一種自燃煤矸石山著火點的確定方法
【專利摘要】本發(fā)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(nèi)部的米測溫法結(jié)合，以快速的表面測溫找出矸石山異常溫度點，依據(jù)異常點布局內(nèi)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(yōu)選法移動坐標(biāo)原點，直至遞增指向或接近燃燒核心點。本發(fā)明彌補各單項技術(shù)的不足，從大到小，逐步縮小范圍，使得本發(fā)明能夠準(zhǔn)確地確定著火點的中心位置、溫度梯度，為后續(xù)滅火提供依據(jù)。
【專利說明】一種自燃煤矸石山著火點的確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)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(shù)】
[0002] 煤矸石是煤炭開采中的伴生可燃物，產(chǎn)出量約占煤炭產(chǎn)量的10%?20%，年產(chǎn)量 約為3. 5?7億噸。由于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(xiàn) 存矸石山量大，堆積量達50億噸。煤矸石堆積不僅對礦區(qū)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，且易發(fā) 生自燃、爆炸、垮塌等生態(tài)災(zāi)難，已經(jīng)成為國內(nèi)外關(guān)注的熱點和治理難點。
[0003] 自燃煤矸石山綜合治理的關(guān)鍵點是煤矸石堆放、著火點準(zhǔn)確確定、滅火、植被恢 復(fù)，其中著火點的準(zhǔn)確確定直接關(guān)系到整個治理工程的成敗。煤矸石的燃燒原理復(fù)雜，而且 著火點都在地下，因此單一的測溫技術(shù)很難準(zhǔn)確的確定著火點。目前，常見的技術(shù)有以下幾 種：
[0004] 第一，憑借經(jīng)驗大概的確定著火的范圍，這種施工常常會導(dǎo)致材料的嚴(yán)重浪費，著 火點不能準(zhǔn)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(qū)域，不能確定著火點位置；第三，內(nèi)部測溫，這種方式測溫深度不準(zhǔn)確，而 且只能確定著火范圍，但是不能確定著火點中心位置。
[0005] 針對以上技術(shù)不能準(zhǔn)確確定著火點的中心位置和著火范圍的缺點和不足，研究一 種綜合的測溫方法，包括表面"點測溫法"、內(nèi)部"米測溫法"、表面及內(nèi)部"十字交叉法"以及 "著火點綜合確定方法"等，可以準(zhǔn)確的確定著火點的中心位置、著火范圍、溫度梯度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對當(dāng)前使用測溫方法單一、測溫結(jié)果和實際結(jié)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(shù)的優(yōu)點，并且能夠準(zhǔn)確地確定自燃 煤矸石山著火點的方法。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)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(jīng)過分析表面無煙高溫點及冒煙點的溫度，確 定表面高溫區(qū)的范圍；
[0009] B，在所述表面高溫區(qū)域內(nèi)利用"十字交叉法"布設(shè)測溫點，記錄各點溫度并標(biāo)記表 面高溫點，對所述表面高溫區(qū)中表面溫度最高點用"十字交叉法"進行深部溫度測量，并利 用"米測溫"法測定坡面地表下lm平面內(nèi)的溫度，記錄各點溫度并標(biāo)記米測溫的最高溫度 占 .
[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，并記錄統(tǒng)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(xiàn)溫度變化的拐點，則標(biāo)記該拐點所對應(yīng)的位置 為著火點中心位置。
[0012] 優(yōu)選地，所述全表面溫度勘測綜合利用GPS定位、激光測溫儀、紅外測溫儀，并結(jié) 合已有基建施工基礎(chǔ)對矸石山進行表面測溫網(wǎng)布置。
[0013] 優(yōu)選地，所述表面測溫網(wǎng)布置在坡面等高線方向上以8?10m為間距布置測溫線。
[0014] 優(yōu)選地，在坡度線方向上，所述表面測溫網(wǎng)布置在坡頭和坡腳各取一條測溫線，并 以3?5m為間距布置測溫網(wǎng)。
[0015] 優(yōu)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，并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(yōu)選地，采用所述米測溫法測溫時，將熱電偶探頭放入孔底，待溫度數(shù)值穩(wěn)定后讀 取數(shù)據(jù)并記錄，連續(xù)記錄至少兩次讀數(shù)，取所有讀數(shù)的平均值，作為孔點的米測溫值。
[0017] 優(yōu)選地，采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，并以lm為間距在測溫線上布置測溫點，找到最高溫度點。
[0018] 優(yōu)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(yōu)選地，對于情況復(fù)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(zhǔn)確度。
[0020] 進一步，優(yōu)選地，所述確定方法還包括用特制耐火材料制作定位樁，所述定位樁上 標(biāo)有著火點位置、范圍、最高溫度等數(shù)據(jù)。
[0021] 基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點是：
[0022] 本發(fā)明針對自燃煤矸石山綜合治理中不能準(zhǔn)確的確定著火點的問題，結(jié)合實際的 工程實踐，將多種測溫技術(shù)有序的結(jié)合在一起，互相彌補各單項技術(shù)的不足，從確定高溫區(qū) 域到確定著火區(qū)域再到確定著火點，從大到小，逐步縮小范圍，準(zhǔn)確地確定著火點，為后續(xù) 的滅火提供依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0024] 圖1為短坡全表面溫度勘測測溫網(wǎng)布置示意圖；
[0025] 圖2為長坡全表面溫度勘測測溫網(wǎng)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(wǎng)布置示意圖；
[0028] 圖5為十字交叉法測溫網(wǎng)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(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0034] 在本發(fā)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(fā)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(jīng)過分析表面無煙高溫點及冒煙點的溫度，確 定表面高溫區(qū)的范圍。
[0037] B，在所述表面高溫區(qū)域內(nèi)利用"十字交叉法"布設(shè)測溫點，記錄各點溫度并標(biāo)記表 面高溫點，對所述表面高溫區(qū)中表面溫度最高點用"十字交叉法"進行深部溫度測量，并利 用"米測溫"法測定坡面地表下lm平面內(nèi)的溫度，記錄各點溫度并標(biāo)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，并記錄統(tǒng)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(xiàn)溫度變化的拐點，則標(biāo)記該拐點所對應(yīng)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(guī)劃。以等距經(jīng)緯線的交叉點為測溫點， 綜合利用GPS定位、激光測溫儀、紅外測溫儀，并結(jié)合已有基建施工基礎(chǔ)確定邊緣測點的取 舍，測取環(huán)境溫度及各測點溫度，而后對測量數(shù)據(jù)進行整理并與環(huán)境溫度比較，鎖定無煙高 溫點，結(jié)合已觀測冒煙點，鎖定溫度異常及高溫區(qū)。
[0041] 如圖1、2所示，在進行全表面溫度時，所述表面測溫網(wǎng)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，對于坡長較短一般為坡長小于5m 的坡面hlOO,所述表面測溫網(wǎng)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，并以3?5m為間距布置測溫網(wǎng)。而對于對于坡長較長一般為坡 長大于5m的坡面h200除在坡頭和坡腳分別分別設(shè)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(shè)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(qū)域內(nèi)，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(shù)十等分為 間距在測溫線上布置測溫點，按優(yōu)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(yōu)選法找到垂直測溫線6最高溫度點。不斷地重復(fù)上述 方法，沿著增溫方向延伸測點，加大測點距離、擴大測量范圍，找出溫度拐點和燃燒區(qū)范圍。 對于情況復(fù)雜的點，可放射型增加測溫點以確保測量的準(zhǔn)確度。
[0043] 進一步，米測溫法是基于在一定區(qū)域，一定時間內(nèi)，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(qū)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干擾。
[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，并且在水平與垂直測溫線交點處打lm深的孔，確定米測溫點，繪制出如圖 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(nèi)的溫度，記錄各點溫 度并標(biāo)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(shù)穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)并記錄，連續(xù)記錄兩次，兩次間隔1?3 分鐘，讀數(shù)，取兩次讀數(shù)的平均值，作為該點的米測溫值。完成設(shè)定區(qū)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，并記錄統(tǒng)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(shè)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(shè)測溫點al、a2.......an,逐級 向下布設(shè)測溫點al'、a2'.......an'......a2n,布點深度1?2米，記錄統(tǒng)計分析各點溫 度。
[0048] A :若統(tǒng)計分析al、a2.......an點溫度，結(jié)果是逐級降低的趨勢；統(tǒng)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(xiàn)溫度變 化的拐點，則標(biāo)記該拐點所對應(yīng)的位置為著火點中心位置。
[0050] 對于其他表面高溫點，同樣采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中心在一定范圍內(nèi)利用"十字交叉法"布設(shè)測溫點，利用"米測溫"法測定 地表下lm平面內(nèi)的溫度。記錄各點溫度并標(biāo)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(jù)上述測得的最高溫度位置、最高溫度值、周邊高溫區(qū)范圍等坐標(biāo)數(shù)值，繪制著 火點或高溫點立體圖，為后續(xù)滅火及降溫治理做準(zhǔn)備。
[0054] 本發(fā)明中，采用本發(fā)明所述著火點確定方法的現(xiàn)場具體施工步驟如下：
[0055] A.實地勘察：確定是否存在作業(yè)安全隱患，初步確定測溫范圍、測溫路線和測溫 方案。
[0056] B.準(zhǔn)備：準(zhǔn)備測溫需要的紅外測溫儀、熱電偶測溫儀、鉆機、木樁、測量繩、鐵錘、 鋼筋、記錄表。
[0057] C.定位：采用GPS進行場地整體區(qū)域及基準(zhǔn)點確定，然后確定初始表面測溫點，從 而確定測溫點與基準(zhǔn)點相對位置。基準(zhǔn)點采用木樁或標(biāo)志桿等埋于土內(nèi)，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(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析測量數(shù)據(jù)，初步圈定高溫區(qū)。
[0059] E.米測溫：利用鋼筋棒打1米深的圓孔，然后將熱電偶探頭插入孔內(nèi)，然后繼續(xù)下 一個的打孔測溫，待7?10分鐘的時候讀取前一個的數(shù)據(jù)，連續(xù)讀兩次，間隔1?3分鐘， 并記錄數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析每個點的評價數(shù)據(jù)。
[0060] F.十字交叉測溫：如圖3、4所示，結(jié)合米測溫法，水平布置測溫線，利用鋼筋棒打 2米深的圓孔，然后將熱電偶探頭插入孔內(nèi)，然后繼續(xù)下一個的打孔測溫，待7?10分鐘的 時候讀取前一個的數(shù)據(jù)，連續(xù)讀兩次，間隔1?3分鐘，并記錄數(shù)據(jù)，找出測溫線上的最高溫 度點，然后垂直向上或是向下延伸測溫，如此重復(fù)每條水平測溫線。
[0061] G.定樁：用特制耐火材料制作定位樁并在實地標(biāo)記著火點的位置，樁上標(biāo)有著火 點位置、范圍、最高溫度等數(shù)據(jù)。
[0062] H.數(shù)據(jù)分析及溫度圖繪制：根據(jù)上述測量的高溫度點位置、溫度值、高溫區(qū)分布 范圍等三維溫度分布坐標(biāo)繪制溫度分布圖，為后續(xù)滅火及降溫治理做準(zhǔn)備。
[0063] 最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡 管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然 可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā) 明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1. 一種自燃煤矸石山著火點的確定方法，其特征在于：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(jīng)過分析表面無煙高溫點及冒煙點的溫度，確定表 面高溫區(qū)的范圍； B，在所述表面高溫區(qū)域內(nèi)利用"十字交叉法"布設(shè)測溫點，記錄各點溫度并標(biāo)記表面高 溫點，對所述表面高溫區(qū)中表面溫度最高點用"十字交叉法"進行深部溫度測量，并利用"米 測溫"法測定坡面地表下lm平面內(nèi)的溫度，記錄各點溫度并標(biāo)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，并記錄統(tǒng)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(xiàn)溫度變化的拐點，則標(biāo)記該拐點所對應(yīng)的位置為著 火點中心位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定方法，其特征在于：所述全表面溫度勘測綜合利用GPS 定位、激光測溫儀、紅外測溫儀，并結(jié)合已有基建施工基礎(chǔ)對矸石山進行表面測溫網(wǎng)布置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的確定方法，其特征在于：所述表面測溫網(wǎng)布置在坡面水平方 向上以8?10m為間距布置測溫線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的確定方法，其特征在于：在坡面垂直方向上，所述表面測溫網(wǎng) 布置在坡頭和坡腳各取一條測溫線，并以3?5m為間距布置測溫網(wǎng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定方法，其特征在于：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，并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(jù)權(quán)利要求1所述的確定方法，其特征在于：采用所述米測溫法測溫時，將熱電偶 探頭放入孔底，待溫度數(shù)值穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)并記錄，連續(xù)記錄至少兩次讀數(shù)，取所有讀數(shù)的 平均值，作為孔點的米測溫值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定方法，其特征在于：采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，并以lm為間距在測溫線上布置測溫點，找到最高溫 度點。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的確定方法，其特征在于：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(jù)權(quán)利要求1所述的確定方法，其特征在于：對于情況復(fù)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(zhǔn)確度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定方法，其特征在于：所述確定方法還包括用特制耐火材 料制作定位樁，所述定位樁上標(biāo)有著火點位置、范圍、最高溫度等數(shù)據(jù)。
【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(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】趙平, 馬亞云, 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