进风巷和回风巷沿着工作面走向方向等距离设置束管监测点。

3.根据权利要求1所述的煤矿采空区煤自燃可视化动态三带自动划分的方法，其特征在于，步骤二中所述在采空区建立第一坐标系具体为：设定工作面走线长为a，工作面长度为y，以采空区切眼线与进风巷线的交点为坐标原点o，将从坐标原点沿着工作面走向方向作为x轴，将从坐标原点沿着工作面倾向方向作为y轴。

4.根据权利要求1所述的煤矿采空区煤自燃可视化动态三带自动划分的方法，其特征在于，步骤三中所述束管监测点与工作面之间的相对位置关系包括：

5.根据权利要求1所述的煤矿采空区煤自燃可视化动态三带自动划分的方法，其特征在于，步骤五中所述构建第二坐标系具体为：以工作面进风端头为坐标原点p，以从坐标原点p沿着工作面走向相反方向作为x2轴方向，以从坐标原点p沿着工作面倾向方向作为y2轴方向，重新构建坐标系，得到第二坐标系。

6.根据权利要求1所述的煤矿采空区煤自燃可视化动态三带自动划分的方法，其特征在于，所述步骤六具体为：根据每个束管监测点的气体浓度，确定具有相同气体浓度的束管监测点对应的第二坐标系下的坐标，生成连接这些坐标的线条，得到采空区气体浓度等值线图并按照设定的浓度标准划分为三个区域，包括窒息带、氧化带、散热带。

技术总结本发明公开一种煤矿采空区煤自燃可视化动态三带自动划分的方法，涉及煤矿采空区火灾防治技术领域。本发明通过在采空区的进风巷和回风巷布置若干个束管监测点；在采空区建立第一坐标系，确定每个束管监测点、工作面进风巷端回采和工作面回风巷端回采在第一坐标系下的坐标；建立束管监测点与工作面之间的相对位置关系；对每个束管监测点位置处进行气体成分及含量分析，生成监测数据表；构建第二坐标系并将每个束管监测点在第一坐标系下的坐标转换到第二坐标系；根据气体浓度及束管监测点在第二坐标系下的坐标进行三带的划分，实现采空区煤自燃监测点进入采空区多少米的习惯，从而实现煤自燃可视化动态三带自动划分。技术研发人员：崔鑫峰,孟祥宁,梁忠秋,周睿,王睿德,任杰,于思淼,张晓晓受保护的技术使用者：中煤科工集团沈阳研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4