(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210624656.5 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221008 江苏省徐州市铜山区大 学路1 号 (72)发明人 程健维　马永侦　盛树平　陆卫东　 刘国忠　邵和　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 张雯 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06Q 50/02(2012.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种CO真实临界值的计算方法及其应用 (57)摘要 本发明公开了一种CO真实临界值的计算方 法及其应用， 具体方法为： 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； 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； 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； 得到 CO真实临界值。 该方法结合采空区三带划分得到 的非自燃 带、 自燃带的漏风强度和程序升温实验 结果， 结果能较好的反演工作面采空区遗煤的自 燃情况， 推导的临界值可作为预防采空区自然发 火的预警提 示。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115081194 A 2022.09.20 CN 115081194 A 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： 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， m2； h为采空区遗煤 厚度， m； Q1为回风侧非自燃 带漏风量， cm3/s； Q2为回风侧自燃带漏风量， cm3/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8vo l.％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： 式中， 为新鲜风流氧浓度， 取9.375 ×10‑6mol/cm3； 为实验测定煤温为T、 氧浓度 为21vol.％时的耗氧速率， mol/(s ×cm3)， 为采空区xi处的漏风强度， cm3·(cm‑2·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： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115081194 A 2采空区极限漏风强度： 式中， 为新鲜风流氧浓度， 取21v ol.％； q0(Tm)表示氧浓度为 (即21vt.％)时的放 热强度； λe为浮煤导热系数， J ·s‑1·cm‑1； Tm为煤体内最高温度， ℃； Ty为岩层温度， ℃； Tg为 风流温度， ℃； h为浮煤厚度， cm； ρg为工作面风流密度， g ·cm‑3； cg为热容， J·g‑1·℃‑1； x为 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， cm3·(cm‑2·s‑1)。 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： 式中， 为采空区漏风强度， cm3·(cm‑2·s‑1)； 为极限漏风强度， cm3·(cm‑2·s‑1)； 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： 式中， S1为回风侧采空区非自燃带侧面积， cm2； S2为回风侧自燃带侧面积， cm2； 为回 风侧采空区非自燃带漏风强度均值， cm3·(cm‑2·s‑1)； 为回风侧采空区非自燃带漏风强 度均值， cm3·(cm‑2·s‑1)； Q1为回风侧非自燃带漏风量， cm3/s； Q2为回风侧自燃带漏风量， cm3/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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115081194 A 3