專利名稱：判別地下煤火燃燒中心的方法
技術領域：
本發明涉及一種判別地下煤火燃燒中心的方法。
背景技術：
根據燃燒理論，任何一種燃燒現象都必須滿足火源、燃燒物質和供氧這三個條件。 煤礦田火災同樣也必須具備這三鐘條件，才會形成現今世界上大大小小的煤礦田火災。以 往研究，有人將煤田火與煤礦火進行了劃分，煤田火分古火區和新火區，古火區可能與地質 構造或巖漿巖活動有關，因此形成了新疆大面積的磚紅色燒變巖。新火區則與近代人類采 煤活動有關，已經熄滅了的新疆鐵廠溝火區和寧夏陰坡火區，就是早期人類煤炭生產引燃 地下煤火燃燒了約200年歷史。不僅中國，在美國、印度、俄羅斯、澳大利亞、印尼以及中亞等國家和地區，煤(礦) 田火區也普遍存在。印度尼西亞有1000多處煤火，美國16個州里有260處煤火，塔吉克斯 坦國的拉瓦山煤火燃燒了 3000多年，印度賈里煤火被燒掉3700萬噸，澳大利亞斯科涅城北 漢捷維利山煤火燃燒也有2000年歷史。總體而言，目前煤火治理的效果仍然有待提高。
發明內容
本發明的主要目的是提供一種判別地下煤火燃燒中心的方法，以提高現有技術中 煤火治理的效果。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種判別地下煤火燃燒中心 的方法。本發明的判別地下煤火燃燒中心的方法包括獲取煤田地表狀態信息，所述地表 狀態包括地表裂隙、地面塌陷和破碎以及地面明火與高溫熱浪；根據所述煤田的地表發生 如下狀況，判定該地表下具有已形成的煤火燃燒中心地表形成裂隙群，多數裂隙組成燃燒 通風系統，地面出現明火或高溫熱浪，以及地面塌陷、破碎程度高于所述煤田周邊地表。進一步地，所述方法還包括根據所述煤田地表發生如下狀況，判定該地表下具有 燃燒蔓延階段的煤火燃燒中心地表裂隙數量多于周邊地表，巖石裂隙形成煤火通風系統， 沿地表裂隙出現燃燒產物，以及頂板燒變巖范圍增大，巖石破碎程度加劇。進一步地，所述燃燒產物包括如下的一種或幾種蒸汽，煤煙，煤焦油，硫磺，芒硝， 熱浪，煙灰，明火。進一步地，所述方法還包括根據所述煤田地表發生如下狀況，判定該地表下具有 燃燒初級階段的煤火燃燒中心地表裂隙出現熱異常，地表裂隙熱脹冷縮形成空氣對流，地 面出現水蒸汽和硫磺晶體，頂板強烈脫水，巖石裂隙呈現磚紅色。進一步地，所述方法還包括根據所述煤田地表發生如下狀況，判定該地表下具有 氧化自燃階段的煤火燃燒中心地表形成裂隙，巖石裂隙含有氧氣，沿地表裂隙走向覆蓋土 壤濕潮，巖石出現脫水。進一步地，所述方法還包括根據所述煤田地表發生如下狀況，判定該地表下具有氧化聚熱階段的煤火燃燒中心煤礦采空區頂板破碎或塌落，煤礦采空區密閉處于缺氧狀 態，地表無燃燒異常現象，頂板巖石自然沉降。根據本發明的技術方案，有助于識別客觀現象，對煤田的煤火判別取得客觀的結 果，不僅為煤礦火災預測預報提供重要信息，更為煤礦田火災治理工程提供了煤火燃燒依 據。
說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示 意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是根據本發明實施例的判別地下煤火燃燒中心的方法的主要流程的示意圖；圖2是根據本發明實施例的煤火燃燒中心的發展階的判斷方法的主要內容的示 意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。圖1是根據本發明實施例的判別地下煤火燃燒中心的方法的主要流程的示意圖。 圖1示出了判定煤火中心形成的主要步驟。煤火燃燒中心可以分為燃燒階段、蔓延階段和 強燃燒階段，當煤礦田火災從煤自燃進入到燃燒階段、蔓延階段和強燃燒階段中，地表都會 出現煤火燃燒的跡象，這些跡象客觀地表達了煤礦火災形成的不同發展階段，當地表出現 了高溫、塌陷裂隙群、巖石破碎帶以及燃燒產物集合特征，我們稱其為煤礦田火災燃燒中 心。在1個火區內可以出現1個或兩個以上的煤火燃燒中心。如圖1所示，該方法主要包 括如下步驟步驟Sll 獲取煤田地表狀態信息。本步驟中的地表狀態主要包括地表裂隙、地面 塌陷和破碎以及地面明火與高溫熱浪。步驟S13 根據煤田的地表所發生的狀況判定該地表下具有已形成的煤火燃燒中 心。本步驟中煤田地表所發生的狀況主要有地表形成裂隙群，多數裂隙組成燃燒通風系 統，地面出現明火或高溫熱浪，以及地面塌陷、破碎程度高于所述煤田周邊地表。本實施例的煤火燃燒中心階段判別的方法中，可以按照如下幾個方面判別煤火燃 燒中心1、熱異常是煤火判別的首要標志。高溫相對集中在一定范圍，向外溫度逐漸接近
吊im ο2、有燃燒產物排放(蒸汽、煤煙、煤焦油、硫磺、芒硝、熱浪、煙灰以及明火等)。3、采空區地表裂隙相對發育的部位或地面巖石相對破碎。4、采空區地面沉降速率最大的范圍。具體地，本實施例給出煤火燃燒中心的發展階段的判斷方法，具體如圖2所示，圖 2是根據本發明實施例的煤火燃燒中心的發展階的判斷方法的主要內容的示意圖。以下結 合圖2對該方法作進一步說明。煤火燃燒中心的發展階段除了已形成的即煤火強烈燃燒階段，從煤火起始期還可分為四個階段，分別是氧化聚熱階段、氧化自燃階段、燃燒初級階段和燃燒蔓延階段。如圖2所示，如果出現地表裂隙數量多于周邊地表，巖石裂隙形成煤火通風系統， 沿地表裂隙出現燃燒產物，以及頂板燒變巖范圍增大，巖石破碎程度加劇，則可判定該地表 下具有燃燒蔓延階段的煤火燃燒中心。這里的燃燒產物可以是如下的一種或幾種蒸汽，煤 煙，煤焦油，硫磺，芒硝，熱浪，煙灰，明火。如果煤田的地表出現以下狀況，可以判定該地表下具有燃燒初級階段的煤火燃燒 中心地表裂隙出現熱異常，地表裂隙熱脹冷縮形成空氣對流，地面出現水蒸汽和硫磺晶 體，頂板強烈脫水，巖石裂隙呈現磚紅色。如果煤田的地表發生如下狀況，則可判定該地表下具有氧化自燃階段的煤火燃燒 中心地表形成裂隙，巖石裂隙含有氧氣，沿地表裂隙走向覆蓋土壤濕潮，巖石出現脫水。如果煤田的地表發生如下狀況，則可判定該地表下具有氧化聚熱階段的煤火燃燒 中心煤礦采空區頂板破碎或塌落，煤礦采空區密閉處于缺氧狀態，地表無燃燒異常現象， 頂板巖石自然沉降。采用本實施例的技術方案可以獲得以下有益效果1、從煤礦田火災治理角度，及早確定煤火燃燒中心范圍，對有目的、科學的設計滅 火設計，選擇合理的滅火方法及其關鍵；2、根據煤火燃燒中心形成不同階段地表溫度、燃燒產物、巖石與環境特征，可以更 準確地進行煤火災害風險程度評估，為科學治理煤火提供客觀依據；3、在未發生煤火災害的煤礦采空區，可以根據本判定技術，首先從采空區地面沉 降速率上、從地面裂隙發育程度上進行采空區煤火風險評估，為煤礦對采空區煤火防治進 行早期治理提供幫助。本實施例的方法是在長期煤礦火災調查與研究中，通過大量資料積累與分析之后 總結出來的，面對復雜的客觀世界，本實施例的方法有助于識別客觀現象，對煤田的煤火判 別取得客觀的結果，不僅為煤礦火災預測預報提供重要信息，更為煤礦田火災治理工程提 供了煤火燃燒依據。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種判別地下煤火燃燒中心的方法，其特征在于，包括獲取煤田地表狀態信息，所述地表狀態包括地表裂隙、地面塌陷和破碎以及地面明火 與高溫熱浪；根據所述煤田的地表發生如下狀況，判定該地表下具有已形成的煤火燃燒中心地表形成裂隙群，多數裂隙組成燃燒通風系統，地面出現明火或高溫熱浪，以及地面塌 陷、破碎程度高于所述煤田周邊地表。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括根據所述煤田地表發生 如下狀況，判定該地表下具有燃燒蔓延階段的煤火燃燒中心地表裂隙數量多于周邊地表，巖石裂隙形成煤火通風系統，沿地表裂隙出現燃燒產物， 以及頂板燒變巖范圍增大，巖石破碎程度加劇。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述燃燒產物包括如下的一種或幾種蒸 汽，煤煙，煤焦油，硫磺，芒硝，熱浪，煙灰，明火。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括根據所述煤田地表發生 如下狀況，判定該地表下具有燃燒初級階段的煤火燃燒中心地表裂隙出現熱異常，地表裂隙熱脹冷縮形成空氣對流，地面出現水蒸汽和硫磺晶體， 頂板強烈脫水，巖石裂隙呈現磚紅色。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括根據所述煤田地表發生 如下狀況，判定該地表下具有氧化自燃階段的煤火燃燒中心地表形成裂隙，巖石裂隙含有氧氣，沿地表裂隙走向覆蓋土壤濕潮，巖石出現脫水。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括根據所述煤田地表發生 如下狀況，判定該地表下具有氧化聚熱階段的煤火燃燒中心煤礦采空區頂板破碎或塌落，煤礦采空區密閉處于缺氧狀態，地表無燃燒異常現象，頂 板巖石自然沉降。
全文摘要
本發明提供了一種判別地下煤火燃燒中心的方法，以提高現有技術中煤火治理的效果。該方法包括獲取煤田地表狀態信息，所述地表狀態包括地表裂隙、地面塌陷和破碎以及地面明火與高溫熱浪；根據所述煤田的地表發生如下狀況，判定該地表下具有已形成的煤火燃燒中心地表形成裂隙群，多數裂隙組成燃燒通風系統，地面出現明火或高溫熱浪，以及地面塌陷、破碎程度高于所述煤田周邊地表。
文檔編號E21F17/18GK102071972SQ20111003334
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月30日 優先權日2010年12月29日
發明者張國榮, 馬建偉, 黃柳霞 申請人:神華(北京)遙感勘查有限責任公司, 神華集團有限責任公司