一種自燃煤矸石山著火點的確定方法
2023-05-31 00:55:16
一種自燃煤矸石山著火點的確定方法
【專利摘要】本發明涉及一種自燃煤矸石山著火點的確定方法，本方法將矸石山表面測溫法與矸石山內部的米測溫法結合，以快速的表面測溫找出矸石山異常溫度點，依據異常點布局內部的米測溫面，比較米測溫面與表面溫度場溫度梯度變化趨勢，以十字交叉法在三維尺度上用優選法移動坐標原點，直至遞增指向或接近燃燒核心點。本發明彌補各單項技術的不足，從大到小，逐步縮小範圍，使得本發明能夠準確地確定著火點的中心位置、溫度梯度，為後續滅火提供依據。
【專利說明】一種自燃煤矸石山著火點的確定方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種著火點的確定方法，特別是涉及一種自燃煤矸石山著火點的確定 方法。
【背景技術】
[0002] 煤矸石是煤炭開採中的伴生可燃物，產出量約佔煤炭產量的10%?20%，年產量 約為3. 5?7億噸。由於我國煤矸石綜合利用率不高，煤矸石堆積不可避免。目前，我國現 存矸石山量大，堆積量達50億噸。煤矸石堆積不僅對礦區環境造成了嚴重的汙染，且易發 生自燃、爆炸、垮塌等生態災難，已經成為國內外關注的熱點和治理難點。
[0003] 自燃煤矸石山綜合治理的關鍵點是煤矸石堆放、著火點準確確定、滅火、植被恢 復，其中著火點的準確確定直接關係到整個治理工程的成敗。煤矸石的燃燒原理複雜，而且 著火點都在地下，因此單一的測溫技術很難準確的確定著火點。目前，常見的技術有以下幾 種：
[0004] 第一，憑藉經驗大概的確定著火的範圍，這種施工常常會導致材料的嚴重浪費，著 火點不能準確的確定，注漿過程中極易引起"井噴"事故；第二，表面測溫，這種方式只能初 步確定高溫異常區域，不能確定著火點位置；第三，內部測溫，這種方式測溫深度不準確，而 且只能確定著火範圍，但是不能確定著火點中心位置。
[0005] 針對以上技術不能準確確定著火點的中心位置和著火範圍的缺點和不足，研究一 種綜合的測溫方法，包括表面"點測溫法"、內部"米測溫法"、表面及內部"十字交叉法"以及 "著火點綜合確定方法"等，可以準確的確定著火點的中心位置、著火範圍、溫度梯度。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是針對當前使用測溫方法單一、測溫結果和實際結果誤差較大、著 火點位置確定精度較低等缺點，提出一種能夠綜合技術的優點，並且能夠準確地確定自燃 煤矸石山著火點的方法。
[0007] 為實現上述目的，本發明提供了一種自燃煤矸石山著火點的確定方法，所述方法 包括如下步驟：
[0008] A，對矸石山進行全表面溫度勘測，經過分析表面無煙高溫點及冒煙點的溫度，確 定表面高溫區的範圍；
[0009] B，在所述表面高溫區域內利用"十字交叉法"布設測溫點，記錄各點溫度並標記表 面高溫點，對所述表面高溫區中表面溫度最高點用"十字交叉法"進行深部溫度測量，並利 用"米測溫"法測定坡面地表下lm平面內的溫度，記錄各點溫度並標記米測溫的最高溫度 佔 .
[0010] C，以所述米測溫的最高溫度點為起點，以間距10?20cm分別沿垂直坡面向上和 向下布置縱向測溫點，並記錄統計各測溫點的溫度值；
[0011] D，分析各縱向測溫點的溫度變化趨勢，若所述各測溫點的溫度以所述米測溫的最 高溫度點為中心分別沿垂直水平面向上和向下逐漸降低，則該米測溫的最高溫度點處為著 火點中心位置；若所述各測溫點的溫度出現溫度變化的拐點，則標記該拐點所對應的位置 為著火點中心位置。
[0012] 優選地，所述全表面溫度勘測綜合利用GPS定位、雷射測溫儀、紅外測溫儀，並結 合已有基建施工基礎對矸石山進行表面測溫網布置。
[0013] 優選地，所述表面測溫網布置在坡面等高線方向上以8?10m為間距布置測溫線。
[0014] 優選地，在坡度線方向上，所述表面測溫網布置在坡頭和坡腳各取一條測溫線，並 以3?5m為間距布置測溫網。
[0015] 優選地，所述米測溫法布置的水平方向測溫線間距為1. 5?2. 5米，垂直方向測溫 線間距為2. 5?3. 5米，並且在水平與垂直測溫線交點處打lm深的孔，確定米測溫點。
[0016] 優選地，採用所述米測溫法測溫時，將熱電偶探頭放入孔底，待溫度數值穩定後讀 取數據並記錄，連續記錄至少兩次讀數，取所有讀數的平均值，作為孔點的米測溫值。
[0017] 優選地，採用所述十字交叉法測溫時，在水平方向上以2米為間距布置水平測溫 線，並以lm為間距在測溫線上布置測溫點，找到最高溫度點。
[0018] 優選地，所述方法還包括以所述最高溫度點為中心，沿堅直方向，以lm為間距布 置測溫點。
[0019] 優選地，對於情況複雜的測溫點，所述十字交叉法還包括放射型增加測溫點以確 保測量的準確度。
[0020] 進一步，優選地，所述確定方法還包括用特製耐火材料製作定位樁，所述定位樁上 標有著火點位置、範圍、最高溫度等數據。
[0021] 基於上述技術方案，本發明的優點是：
[0022] 本發明針對自燃煤矸石山綜合治理中不能準確的確定著火點的問題，結合實際的 工程實踐，將多種測溫技術有序的結合在一起，互相彌補各單項技術的不足，從確定高溫區 域到確定著火區域再到確定著火點，從大到小，逐步縮小範圍，準確地確定著火點，為後續 的滅火提供依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 此處所說明的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於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
[0024] 圖1為短坡全表面溫度勘測測溫網布置示意圖；
[0025] 圖2為長坡全表面溫度勘測測溫網布置示意圖；
[0026] 圖3為十字交叉法測溫點選擇示意圖；
[0027] 圖4為十字交叉法測溫網布置示意圖；
[0028] 圖5為十字交叉法測溫網布置分析示意圖；
[0029] 圖6為米測溫法分析示意圖；
[0030] 圖7為同一直線上各縱向測溫點布置示意圖；
[0031] 圖8為其他測溫點分析示意圖；
[0032] 其中，1?坡腳測溫線；2?坡頭測溫線；3?坡面測溫線；4?坡腰測溫線；5?水 平測溫線；6?垂直測溫線。
【具體實施方式】
[0033] 下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0034] 在本發明中，縱向是指垂直坡面的方向，縱向測溫點是指沿垂直坡面向上或向下 布置的測溫點。
[0035] 本發明提供了一種自燃煤矸石山著火點的確定方法，所述方法包括如下步驟：
[0036] A，對矸石山進行全表面溫度勘測，經過分析表面無煙高溫點及冒煙點的溫度，確 定表面高溫區的範圍。
[0037] B，在所述表面高溫區域內利用"十字交叉法"布設測溫點，記錄各點溫度並標記表 面高溫點，對所述表面高溫區中表面溫度最高點用"十字交叉法"進行深部溫度測量，並利 用"米測溫"法測定坡面地表下lm平面內的溫度，記錄各點溫度並標記米測溫的最高溫度 點。
[0038] C，以所述米測溫的最高溫度點為起點，以間距10?20cm分別沿垂直坡面向上和 向下布置縱向測溫點，並記錄統計各測溫點的溫度值。
[0039] D，分析各縱向測溫點的溫度變化趨勢，若所述各測溫點的溫度以所述米測溫的最 高溫度點為中心分別沿垂直水平面向上和向下逐漸降低，則該米測溫的最高溫度點處為著 火點中心位置；若所述各測溫點的溫度出現溫度變化的拐點，則標記該拐點所對應的位置 為著火點中心位置。
[0040] 具體地，對矸石山進行全表面溫度勘測點規劃。以等距經緯線的交叉點為測溫點， 綜合利用GPS定位、雷射測溫儀、紅外測溫儀，並結合已有基建施工基礎確定邊緣測點的取 舍，測取環境溫度及各測點溫度，而後對測量數據進行整理並與環境溫度比較，鎖定無煙高 溫點，結合已觀測冒煙點，鎖定溫度異常及高溫區。
[0041] 如圖1、2所示，在進行全表面溫度時，所述表面測溫網布置在坡面等高線方向上 以8?10m為間距布置坡面測溫線3。在坡度線方向上，對於坡長較短一般為坡長小於5m 的坡面hlOO,所述表面測溫網布置在坡頭和坡腳各取一條測溫線，分別為坡頭測溫線2和 坡腳測溫線1，如圖1所示，並以3?5m為間距布置測溫網。而對於對於坡長較長一般為坡 長大於5m的坡面h200除在坡頭和坡腳分別分別設置坡頭測溫線2和坡腳測溫線1以外， 還在每一長坡的中間位置設置一條坡腰測溫線4。這樣就在整個坡面無死角地進行全方位 測溫。
[0042] 進一步，在所述表面高溫區域內，在三維尺度上用十字交叉法進行深部溫度測量。 具體方法如圖3、圖4所示，在一個水平方向布置水平測溫線5,以1米或其整倍數十等分為 間距在測溫線上布置測溫點，按優選法找到水平測溫線5最高溫度點。再以此水平測溫線5 最高溫度點為中心，作十字交叉線，在另外的水平方向上布置垂直測溫線6,以十等分為間 距在垂直測溫線6上布置測溫點，按優選法找到垂直測溫線6最高溫度點。不斷地重複上述 方法，沿著增溫方向延伸測點，加大測點距離、擴大測量範圍，找出溫度拐點和燃燒區範圍。 對於情況複雜的點，可放射型增加測溫點以確保測量的準確度。
[0043] 進一步，米測溫法是基於在一定區域，一定時間內，地表下lm處的地溫相同的原 理，如果煤矸石山表面下有聚熱區或是著火點，地下1米處的溫度就會異常升高，且不易受 到氣象等地表外界因素的幹擾。
[0044] 所述米測溫法布置的水平方向測溫線間距為1. 5?2. 5米，垂直方向測溫線間距 為2. 5?3. 5米，並且在水平與垂直測溫線交點處打lm深的孔，確定米測溫點，繪製出如圖 5所示的分析示意圖。
[0045] 在十字交叉法中利用"米測溫"法測定坡面地表下lm平面內的溫度，記錄各點溫 度並標記米測溫的最高溫度點。在表面測溫點位置垂直打深lm、直徑3-5cm圓孔，將熱電偶 探頭放入孔底7?10分鐘，待度數穩定後讀取數據並記錄，連續記錄兩次，兩次間隔1?3 分鐘，讀數，取兩次讀數的平均值，作為該點的米測溫值。完成設定區域各測點溫度的測取， 如圖6所示。
[0046] 進一步，以所述米測溫中的最高溫度點為起點，以間距10?20cm分別沿垂直坡面 向上和向下布置縱向測溫點，並記錄統計各測溫點的溫度值。
[0047] 具體地，如圖7所示，以測出的如圖5中的Al、A2點為例，假設測得A2點溫度最 高，以A2點為起點間距10-20cm,沿A2A1直線逐級向上布設測溫點al、a2.......an,逐級 向下布設測溫點al'、a2'.......an'......a2n,布點深度1?2米，記錄統計分析各點溫 度。
[0048] A :若統計分析al、a2.......an點溫度，結果是逐級降低的趨勢；統計分析al'、 a2'.......an'點溫度也是逐級降低，則可以確定火點中心位置深度在A2點。
[0049] B :若所述A2點不是最高溫度點，而是所述各測溫點的溫度在其他點出現溫度變 化的拐點，則標記該拐點所對應的位置為著火點中心位置。
[0050] 對於其他表面高溫點，同樣採用上述方法一一測出。如圖8所示，如果測B2點溫 度最高，則以B1中心在一定範圍內利用"十字交叉法"布設測溫點，利用"米測溫"法測定 地表下lm平面內的溫度。記錄各點溫度並標記高溫點。
[0051] ①如B2點溫度最高，在按照步驟⑴中的A或是B，在B2B1上布點，確定著火點深 度位置。
[0052] ②如H2點溫度最高，在按照步驟⑴中的A或是B，在H2H1上布點，確定著火點深 度位置。
[0053] 根據上述測得的最高溫度位置、最高溫度值、周邊高溫區範圍等坐標數值，繪製著 火點或高溫點立體圖，為後續滅火及降溫治理做準備。
[0054] 本發明中，採用本發明所述著火點確定方法的現場具體施工步驟如下：
[0055] A.實地勘察：確定是否存在作業安全隱患，初步確定測溫範圍、測溫路線和測溫 方案。
[0056] B.準備：準備測溫需要的紅外測溫儀、熱電偶測溫儀、鑽機、木樁、測量繩、鐵錘、 鋼筋、記錄表。
[0057] C.定位：採用GPS進行場地整體區域及基準點確定，然後確定初始表面測溫點，從 而確定測溫點與基準點相對位置。基準點採用木樁或標誌杆等埋於土內，位置固定。
[0058] D.表測溫：沿如圖1或圖2所示布置的測溫線，利用紅外測溫儀，間隔3-8米取點 測溫，記錄數據，統計分析測量數據，初步圈定高溫區。
[0059] E.米測溫：利用鋼筋棒打1米深的圓孔，然後將熱電偶探頭插入孔內，然後繼續下 一個的打孔測溫，待7?10分鐘的時候讀取前一個的數據，連續讀兩次，間隔1?3分鐘， 並記錄數據，統計分析每個點的評價數據。
[0060] F.十字交叉測溫：如圖3、4所示，結合米測溫法，水平布置測溫線，利用鋼筋棒打 2米深的圓孔，然後將熱電偶探頭插入孔內，然後繼續下一個的打孔測溫，待7?10分鐘的 時候讀取前一個的數據，連續讀兩次，間隔1?3分鐘，並記錄數據，找出測溫線上的最高溫 度點，然後垂直向上或是向下延伸測溫，如此重複每條水平測溫線。
[0061] G.定樁：用特製耐火材料製作定位樁並在實地標記著火點的位置，樁上標有著火 點位置、範圍、最高溫度等數據。
[0062] H.數據分析及溫度圖繪製：根據上述測量的高溫度點位置、溫度值、高溫區分布 範圍等三維溫度分布坐標繪製溫度分布圖，為後續滅火及降溫治理做準備。
[0063] 最後應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡 管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然 可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本發 明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案範圍當中。
【權利要求】
1. 一種自燃煤矸石山著火點的確定方法，其特徵在於：所述方法包括如下步驟： A，對矸石山進行全表面溫度勘測，經過分析表面無煙高溫點及冒煙點的溫度，確定表 面高溫區的範圍； B，在所述表面高溫區域內利用"十字交叉法"布設測溫點，記錄各點溫度並標記表面高 溫點，對所述表面高溫區中表面溫度最高點用"十字交叉法"進行深部溫度測量，並利用"米 測溫"法測定坡面地表下lm平面內的溫度，記錄各點溫度並標記米測溫的最高溫度點； C，以所述米測溫的最高溫度點為起點，以間距10?20cm分別沿垂直坡面向上和向下 布置縱向測溫點，並記錄統計各測溫點的溫度值； D，分析各縱向測溫點的溫度變化趨勢，若所述各測溫點的溫度以所述米測溫的最高溫 度點為中心分別沿垂直水平面向上和向下逐漸降低，則該米測溫的最高溫度點處為著火點 中心位置；若所述各測溫點的溫度出現溫度變化的拐點，則標記該拐點所對應的位置為著 火點中心位置。
2. 根據權利要求1所述的確定方法，其特徵在於：所述全表面溫度勘測綜合利用GPS 定位、雷射測溫儀、紅外測溫儀，並結合已有基建施工基礎對矸石山進行表面測溫網布置。
3. 根據權利要求2所述的確定方法，其特徵在於：所述表面測溫網布置在坡面水平方 向上以8?10m為間距布置測溫線。
4. 根據權利要求2所述的確定方法，其特徵在於：在坡面垂直方向上，所述表面測溫網 布置在坡頭和坡腳各取一條測溫線，並以3?5m為間距布置測溫網。
5. 根據權利要求1所述的確定方法，其特徵在於：所述米測溫法布置的水平方向測溫 線間距為1. 5?2. 5米，垂直方向測溫線間距為2. 5?3. 5米，並且在水平與垂直測溫線交 點處打lm深的孔，確定米測溫點。
6. 根據權利要求1所述的確定方法，其特徵在於：採用所述米測溫法測溫時，將熱電偶 探頭放入孔底，待溫度數值穩定後讀取數據並記錄，連續記錄至少兩次讀數，取所有讀數的 平均值，作為孔點的米測溫值。
7. 根據權利要求1所述的確定方法，其特徵在於：採用所述十字交叉法測溫時，在水平 方向上以2米為間距布置水平測溫線，並以lm為間距在測溫線上布置測溫點，找到最高溫 度點。
8. 根據權利要求7所述的確定方法，其特徵在於：所述方法還包括以所述最高溫度點 為中心，沿堅直方向，以lm為間距布置測溫點。
9. 根據權利要求1所述的確定方法，其特徵在於：對於情況複雜的測溫點，所述十字交 叉法還包括放射型增加測溫點以確保測量的準確度。
10. 根據權利要求1所述的確定方法，其特徵在於：所述確定方法還包括用特製耐火材 料製作定位樁，所述定位樁上標有著火點位置、範圍、最高溫度等數據。
【文檔編號】G01N25/12GK104155330SQ201410342887
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】趙平, 馬亞雲, 高彥波, 譚德遠, 樊蓓莉, 郭宏凱, 王婉清, 翟鵬輝, 邢萌萌, 蔡飛, 安永興 申請人:北京東方園林股份有限公司