基于紅外探測(cè)技術(shù)的巷道火源預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究.pdf

1、煤礦井下煤炭易自燃地點(diǎn)一是回采之后工作面進(jìn)風(fēng)順槽與回風(fēng)順槽形成的采空區(qū)內(nèi)，二是回采巷道內(nèi)長(zhǎng)期與空氣接觸的煤壁內(nèi)，本文采取理論研究與相似模擬試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)此兩種情況進(jìn)行重點(diǎn)研究。煤礦回采巷道自然發(fā)火往往是在煤體內(nèi)部距離煤壁表面一定深度的范圍內(nèi)發(fā)生的，基于巷道開(kāi)挖后兩側(cè)煤柱上覆頂板壓力作用下煤壁內(nèi)部裂隙張開(kāi)發(fā)育加劇，煤壁漏風(fēng)量增加，通過(guò)建立圍巖松動(dòng)圈計(jì)算模型，從理論層面計(jì)算出煤壁內(nèi)部的圍巖塑性松動(dòng)圈范圍，為1.42m左右;并建立煤壁內(nèi)部

2、的高溫點(diǎn)反演計(jì)算模型，通過(guò)YRH700紅外熱成像儀對(duì)煤壁表面的溫度進(jìn)行掃描后的結(jié)果，進(jìn)一步反算出塑性松動(dòng)圈范圍內(nèi)的高溫點(diǎn)的具體位置和高溫點(diǎn)的溫度數(shù)值，并利用軟件作出煤壁內(nèi)部的等溫線圖;結(jié)合所選樣本——汾西瑞泰井礦正明煤業(yè)有限公司0409工作面的推進(jìn)速度、頂板跨落情況、巷道內(nèi)CO、CO2氣體的監(jiān)測(cè)情況，重點(diǎn)對(duì)工作而順槽距離工作面端頭13.1m～67m范圍內(nèi)的煤壁進(jìn)行研究。
　　針對(duì)工作面采空區(qū)的自然發(fā)火，結(jié)合“U型自然發(fā)火區(qū)”理論中

3、的三帶重新劃分，確定易自燃帶，并建立采空區(qū)自然發(fā)火煤堆模型，利用紅外熱成像儀對(duì)煤堆自燃的效果進(jìn)行研究;分別研究了粒徑大小對(duì)煤堆的傳熱影響、煤樣含水性多少對(duì)煤堆的傳熱影響，測(cè)試了YRH700紅外熱像儀的最大有效探測(cè)距離和煤堆的最大有效傳熱厚度，為該項(xiàng)技術(shù)在煤礦井下的實(shí)際操作奠定了一定的理論參考數(shù)值，最后對(duì)煤堆內(nèi)部高溫?zé)嵩吹臒崃枯椛溱厔?shì)進(jìn)行了研究，以期為采空區(qū)自燃后的滅火工作提供方向指導(dǎo)。
　　通過(guò)以上試驗(yàn)，得出了以下結(jié)論:
　

4、　(1)0409順槽巷道松動(dòng)圈范圍為4.34m，煤體內(nèi)部的塑性松動(dòng)圈范圍是1.42m;
　　(2)在順槽中距離端頭13.1m～67m的范圍內(nèi)40m、50m兩處為反算結(jié)果溫度值最高處，其位置深度也在松動(dòng)圈范圍之內(nèi)，為1.5m左右，最高溫度值為32℃左右，這兩處應(yīng)當(dāng)作為0409工作面巷道防火的重點(diǎn)區(qū)段;
　　(3)通過(guò)粒徑試驗(yàn)得出了煤樣粒徑＞30mm時(shí)的煤堆傳熱速率最快，且可得出在煤堆孔隙度在一定范圍內(nèi)時(shí)，其傳熱速率與煤樣粒徑大

5、小呈正相關(guān);
　　(4)通過(guò)距離試驗(yàn)得出了國(guó)產(chǎn)YRH700礦用本質(zhì)安全型紅外熱成像儀的最大有效探測(cè)距離為6m，當(dāng)探測(cè)距離大于6m時(shí)，高溫區(qū)域與周圍低溫區(qū)的溫差仍會(huì)在儀器中顯示出來(lái)，但并不能提供高溫區(qū)域的準(zhǔn)確溫度，無(wú)法對(duì)自燃的階段進(jìn)行判斷;
　　(5)通過(guò)水分試驗(yàn)得出了煤堆孔隙中的含水量對(duì)煤體的傳熱效果和傳熱速率均有影響，且當(dāng)水分含量滿足一定的極值域條件，即水分不會(huì)汽化吸熱時(shí)，水分含量大小與煤堆的傳熱效果/傳熱速率均成負(fù)相關(guān);

6、
　　(6)通過(guò)三種不同厚度的煤樣試驗(yàn)，建立了以煤堆內(nèi)部熱源距離煤堆表面的距離（厚度）為自變量，以表面溫度最高點(diǎn)H值與熱源初始溫度之差為因變量的最優(yōu)擬合方程，并通過(guò)理論計(jì)算得出了該紅外熱像儀對(duì)于煤壁的最大有效探測(cè)深度，為33.628cm;
　　(7)通過(guò)高溫?zé)嵩吹臒崃枯椛溱厔?shì)試驗(yàn)得出了煤堆周圍空氣在受熱之后，受熱氣體橫向方向的運(yùn)動(dòng)軌跡呈“扁平狀”，即熱量首先向水平方向擴(kuò)散，使周圍冷空氣溫度上升，同時(shí)在豎直方向上熱量以溫度梯度