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专利号: 2022106246565
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种CO真实临界值的计算方法,其特征在于,包括步骤如下:S1.预埋束管监测采空区的气体成分,得到采空区进风侧和回风侧O2的浓度数据;

S2.结合采空区气体分布规律和数值模拟方法划分采空区的三带:非自燃带、自燃带和窒息带,并根据气体分布规律计算得到采空区漏风强度和数值模拟的采空区氧气浓度,进而得到三带的具体位置;

S3.利用程序升温实验得到煤自燃过程中不同气体在不同温度下的浓度变化趋势;

S4.得到CO真实临界值的计算公式如下:2

式中,PCO(T)为CO在回风侧的真实临界值,ppm;A为采空区过火面积,m ;h为采空区遗煤

3 3

厚度,m;Q1为回风侧非自燃带漏风量,cm/s;Q2为回风侧自燃带漏风量,cm/s;CCO(T)为在温度T时,回风侧CO浓度,ppm; 为在温度T时,回风侧C2H4浓度,ppm; 为在温度T时,回风侧C2H6浓度,ppm; 为在温度T时,回风侧C3H8浓度,ppm。

2.根据权利要求1所述的一种CO真实临界值的计算方法,其特征在于,所述步骤S1中测点设于采空区的回风侧和进风侧,监测时保持上下顺槽同时监测,并随工作面推进同步移动。

3.根据权利要求1所述的一种CO真实临界值的计算方法,其特征在于,所述步骤S1中当测点进入采空区240m或氧气浓度降低为8vol.%时结束监测。

4.根据权利要求1所述的一种CO真实临界值的计算方法,其特征在于,所述步骤S2包括以下步骤:S2‑1.根据束管监测的数据,得到进风侧和回风侧的氧气浓度随埋深的变化趋势;

S2‑2.计算进风侧和回风侧的采空区漏风强度和极限漏风强度;

S2‑3.对采空区进行数值模拟;

S2‑4.根据现场实测结果、数值模拟结果、采空区漏风强度计算结果和采空区极限漏风强度计算结果进行三带划分。

5.根据权利要求4所述的一种CO真实临界值的计算方法,其特征在于,所述步骤S2‑2中采空区漏风强度和极限漏风强度的计算方法如下:采空区漏风强度:

‑6 3

式中, 为新鲜风流氧浓度,取9.375×10 mol/cm ; 为实验测定煤温为T、氧浓度

3 3 ‑2

为21vol.%时的耗氧速率,mol/(s×cm), 为采空区xi处的漏风强度,cm·(cm ·s‑1);xi+1、xi分别为采空区两点距工作面的距离,m;

采空区极限氧浓度:

采空区极限漏风强度:

式中, 为新鲜风流氧浓度,取21vol.%;q0(Tm)表示氧浓度为 (即21vt.%)时的放‑1 ‑1热强度;λe为浮煤导热系数,J·s ·cm ;Tm为煤体内最高温度,℃;Ty为岩层温度,℃;Tg为‑3 ‑1 ‑1风流温度,℃;h为浮煤厚度,cm;ρg为工作面风流密度,g·cm ;cg为热容,J·g ·℃ ;x为

3 ‑2 ‑1

采空区距工作面的距离,cm;Cmin为极限氧浓度; 为极限漏风强度,cm·(cm ·s )。

6.根据权利要求4所述的一种CO真实临界值的计算方法,其特征在于,所述S2‑4中采空区三带的划分依据为:非自燃带:

自燃带:

窒息带:

3 ‑2 ‑1 3 ‑2 ‑1

式中, 为采空区漏风强度,cm·(cm ·s ); 为极限漏风强度,cm·(cm ·s );

为氧浓度;Cmin为采空区极限氧浓度。

7.根据权利要求1所述的一种CO真实临界值的计算方法,其特征在于,所述回风侧非自燃带漏风量为:回风侧自燃带漏风量为:

2 2

式中,S1为回风侧采空区非自燃带侧面积,cm ;S2为回风侧自燃带侧面积,cm ; 为回

3 ‑2 ‑1

风侧采空区非自燃带漏风强度均值,cm·(cm ·s ); 为回风侧采空区非自燃带漏风强

3 ‑2 ‑1 3

度均值,cm·(cm ·s );Q1为回风侧非自燃带漏风量,cm /s;Q2为回风侧自燃带漏风量,3

cm/s。

8.由权利要求1所述的计算方法得到的CO真实临界值在预警采空区遗煤自燃状况中的应用。