孤岛工作面采空区煤炭氧化“三带”分布规律研究

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采空区自燃“三带”分布规律的模拟研究

采空区自燃 “ 三带 ” 分布规律的模拟研究
王云龙，贾宝山２林立峰，
（．１山西汾河焦煤股份有限公司回坡底煤矿，山西洪洞０１０；．辽宁工程技术大学安全科学与工程学院４６０２辽宁阜新１３０）００２
度依次为４１１３ｍ。８１和２１
［键词］采空区；关自燃 “ 带” 有限单元法；值模拟三；数［中图分类号］Ｔ５２２［Ｄ７．文献标识码］Ａ［文章编号］当漏风强度大于００４ｍｓ，为煤的自燃．／时认０
［摘要］漏风强度和氧气浓度一直是诸多采空区自燃 “ 带” 分方法的重要依据，三划而不同的采空区自燃 “ 带” 三划分方法得出的结论各有差异。采用有限单元方法，采空区对遗煤自燃过程漏风渗流场和氧气浓度场进行了模拟研究，根据临界风速法和流场与氧气浓度场结合法分别划分出采空区自燃 “ 带 ” 范围，出了最大自燃带宽三的得
采空区的难以触及等原因，也很难准确的找出自燃点，而等到发现其自燃征兆为时已晚，已发展早
热量Байду номын сангаас的聚集（自燃带）而当漏风强度小于００／，．２ｍｓ０
时，提供的氧气极少，煤氧反应会因缺少氧气而停滞（窒息带）。
加而获得，即为：

关于综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法研究

关于综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法研究[摘要]随着我国采矿工作的不断深入，采矿技术得到了极大地提高，本文主要结合自己的工作经验，对综放面采空区自燃”三带”的综合划分方法进行简要的探讨，并在此基础上提出几种煤炭自燃防治的新技术，以供参考。

[关键词]综放面采空区自燃”三带” 综合划分1综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法及其指标1.1采空区自燃“三带”的综合划分指标“三带”的划分指标通常由采空区内的氧气浓度、漏风风速以及温度分布来进行划分的。

其中，冷却带与氧化带之间应该以煤自燃氧化蓄热的临界风速为主指标；而氧化带与窒息带之间应该以煤自然发火的临界氧浓度为主指标，并综合考虑顶板冒落状态、漏风分布状态和温度分布状态等因素。

以下在采空区自燃“三带”的综合划分指标的基础上对综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法进行分析。

1.2煤氧化自燃的极限氧浓度确定氧气为煤炭的自燃提供了决定性的条件，氧气供给量越大，煤与氧的化学作用越强，放热强度也就越大。

在温度一定的情况下，放热强度基本上与氧浓度成正比，当氧浓度与上限漏风强度对应的浓度值相同时，煤体的氧化生热大于散热，煤体的升温速度达到极限，由于是结合上限漏风强度得出的氧气浓度，因此，此极限浓度称为上限氧浓度（Cmax）。

大量研究表明：上限氧浓度与上限漏风强度、煤氧化放热性、浮煤堆积厚度、周围散热条件和煤岩体原始温度存在一定关系。

在现场实践时，煤体的氧化放热特性、浮煤堆积厚度、采空区的上限漏风强度、周围散热条件和煤岩体原始温度都是定值，所以上限氧浓度是可以确定的，其计算公式为式中：ρg表示工作面风流密度（kg/m3）；Cg表示工作面风流热容（J/（g·℃））；q0（Tc）表示试验测定的放热强度（J/（m3·s））；λc表示浮煤导热系数（J/（s·m·℃））；Qmax表示采空区上限漏风强度（m3/（min·m2））；C0表示新鲜风流氧浓度（mol/m3）；Tc表示煤体平均温度（℃）；Ty表示岩层平均温度（℃）；h表示松散煤体厚度（m）；Cmax由上限氧浓度推导出煤体氧化生热的最大氧浓度Cμ的计算公式为式中：V表示气体的摩尔体积（L/mol）；n表示氧气的分子量。

煤层工作面采空区自燃三带划分项目研究方案

煤层自然发火期、自燃标志性气体及工作面采空区自燃“三带”划分项目研究方案中国矿业大学安全工程学院二○一六年五月1 研究内容1.1主要研究内容1)测试煤层自然发火期；2)研究煤层煤氧化过程中生成的气体与煤温之间的关系，筛选预报煤层自然发火的标志气体，确定预报临界参数，建立指标气体与煤温的对应关系；3)测定工作面采空区内部温度、气体浓度随着工作面推进的变化规律，确定工作面采空区自燃“三带”；1.2研究目标1)确定煤层自燃早期预报的指标气体及其预报临界参数；2)查明工作面采空区自燃“三带”宽度；3)掌握工作面采空区自燃规律。

1.3技术路线1)通过对相邻矿井开采同类煤层的自然发火规律调查，并进行现场调研，分析煤炭自燃的发生规律及其影响因素；2)现场采集煤样，通过实验测试研究，对煤层的自然发火危险性、氧化特性和自燃倾向性进行鉴定评价；3)研究煤层氧化升温过程中各种气体的生成规律，确定工作面煤自燃预测预报标志气体；4)进行工作面采空区自燃“三带”测定，研究采空区自燃规律；2 研究方法煤炭自燃火灾是矿井常见主要灾害之一。

不仅可造成工作面停产，冻结已准备的煤炭资源，而且还可能造成大量人员伤亡。

淮北矿区部分矿井如朱仙庄矿、桃园矿、许疃矿等开采煤层具有自然发火危险性，发火期为3～6个月。

自然发火威胁矿井安全生产，因此，研究煤层自燃发火特征与防控技术是保证矿井安全生产的主要工作重点任务之一。

2.1 “三带”划分指标及方法的确定目前，确定划分“三带”的指标主要有三种：①采空区漏风风速V（V>0.24m/min为散热带；0.24≥V≥0.1m/min为自燃带；V＜0.1m/min为自窒息带）；②采空区氧浓度（C）分布（认为C＜6%为窒息带，C≥6%为自燃带或散热带）；煤的氧化反应顺利进行的前提条件是的供氧速度大于耗氧速度，否则则氧化过程将受到抑制；③温度升高速率。

在较长的一段时间内采空区遗煤温升速度1℃/d，则为自燃带。

采空区_三带_划分指标的研究

量又不会及时带走 , 形成热量蓄积 , 使煤的温度不断上升。经过一定时间, 导致自燃。 # 窒息带。此区内风速过小 , 风流中氧浓度太低, 不能维持氧化过程不断发展; 另外 , 即使已经发生自燃 , 也会因缺氧而窒息。划分三带有三种标准。一种是按照采空区内漏风速划分的: 低温不自燃带, 采空区内漏风风速在 0. 24~ 0. 1m/ m in 的区域; 可能自燃带, 漏风风速在 0. 24~ 0. 1m/ min 之间的区域; 窒息带 , 漏风风速小于 0. 1m/ m in 的区域。另一种是按照氧气浓度划分 : 低温不自燃带, 氧气浓度大于 18% ; 可能自燃带 , 氧气浓度在 18% ~ 10% 之间; 窒息带, 氧气浓度低于 10% 。漏风速指标和氧气浓度指特性曲线应以顶板下沉量为横坐标 , 以支柱阻力为纵坐标通过现场实测来绘制。各矿井可以把所使用的各种支架, 在用于不同煤层工作面及顶板条件下时, 现场实测其实际工作特性曲线 , 根据此工作特性曲线计算顶板释放能量。
煤炭工程师
199. 3
1997
标实质上是一致的, 二者都是以采空区内漏风流情况为划分三带的依据。只是在采空区内测量漏风速较难做到 , 按漏风速划分三带的标准通常用在理论数值解算上较多, 而测取采空区内氧气浓度相对容易些, 所以在现场实测分析中多采用按氧气浓度划分三带的标准。最近国内外一些学者提出用升温率指标划分采空区三带的标准。如果采空区内每天的升温率 K %1 & / d 时, 就可以认为已进入可能自燃带。上述三种划分采空区三带的指标, 在实际应用中的适用性如何, 下面将进行这方面的研究分析。 2 氧浓度和漏风速指标的局限性图 1 为平庄古山二井 380 工作面采空区进回风两侧测取的氧气浓度距工作面距离变

不同风量条件下采空区自燃“三带”分布规律研究

中图分类号：Ｆ４０６．３；ＴＤ７５
文献标志码：Ｂ
文章编号：１００８— ０１５５（２０１５）０８—０１８５— ０３
采用实测的方式去研究每个工作面的 “ 三带 ” 分布，工作量极大、成本较高。因此提出通过本次实测该工作面一定配风量下，以采空区氧气浓度分布变化情况为依托。］，建立相对应的数学分析模型，研究工作面采空区氧气浓度的分布变化，结合技术人员井下现场测定参数，对数学模型进行相应的补充和调整，使得数学模型研究结果更为准确，利用校正后的模型，对工作面采空区氧气浓度的变化及分布规律进行模拟，利用模拟结果指导工作面回采期间的防灭火工作。
１工作面概况
渗透系数和耗氧速度，压力分布等，确定好上述条件后，再对实际情况下漏风流场、氧浓度场进行数值模 Leabharlann 拟一。＋＋
ｃ薏＋毒ｔ考＋毒考，＝。毒：唾＋参＋唾＋
ｐ
昙（ｇｐｄｉｖ［Ｉｔ￣（ｇｒａｄｕ１）］＝＋
氧气浓度的分布特征，从而确定采空区自燃。三带的分布变化情况，较全面、系统地掌握该矿该自燃煤层开采期间自然发火规律，确定综放工作面采空区煤自燃“ 三带 ” 分布范围。为合理确定各种防灭火技术方案的设计提供了依据。关键词：采空区；自燃 “ 三带 ” ；数值模拟；氧气浓度变化

综放工作面采空区自燃“三带”分布规律的研究

311矿井火灾是煤矿开采所面临的“五大灾害”之一，由采空区遗煤自燃发火导致的内因火灾是矿井火灾的主要原因。

为预防采空区遗煤的自燃危险，需要对采空区进行“三带”的划分为散热带、氧化带、窒息带。

随着煤矿采掘的不断推进，为解决开采难度大、经济效益低等问题，越来越多的开采作业面采用台阶型综采工作面的布置方式，即综采工作面与两顺槽巷道间留有一个台阶，但此类工作面周围存在大面积采空区，漏风现象较为严重，给工作面火灾防治工作带来极大挑战。

因此，本文以庞庞塔矿5-108工作面为例，通过对工作面采空区温度、CO浓度分布规律进行测试研究，合理科学地给出了工作面自燃“三带”区域，并相应地求出该工作面的最小推进速度，保证工作面的安全回采。

1 矿井概况庞庞塔矿位于位于山西省河东煤田中段临县县城以东。

井田面积60.73k㎡，生产规模1000万吨/年，批准开采3号-10号煤层。

5-108工作面是综采放顶煤工作面，煤层厚度2.50～4.3m，平均厚度3.5m；倾角3°～7°，平均为 5°；工作面东侧为5-106上工作面采空区，西侧斜上方为5-103上工作面采空区，北邻冲刷带无煤区、南邻西翼带巷和西翼轨道巷。

煤层平均倾角6°，开采煤层厚为2.7m。

与传统综放工作面的不同之处是，该工作面的东侧上方约111m处存在上分层的采空区，在分析采空区自燃“三带”分布规律时，应充分考虑上分层采空区对“三带”分布的影响。

2 现场测试方案 2.1 测点布置温度传感器和束管安装在5-108综放工作面采空区内，用以监测及分析温度和气体。

1#、2#和 3#测点位于进风巷一侧，6#、7#和 8#测点位于回风巷一侧，每个测点之间的距离约为9m；4#和5#测点则布置在5-108上工作面两顺槽的以内约10m 处。

各测点均布置有温度传感器和束管，每个测点的温度传感器和束管将随着工作面的推进逐渐埋入采区内[2]。

由于矿井环境条件恶劣，温度传感器必须要同时具备稳定性能好、安全性能高、防腐蚀、抗静电冲击等优良特性，并适应于远距离传送要求，能够满足煤炭自燃的早期预测预报。

综采工作面采空区自燃“三带”分布规律研究

此范围内氧气浓度为１％～１％，０８上覆岩层冒落并逐渐压实，风量变小，氧适宜，氧化产生的热漏供煤量积聚，在自然发火的可能；向采空区方向延伸存再为窒息带，此范围内氧气浓度小于１％，氧进在０供
１０Ｎ工作面为９煤层的第３个回采工作面，９２位于＋８０ｍ水平一采区北翼。工作面开采范围内５南北平均走向长１８０ｍ，眼倾斜长２５ｍ，层９切８煤
平均埋深３０２ｍ。３．
是通过采集采空区气样来分析采空区内遗煤的氧化
情况。
自工作面向采空区，先为散热带，首在此范围内氧气浓度大于１％，风量较大，氧化产生的热８漏煤
量被漏风带走；着向采空区方向延伸为氧化带，接在
区风流的流线分布和流速分布。由于采空区环境复
收稿日期：０１—１０２１１— ８
作者简介：付立志（９８）男，东泰安人，程师，０９年毕业１７一，山工２０
时，要通过数值模拟得到不同边界条件下的采空需
结合１０Ｎ工作面的实际情况，次自燃 “ ９２此三带” 观测所确定的划分依据为氧气浓度。按照图ｌ
所示，工作面布置４个测点，在采用在采空区埋设气体采集装置，通过束管传输，用真空抽气泵取气，利色谱仪分析的方式进行观测。在工作面及两巷共布置４条管路，度均为长１０ｍ。在每条管路靠近采空区一侧连接气体采集０

孤岛综放面采空区自燃“三带”实测与数值模拟

空区自然发火的危险性，为制定防灭火技术措施提供准确的数据支持和理论依据．关键词：孤岛综放面；采空区；自燃“ 三带” ；数值模拟
中图分类号：ＴＤ７５２．２文献标识码：Ａ文章编号：１６７４— ５８７６（２０１３）０２— ００４２— ０５
王跃
（神华国能哈密煤电有限公司大南湖一矿，新疆哈密８３９０００）
摘要：根据国阳二矿８０５０９孤岛综放工作面的地质条件，通过现场实测与数值模拟，探究采空区自燃“ 三带” 分布，掌握采空
区煤自燃的情况，及时发现采空区遗煤自燃发火的危险，分析采空区遗煤自燃的３个特征（采空区漏风强度、氧气浓度和温度）及采
第２８卷第２期２０１３年６月
矿业工程研究
ＭｉｎｅｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ
ＶｏｌＩ２８Ｎｏ．２
Ｊｕｎ．２０１３
孤岛综放面采空区自燃 “ 三带’ ’ 实测与数值模拟
图１８０５０９孤岛综放面监测系统示意图
Ｆｉｇ．１Ｔｈｅ８０５０９ｉｓｌａｎｄｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｃａｖｉｎｇｆａｃｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｉａｇｒａｍ
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综采工作面采空区煤炭自燃三带的划分及实测

檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻（上接第 142 页）区的危险区域参考文献：
表1
位置进风侧回风侧
713 工作面采空区 “三带” 范围表
散热带 / m ＜ 30 ＜ 25 自燃带 / m 30 25 90 80 窒息带 / m ＞ 90 ＞ 80
［3 ］
3 ）采空区遗煤温升速度。如果采空区内每天的升温率 K ≥1 ħ / d 时，就可以认为已进入可能自燃带
［4 ］
。
采空区内即使漏风流形成了供煤氧化升温的条件，但如果某一因素能够限制采空区内积热升温，那么采空区内温度就不会上升，从而不会产生自然发。，火由此可见采空区内按漏风流的 O2 浓度划分出的自燃带内，浮煤不一定具有氧化积热的条件。所以按 O2 浓度指标和漏风速指标划分采空区“三带 ”
1 ）影响煤矿大面积采空区失稳的自然地质因素包括煤层厚度、倾角、埋深、断层的影响、岩体质量指标 RQD 值、覆岩的弹性模量和单轴抗压强度、煤体的单轴抗压强度、地应力场中的最大最小主应力差及应力方向、采空区积水情况等。 2 ）影响煤矿大面积采空区失稳的开采技术因素包括开采面积、采空区体积、回采工艺、顶板垮落情况、上下及周围煤层开采情况、采空区密闭情况、地表塌陷情况、采空区失稳事件发生情况、采空区上地表建筑物分布情况等。 3 ）煤矿大面积采空区失稳危险状态等级评定
· 146·
11
（第 43 卷第 5 期）
分析·探讨
W1 =
i =1 11 i =1 9
∑G i
∑G imax
i =1 9
18 = = 0． 486 37 18 = 0． 474 38

《昌恒矿综放采空区自燃“三带”划分及综合防灭火技术研究》范文

《昌恒矿综放采空区自燃“三带”划分及综合防灭火技术研究》篇一一、引言随着我国煤矿开采深度的增加和机械化程度的提高，矿井综合防灭火技术成为了保障煤矿安全生产的重要环节。

昌恒矿作为国内重要的煤炭生产基地，其综放采空区自燃问题尤为突出。

采空区自燃不仅会造成煤炭资源的浪费，还会对矿井安全构成严重威胁。

因此，研究昌恒矿综放采空区自燃“三带”划分及综合防灭火技术，对于提高矿井防灭火能力和保障矿工生命安全具有重要意义。

二、采空区自燃“三带”划分1. 氧化升温带：该区域煤炭与空气接触，发生缓慢氧化反应，释放出热量。

由于该区域通风条件较差，热量积聚导致温度升高，为自燃提供条件。

2. 自然发火带：当温度达到煤炭自燃的临界点时，煤炭开始自燃。

该区域内部存在大量燃烧的煤炭，形成明显的火焰和烟气。

3. 窒息冷却带：随着距离氧化升温带和自然发火带越来越远，氧气浓度逐渐降低，煤炭的自燃条件逐渐消失。

该区域温度较低，属于窒息状态。

三、综合防灭火技术研究1. 监测预警技术：通过安装温度传感器、气体分析仪等设备，实时监测采空区内的温度、氧气浓度等参数，及时发现自燃隐患。

同时，建立预警系统，当参数超过设定阈值时，及时发出警报。

2. 阻化防灭火技术：在采空区内部布置阻化剂，通过阻化剂与空气的接触面积小、阻化效果好的特点，减缓煤炭的氧化速度，从而达到预防自燃的目的。

3. 注浆防灭火技术：采用高压注浆设备将防火材料注入采空区内部，填充空隙并隔绝空气，降低煤炭自燃的可能性。

同时，注浆材料中应添加催化剂，促进材料固化并形成稳定的防火层。

4. 机械防灭火技术：通过采用机器人等设备进入采空区进行巡视和检测，避免人员直接进入危险区域。

同时，利用机械手段对采空区进行封闭和隔离，防止空气进入并加剧自燃。

5. 联合防灭火技术：根据实际情况，综合运用多种防灭火技术手段。

例如，在高温区域采用注浆防灭火技术进行降温和隔绝空气；在低温区域则采用阻化防灭火技术减缓煤炭氧化速度。

综采工作面采空区氧化“三带”观测与分析

（ＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＳｈｅｎｙａｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｆａｃｅａｄｏｐｔｓｔｈｅｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｆｕｌｌｈｅｉｇｈｔａｔｏｎｅｔｉｍｅ，ａｎｄｔｈｅｒｅｅｘｉｓｔｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｏｘｉｄａｔｉｏｎａｎｄｉｇｎｉｔｉｏｎｏｆｗａｓｔｅｃｏａｌｉｎｇｏａｆｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｒａｃｅｓｏｆｉｎｏｒｄｅｒｔｏｆｕｌｌｙｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｇｏａｆｉｇｎｉｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏａｌｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓｔｏｐｅｓａｆｅｔｙ，ｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔｇｏａｆｐｕｔｔｉｎｇｏｎｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｏａｆｇａｓｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｇａｓｓａｍｐｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ，ａｎｄ，ｉｎｔｕｒｎ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓｃｏｐｅｏｆｔｈｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ＂ｔｈｒｅｅｚｏｎｅｓ＂ｏｆｍｉｎｅｄｏｕｔａｒｅａ，ｔｈｅｉｎｓｉｔｕｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｅａｓｙｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔ，ｃａｎｂｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｍｉｎｉｎｇｇｏａｆｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｒｅｅｚｏｎｅｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｅｖｅｎｔｇｏａｆｃｏａｌｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｔｏｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＦｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｆａｃｅ，Ｍｉｎｅｄｏｕｔａｒｅａ，Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ＂ｔｈｒｅｅｚｏｎｅｓ＂

祁南煤矿工作面采空区煤炭自燃“三带”范围研究

祁南煤矿工作面采空区煤炭自燃“三带”范围研究【摘要】通过在祁南煤矿3410工作面采空区沿走向布置测温传感器和取样束管，对采空区内温度和气样成分进行了测定和分析，根据氧气浓度划分自燃“三带”的标准，确定了试验工作面采空区自燃“三带”的范围。

【关键词】采空区；自燃“三带”；氧气浓度；“三带”范围1 采空区煤炭氧化自燃“三带”的划分根据采空区漏风流速与氧气浓度的大小，可将采空区的煤炭氧化自燃区域划分为三个带，即采空区煤炭氧化自燃“三带”。

如表1所示。

表1 采空区煤炭氧化自燃“三带”“三带”漏风流速m/min 氧气浓度% 表现特征不燃带大于0.24 大于15% 氧气充足，漏风流速大，有氧化但无蓄热条件自燃带 0.24-0.1 5%-15%既有供氧条件又有蓄热环境，煤炭最易于自燃窒息带小于0.1 小于5% 已自燃的煤炭因氧气浓度减少而窒息熄灭2 试验工作面概况淮北矿业集团祁南煤矿3410工作面位于101采区左翼第三区段，上部为1013工作面，下部为1017工作面，左侧以DF11为界，右侧以101采区轨道上山保护煤柱为界。

工作面标高-357.8—-423.4m，走向968m，倾斜长150m。

该工作面煤厚1.2-3.3m，一般煤厚2.3-2.7m，平均2.5m。

工作面里段风巷靠近切眼约280m区域内，受火成岩侵入的影响，火成岩沿煤层顶板及中上部呈串珠状入侵，火成岩侵入厚度0-0.7m，局部煤层变焦，天然焦厚度为0-0.4m。

工作面受断层及褶曲的影响，局部煤层起伏变化较大，切眼中部约40m范围内受101F46断层影响煤层倒倾。

所采煤层具有自燃倾向性，自燃发火期为60天，该工作面为综采工作面，冒落法管理顶板，采用“一源一汇”“U”型通风方式。

3 实测方法3.1 测点布置在试验工作面进、回风巷预先向采空区埋设8个测点探头，每个测点探头的间距大约为16 m，探头离巷道底板高度在0.5m以上，在测点1#和测点5#外延100 m 处安设观测站。

153302工作面采空区自燃“三带”分布研究

作面回采过程中，上覆煤层和邻近工作面回采结束后，矿压作用明显，回收率低、遗煤量大、采空区漏风
严重、瓦斯涌出量大等诸多因素导致通风管理和采空区防灭火工作难度加大。因此，为了提高综采工作面生产的安全性，减少由于自然发火所造成的损失，有必要开展对采空区自燃 “ 三带 ” 的研究。
２．１工作面概况
古书院矿为瓦斯矿井，主采１５煤，煤层厚０．８１
～
３．５６ｍ，平均为１．９８１１１。根据２０１２年山西省煤自燃等级为 Ⅱ级。ｌ５煤综采工作面采
图１采空区自燃“ 三带” 划分
为矿井制定内因火灾防治措施提供理论依据。
关键词
采空区自燃 “ 三带” 数值模拟
煤炭自燃是矿井的主要自然灾害之一，我国矿
（１）散热带：采空区散热带是指在某一定温度下，虽然有足够的氧浓度，煤体能得以充分的放热，但氧化生成的热量被及时带走，使产生的热量小于
ＳｅｒｉａｌＮｏ．５４０
现
代
矿业
总第５４０期２０１４年４月第４期
Ａｐｒｉｌ．２０１４
Ｍ０ＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ
１５３３０２工作面采空区自燃 “ 三带 ” 分布研究
郑跃兵
（山西晋城煤业集团古书院矿）

综放工作面采空区自燃_三带_分布规律的研究

K———垮落带的渗透系数 , m2 ;
υ———空气动力黏性系数 , m2 ;
2010年 2月矿业安全与环保第 37卷第 1期
l———滤流带的假定粗度系数 , m。
当 R e < 0. 25 属层流流态 ;
R e = 0. 25～2. 5 属过渡流流态 ;
图 4 3107综放工作面采空区 CO 分布图
采空区漏风风阻多采用下式计算 :
R1
= axc
l S
(3)
R2
= bx0. 5c
l S
(4)
式中 a, b———经验系数 , 取决于顶板垮落性质 , 梁
宝寺煤矿 3107工作面的顶板为粉细砂岩 , 可
取 a = 0. 045, b = 48;
c———垮落岩石的压实系数 , 其与工作面的推
进速度 vf 有关 ,按下式计算 :
收稿日期 : 2009 - 01 - 09; 2009 - 09 - 30修订作者简介 : 王刚 ( 1984—) ,男 ,山东苍山人 ,博士研究生 ,主要从事煤炭自然发火及高温火源点探测的研究。
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慢、有足够时间氧化时 ,能使温度升至临界温度 (70～ 80 ℃) ,则遗煤有可能自燃。当工作面继续推进 ,漏入采空区的风量继续减少 ,逐渐进入压实区 ,此时供氧不足 ,遗煤氧化速率减缓 ,产生的热量较少 ,又由于岩石的热传导作用 , 升温率减小 , 当 K < 1 ℃ / d 时 ,就认为已进入窒息带。
分别在 3107 综放工作面的运输巷、采空区、材料巷共设 4个监测点 ,间距为 20～40 m。每个监测点都安设温度传感器和束管装置 ,并将其放入钢管中加以保护 , 以防被垮落的岩石压坏 [ 4 ] , 如图 2 所示。随着工作面的推进 ,传感器和束管都将埋入采空区 ,通过每天的传感器读数和束管系统的气体分析数据来掌握采空区内的氧化情况。根据运输巷至材料巷的方向 , 4个监测点分别编号为 1# , 2# , 3# , 4#。本次测定共进行了 1个月 ,工作面推进了近 260 m , 观测数据包括风流温度、传感器温度、工作面进度和 O2 浓度等 [ 5 ] 。

综放工作面采空区三带分布规律

综放工作面采空区“三带”分布规律分析曾海利，李川，赵洪伟（内蒙古伊泰煤炭股份有限公司煤炭生产事业部技术中心，内蒙古鄂尔多斯017000）摘要：通过在阳湾沟煤矿6202综放工作面采空区现场埋管观测，取得了采空区内进、回风侧不同测点距工作面不同距离处温度、O2、CO气体浓度等参数，分析得到了采空区内O2浓度及漏风强度的分布规律。

依据“三带”划分方法对阳湾沟煤矿自燃危险区域进行了划分，确定了6202综放工作面采空区“三带”范围，并根据氧化升温带宽度及浮煤最短自然发火期确定了工作面极限推进速度。

关键词：综放工作面；采空区；三带；自然发火；极限推进速度中图分类号：TD75+2．2文献标志码：B文章编号：1003－496X（2012）05－0137－04Analysis of Distribution Laws of"Three Zones"in Gob of Fully－mechanized Caving FaceZENG Hai－li，LI Chuan，ZHAO Hong－wei（Coal Production Department Technology Centre，Inner Mongolia Yitai Coal Co．，Ltd，Ordos017000，china）Abstract：This paper gets the parameters of temperature，O2and CO at different distances of different measuring points in the intake and return side from working face by site buried tube observation in the gob of Yangwangou coal mine6202fully－mechanized cavingface，and gets the distribution laws of O2concentration and air leakage intensity in the gob．The hazardous area of spontaneous combus-tion in Yangwangou coal mine is divided by"three zone"division method，and the scope of the"three zones"in the gob of6202fully －mechanized caving face is determined．The limited advance speed of working face is determined by the width of the oxidation and heat accumulation zone and the shortest time of floating coal spontaneous combustion．Key words：fully－mechanized caving face；gob；three zones；spontaneous combustion；limited advance speed阳湾沟煤矿6202综放工作面可采总走向长度514m，倾斜长度150m。

对采空区遗煤自燃“三带”划分方法的探索

对采空区遗煤自燃“三带”划分方法的探索【摘要】探索出了一种新的划分采空区自燃“三带”的方法，即通过在采空区布置一定的测点，测定测点的氧气浓度、气体成分以及温度变化等，来进行“三带”划分。

实践证明，该法具有简单易行，节省成本等优点，具有一定的推广价值。

【关键词】遗煤自燃；“三带”划分；氧气浓度随着综采放顶煤回采工艺的在煤矿的广泛应用，提高了煤矿的经济效益，但也加剧了采空区的煤炭自燃，严重影响了矿井的安全生产。

因此，确定采空区煤炭自燃“三带”的范围至关重要。

我国一些科研院所和部分高校对此也开展了很多的研究，取得了一定的效果，但成本很高。

本文针对某矿14631综采轻放面的实际情况，采用自行研制的束管检测系统，对采空区的气体成分和温度的变化进行了测定，力求探索一种更为经济合理的方法。

1 测点的布置在工作面两巷和采空区均布置测点，在每个测点处埋设气体采样器和稳定传感器，用以监测氧化气体成分和温度变化情况。

测点布置方式如图 1 所示，1号和7号测点分别布置在工作面两端的巷道顶板上，2～6号测点沿着工作面均匀布置，布置位置在轻放支架底放溜槽后部采空区。

图1 测点布置示意图2 取样和测温系统2.1 采样系统为了从测点处采集气体样本，需要有一个采样系统。

我们所采用的采样系统由采样器、输气管和抽气泵组成。

气体采样器由钢管制成，长1 000 mm，直径120 mm，管壁上有很多直径10 mm的小孔，便于收集气体，采样器管壁内焊接衬垫了16 目不锈钢金属丝网。

采样器一侧焊接有铝塑管接头。

采空区抽样气体输气管采用直径20 mm的铝塑管，这种铝塑管内外壁表面材料为高强度塑料，中间夹层为铝合金。

这种结构使得铝塑管既具有较高的强度，有具有一定的柔韧性，维护起来比较容易。

抽气泵为采集气体提供动力，将气体抽取出来，在本次实验中，选用2X-8 型旋片真空泵。

2.2 测温系统本实验中的温度监控系统采用国际先进技术研制开发的新一代高性能智能仪表——XMT-7 智能数字温度控制仪。

煤矿井下采空区自燃“三带”的探讨与考察

煤矿井下采空区自燃“三带”的探讨与考察摘要：本文主要探讨煤矿井下采空区自燃“三带”的划分、监测及分析，确定自燃“三带”区段，保证采煤工作面的正常回采。

关键词：煤矿；自燃；三带引言根据采空区自燃“三带”的划分、监测及分析，自燃“三带”区段，根据该区段采取针对性措施，确保安全生产。

一、采空区自燃“三带”划分按采煤工作面采空区内浮煤自燃危险性的不同，可将采空区划分为散热带、自燃带和窒熄带。

在采煤工作面推进过程中，采空区自燃“三带”范围和宽度随采煤工作面漏风量、氧浓度、浮煤厚度和采空区温度等因素动态变化。

自燃“三带”的定性划分指标主要可分为3类：⑴按照氧浓度划分采空区自燃“三带”；⑵用温升率指标划分采空区自燃“三带”；⑶按照采空区内漏风风速指标划分自燃“三带”。

根据自燃“三带”的划分情况，可以确定综放面对自燃防治有利的最低月推进度和最长停采撤架封闭时间。

一般认为划分漏风散热带和自燃带的指标为：氧浓度18%、日升温速率≥、漏风风速0.015m/s。

划分自燃带和窒熄带的指标为：氧浓度≤8%或10%，日升温速率≤1℃/d，漏风风速0.00033m/s。

自燃带和窒熄带的标准采用10%较多。

二、采空区自燃“三带”监测1.采空区自燃“三带”监测方案进回风巷内沿底板向采空区各埋设一趟8芯束管，束管长度150m，沿进、回风巷向外间隔30m各布置5个采样头。

以上采样头一旦进入采空区即开始取气分析，直至取样分析结果表明采样头已经进入窒息带。

如果因为管路被砸断等原因导致分析数据无意义时必须重新铺设束管。

2.采空区自燃“三带”分布的影响因素分析煤体自燃过程是一个非常复杂的动态过程，这个过程由煤体内在自燃性和外界条件共同决定。

综放面采空区自燃“三带”是个动态的变化范围，随着推进度、漏风量、注氮量等多种因素变化而变化。

因而采空区自燃“三带”的宽度受到多因素的共同影响而动态变化。

其具体的影响因素如下：（1）进度影响采空区自燃“三带”的区域是一个动态的范围，随着工作面的向前推进而动态的变化。

综放工作面采空区“三带”分布规律探析

㊀㊀收稿日期:２０１９－０４－１９㊀㊀作者简介:宋晓林(１９８２－)ꎬ工程师ꎬ陕西正通煤业有限责任公司副经理ꎮ综放工作面采空区三带分布规律探析宋晓林㊀王广阔(陕西正通煤业有限责任公司ꎬ陕西咸阳７１３６００)㊀㊀摘㊀要:为了准确掌握综采面开采过后采空区内发火情况ꎬ依据山东某矿综放工作面实际情况ꎬ运用监测监控的方法对采空区三带进行合理划分ꎬ并针对区域划分提出防治措施ꎮ关键词:综放面ꎻ 三带划分ꎻ监测监控中图分类号:Ｆ４０６.３ꎻＴＤ７５２.２㊀㊀文献标志码:Ｂ㊀㊀文章编号:１００８－０１５５(２０１９)０８－０１００－０２据不完全统计ꎬ我国煤矿有约４０％的矿井采空区具有潜在的煤层发火危险ꎮ综采放顶煤工艺使采空区后部有大量浮煤残留ꎬ导致后部采空区在漏风的情况下极易发生自燃ꎮ本文针对山东某矿进行详细测定ꎬ对采空区进行三带划分ꎬ并提出防治措施ꎮ１采空区三带划分依据针对采空区煤的氧化特点ꎬ根据氧化程度ꎬ采空区三带划分有三种方法:按照采空区内漏风风速的大小划分㊁采空区氧浓度含量划分及根据温度的梯度变化划分ꎮ１.１按采空区内漏风风速划分以工作面向采空区内部漏风的风速大小作为判断三带的标准ꎬ将风速大于０.２４ｍ/ｍｉｎ的区域划分为散热带ꎻ风速０.１ｍ/ｍｉｎ~０.２４ｍ/ｍｉｎ的区域划分为采空区氧化带ꎻ将内部风速小于０.１ｍ/ｍｉｎ的区域划分为窒息带ꎮ该方法多用于理论计算ꎬ现场实测时很难测得采空区实际漏风强度ꎬ即使克服困难进行数据测定ꎬ所测结果也不准确ꎬ因此该方法很难对采空区进行准确划分ꎮ１.２按采空区氧浓度划分由于距离采空区向内２０ｍ范围受漏风量较大的影响ꎬ供养浓度大于１８％ꎬ但经过氧化后产生的热量非常容易被漏风带走ꎬ不易积聚在该区域ꎬ于是将氧气浓度大于１８％的区域划分为散热带ꎻ由此向采空区内延伸ꎬ漏风量较小ꎬ氧气浓度范围主要保持在１０％~１８％ꎬ氧化产生的热量不易被风流带走ꎬ具有自然发火的可能性ꎬ将该区域范围划分为氧化带ꎻ再向采空区内部进行延伸ꎬ漏风量最小ꎬ导致氧浓度低于１０％ꎬ遗煤不易氧化产生热量ꎬ一般无自然发火可能ꎬ因此将氧气浓度小于１０％的区域划分为窒息带ꎮ１.３按采空区温度划分依据采空区内遗煤产生的热量导致温度上升速度和变化梯度进行划分ꎬ由于散热带内风速较大ꎬ导致遗煤虽然温升速度很快ꎬ但很容易被风流带走ꎬ不易储存热量ꎬ温度梯度在该区域呈下降趋势ꎻ氧化带内风量减少且氧气充足ꎬ温度呈上升趋势且温度梯度上升比较平稳ꎬ使该区域具备了储存热量的条件ꎻ窒息带内基本没有风量带来的氧气ꎬ所以温度和氧含量存在急剧下降趋势ꎬ此时温度梯度呈负值变化ꎮ２工作面概况及三带监测方案２.１工作面概况３下１００５综放工作面位于采区中部ꎬ开采标高－９４０ｍ~－９８５ｍꎬ主采３下煤层ꎬ煤层厚度４.３０ｍ~６.９０ｍꎬ平均煤厚５.７ｍꎬ采用走向长壁后退式全部垮落采煤法ꎮ该综放工作面走向长度１１０ｍꎬ采煤高度２.５ｍꎬ放顶煤高度３.０ｍꎬ采高比１ʒ１.２ꎬ根据支架型号的选择ꎬ液压支架放顶煤步距０.８ｍꎮ工作面所处煤层的结构相对较简单ꎬ根据相关资料和鉴定ꎬ该采区煤层自燃倾向性等级为Ⅰ类ꎬ危险性较小ꎬ但是由于开采深度的增加受低温影响较大ꎬ无疑增大了采空区自然发火的可能性ꎮ２.２三带测量方案在工作面进行三带观测ꎬ采煤过程中在巷道内埋设温度传感器ꎬ随着工作面的推进采集与检测采空区内温度和气体ꎬ分别在工作面两巷内布置２条管路ꎬ均安设温度传感器和采集采空区气体的束管装置ꎮ随着工作面的推进ꎬ传感器将埋入采空区ꎬ通过每天传感器读取的数据和采集采空区内的气体来判断采空区内遗煤的氧化情况ꎮ工作面正常推进期间ꎬ在每天的同一时间段对１号㊁２号测点温度和气体进行数据采集ꎬ并记录采集温度㊁气体含量及工作面推进长度大小ꎮ３监测结果分析３.１温度分析从图１可以看出ꎬ从监测初期到监测结束ꎬ采空区内温度上升幅度不大ꎬ１号点升高９.１ħꎬ２号点升高３.２ħꎮ观测初期ꎬ１号测点温度比２号测点低ꎬ主要是因为１号测点位于进风巷道附近ꎬ新鲜风流温度相对较低ꎬ工作面推进６.５ｍ时ꎬ温度传感器仍未埋入采空区冒落的煤与矸石下ꎬ充分暴露于进风风流中ꎬ因此所测温度接近新鲜风流温度ꎻ２号测点位于回风巷道隅角ꎬ同样在推进６.５ｍ时也未埋入采空区内部ꎬ通过实测工作面隅００１角处生产期间的温度可知ꎬ２号点在６.５ｍ时的温度为回风隅角环境原始温度ꎮ随着工作面向前推进ꎬ各测点所测温度均有升高ꎬ其中１号点在埋入９.６ｍ时ꎬ相对前次所测温度温升超过１ħꎬ但相邻两次观测结果的温差又不超过１ħꎮ２号点温度变化明显相反ꎬ在埋入采空区９.５ｍ后ꎬ温度不升反降ꎬ造成这种现象的原因是２号点最初所测温度是回风隅角外部的原始温度ꎬ当温度测点埋入采空区矸石后ꎬ外部环境温度对测点影响变小ꎬ但每天的温升仍小于１ħꎮ由温度测量结果可以看出ꎬ观测期间采空区内的遗煤氧化程度相对较弱ꎬ不符合判定采空区自燃三带分布的指标依据ꎬ温度变化受围岩及环境温度的影响较大ꎮ所以ꎬ温度可以作为辅助指标进行三带划分判定ꎬ氧气指标作为主要判定指标ꎮ图１㊀温度测定分析３.２氧气浓度分析图２㊀指标气体测定分析(１)随着工作面的推进ꎬ１号测点不断向采空区深部移动ꎬ０~７０ｍ范围氧气浓度大于１８％ꎬ７０ｍ~９０ｍ范围氧气浓度介于１８％~１０％之间ꎬ９０ｍ后氧气浓度最终低于１０％ꎮＣＯ浓度在氧气浓度平稳下降阶段一直处于上升状态ꎬ这反映了遗煤氧化的宏观过程ꎬ但ＣＯ浓度上升过程中出现高低起伏现象ꎬ这与采空区漏风强度大小是相关的ꎬ６５ｍ~８５ｍ之间ꎬＣＯ浓度有一个急剧增加的过程ꎬ说明氧化程度变大ꎮ８５ｍ后ꎬ随着氧气浓度的急剧下降ꎬＣＯ浓度也急剧减小ꎬ说明采空区已经压实ꎬ已没有较大的漏风ꎬ氧气浓度急剧下降是由于煤的氧化消耗作用ꎬ当低于１０％之后ꎬ氧化开始减弱ꎬＣＯ产生量也随之下降ꎮ(２)随着工作面的推进ꎬ２号测点不断向采空区深部移动ꎬ在０~７８ｍ范围氧气浓度大于１８％ꎬ７８ｍ~９５ｍ范围氧气浓度介于１８％~１０％之间ꎬ９５ｍ后氧气浓度最终低于１０％ꎮＣＯ浓度在０~４５ｍ范围内上升比较缓慢ꎬ４５ｍ~８５ｍ范围上升幅度增大ꎬ说明氧化强度增大ꎬ但此时对应的氧气浓度却下降缓慢ꎬ说明仍处于大量漏风状态下ꎮ８５ｍ后ꎬ氧气浓度开始急剧下降ꎬＣＯ浓度也随之急剧减小ꎬ说明采空区已经压实ꎬ已没有较大的漏风ꎮ３.３三带范围的划分由以上温度和气体的测定结果可知ꎬ３下１０７工作面采空区氧化带范围较小ꎬ宽度在１５ｍ~４０ｍ之间ꎮ在进风巷隅角附近ꎬ虽然采空区施工有艾格劳尼墙ꎬ但由于存在一小部分带采 ꎬ改变了采空区的漏风路线ꎬ大大减弱了艾格劳尼墙的防漏风作用ꎮ由数据分析可知ꎬ进风顺槽采空区漏风相当严重ꎬ使测点监控范围内氧气浓度在较长时期内处于较高浓度ꎬ造成进风一侧散热带长度增大ꎮ回风侧由于采空区漏风风流的存在ꎬ使氧化带加长ꎮ从整体情况看ꎬ氧化带宽度从进风一侧到回风侧逐渐变宽ꎮ对该工作面采空区自燃三带进行划分:０~４５ｍ区域为散热带ꎬ４５ｍ~８５ｍ区域为氧化升温带ꎬ８５ｍ以内区域为窒息带ꎮ４主要措施(１)工作面正常开采期间ꎬ在进风巷道和回风巷道的隅角处进行防漏风措施处理ꎬ防止大量进风向采空区渗透并保证工作面的正常供风ꎮ(２)提高采煤面回采速度ꎬ回采过程保持均匀速度ꎬ以有效缩短氧化带的氧化时间ꎮ(３)工作面停采撤面期间ꎬ在保证瓦斯不超限的情况下ꎬ减少采面供风量ꎬ封闭前应向采空区先注浆ꎬ再注入惰气ꎮ５结论根据对工作面采空区内的温度和气体实时监测监控得出的工作面采空区三带的划分范围ꎬ该矿井由于采空区遗煤发生自燃的概率较小ꎬ主要措施应以预防为主ꎮ参考文献:[１]史全林ꎬ等.布尔台煤矿４２煤层自然发火规律及防治技术研究[Ｊ].煤炭工程ꎬ２０１６ꎬ(８):６８－７３.[２]李建华ꎬ等.深井高地温综放面煤自燃综合防治技术[Ｊ].能源技术与管理ꎬ２０１５ꎬ(１):８０.(责任编辑:张春玲)１０１。