一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法及系统与流程

本发明属于煤矿安全监测与矿井防灭火，具体涉及一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法及系统。

背景技术：

1、煤矿回采过程中，沿空巷道一侧的小煤柱长期处于采空区漏风、应力扰动和裂隙演化共同作用之下，煤体内部容易出现持续氧化升温现象。当氧化放热不断积累而散热条件不足时，局部区域便可能由隐伏发热逐步发展为煤自燃。实际生产中，这类异常往往不是先在外部直接显现，而是先出现在煤柱深部，随后再向表层裂隙带和巷道侧传递，因此仅依靠表面温度观察或单一气体检测，往往难以及时掌握煤柱内部真实状态。

2、现有煤自燃监测方式多以单一钻孔、单点取样或局部区域分散布点为主，虽然能够获取一定的温度或气体数据，但不同层位之间缺少稳定对应关系，深部变化与浅部响应难以统一分析。尤其是在小煤柱与采空区相邻的工况下，若仅依据某一时刻的单点异常进行判断，容易受到局部漏风、气体扰动和裂隙导通变化影响，导致识别结果不稳定，也不利于后续按区段确定重点防治范围。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法及系统，解决背景技术中的技术问题。

2、本发明提供了一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法，包括以下步骤：

3、步骤1，确定目标识别区，在目标识别区沿煤柱走向交替布置深孔和浅孔，将每一深孔与其相邻的一浅孔绑定形成成对观测单元，并确定位置坐标；

4、步骤2，采集各成对观测单元的深部监测腔和浅部监测腔的多源参数，根据连续多个采样周期的多源参数建立多源参数基线表；

5、步骤3，采集当前识别周期内各成对观测单元的多源参数，确定当前有效观测值，并基于多源参数基线表确定各多源参数的偏移量；

6、步骤4，基于各多源参数的偏移量，确定各成对观测单元的深部氧化量和浅部响应量；

7、步骤5，基于深部氧化量和浅部响应量，确定各成对观测单元的深浅强弱差、深浅一致度和深浅时差，并结合浅部甲烷浓度数据确定识别状态，所述识别状态包括深部隐伏氧化单元、深浅耦合单元和浅部局部扰动单元；

8、步骤6，基于识别状态、位置坐标、深部氧化量和浅部响应量，对相邻成对观测单元进行合并，形成连续源段，并确定各连续源段的源段强度和中心位置；

9、步骤7，基于各连续源段的源段强度、中心位置和识别状态，确定各连续源段的源段级别和扩展状态，并输出识别状态、中心位置、源段级别、扩展状态和重点处置区段。

10、本发明还提供一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别系统，包括：

11、识别区构建模块，用于确定目标识别区，在目标识别区沿煤柱走向交替布置深孔和浅孔，将每一深孔与其相邻的一浅孔绑定形成成对观测单元，并确定位置坐标；

12、基线建表模块，用于采集各成对观测单元的深部监测腔和浅部监测腔的多源参数，根据连续多个采样周期的多源参数建立多源参数基线表；

13、偏移生成模块，用于采集当前识别周期内各成对观测单元的多源参数，确定当前有效观测值，并基于多源参数基线表确定各多源参数的偏移量；

14、综合量计算模块，用于基于各多源参数的偏移量，确定各成对观测单元的深部氧化量和浅部响应量；

15、单元判定模块，用于基于深部氧化量和浅部响应量，确定各成对观测单元的深浅强弱差、深浅一致度和深浅时差，并结合浅部甲烷浓度数据确定识别状态，所述识别状态包括深部隐伏氧化单元、深浅耦合单元和浅部局部扰动单元；

16、源段合并模块，用于基于识别状态、位置坐标、深部氧化量和浅部响应量，对相邻成对观测单元进行合并，形成连续源段，并确定各连续源段的源段强度和中心位置；

17、源段分级模块，用于基于各连续源段的源段强度、中心位置和识别状态，确定各连续源段的源段级别和扩展状态，并输出识别状态、中心位置、源段级别、扩展状态和重点处置区段。

18、本发明的有益效果在于：本发明通过深孔与浅孔交替布置，并将相邻深孔和浅孔绑定为成对观测单元，使煤柱深部变化与表层响应能够在同一识别对象下进行对应分析。与仅依赖单点温度或单一气体指标的方式相比，本方案能够同时利用温度、氧气、一氧化碳、二氧化碳及浅部甲烷等多源信息，先识别单元状态，再进一步合并形成连续源段，从而把离散异常点转化为可直接对应现场处置的区段结果。这样既便于区分深部隐伏氧化、深浅耦合发展和浅部局部扰动，也有助于确定异常区段的位置、范围和扩展方向，减少误判和漏判。

1.一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法，其特征在于，确定目标识别区，在目标识别区沿煤柱走向交替布置深孔和浅孔，将每一深孔与其相邻的一浅孔绑定形成成对观测单元，并确定位置坐标，包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法，其特征在于，采集各成对观测单元的深部监测腔和浅部监测腔的多源参数，根据连续多个采样周期的多源参数建立多源参数基线表，包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法，其特征在于，采集当前识别周期内各成对观测单元的多源参数，确定当前有效观测值，并基于多源参数基线表确定各多源参数的偏移量，包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法，其特征在于，基于各多源参数的偏移量，确定各成对观测单元的深部氧化量和浅部响应量，包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法，其特征在于，基于深部氧化量和浅部响应量，确定各成对观测单元的深浅强弱差、深浅一致度和深浅时差，并结合浅部甲烷浓度数据确定识别状态，所述识别状态包括深部隐伏氧化单元、深浅耦合单元和浅部局部扰动单元，包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法，其特征在于，基于识别状态、位置坐标、深部氧化量和浅部响应量，对相邻成对观测单元进行合并，形成连续源段，并确定各连续源段的源段强度和中心位置，包括：

8.根据权利要求1所述的一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法，其特征在于，基于各连续源段的源段强度、中心位置和识别状态，确定各连续源段的源段级别和扩展状态，并输出识别状态、中心位置、源段级别、扩展状态和重点处置区段，包括：

9.一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别系统，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的一种基于深浅交替钻孔的煤自燃多源识别方法，包括：