采 空 区 三 带
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 ０ １ ０ ；．辽 宁 工 程 技 术 大 学 安 全 科 学 与 工 程 学 院 ４ ６０ ２ 辽 宁 阜 新 １３０ ） ０ ０ ２
度 依 次 为 ４ １ １ ３ｍ。 ８１ 和 ２ １
［ 键 词 ］ 采 空 区； 关 自燃 “ 带” 有 限单元 法 ； 值模 拟 三 ； 数 ［ 中图分 类 号 ］Ｔ ５２２ ［ Ｄ７ ． 文献标 识 码 ］Ａ ［ 文章 编 号 ］ 当漏 风强 度 大 于 ００ ４ｍ ｓ ， 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 ０ ０ ／ ， ． ２ｍｓ ０
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 ：
煤矿采空区三带划分
内蒙古*****有限公司******煤矿综采工作面采空区自燃“三带”划分报告编写：内蒙古*****************技术部审核: *** **** **** 批准：*****2017年10月11日制定2017年10月11日实施综采工作面采空区自燃“三带”划分报告作为煤矿五大自然灾害之一，火灾的发生不仅能产生大量的CO造成作业人员中毒，高温烟流可能导致巷道风流逆转、破坏通风系统，而且还会烧毁资源、设备，甚至引起矿井瓦斯燃烧和爆炸。
根据其成因将矿井火灾分为内因火灾和外因火灾，内因火灾因其发生过程缓慢，无明显火焰，不易察觉，也不能及时找到火源的精准位置，一旦发现，大面积自燃发火很难控制和采取措施处理。
据不完全统计，采空区自燃火灾占矿井内因火灾的60%左右，矿井内因火灾大多数都与采空区有关，因此通过测定定采空区自燃三带的宽度，进而确定采空区自燃的安全推进速度，是煤矿效预防采空区自然发火的关键。
一、***********采煤工作面概况***********采煤工作面长度130米，高度4.0米，***********切眼平均坡度32°。
+1500水平一采区***********采煤工作面位于矿井北翼，是本井田9#层煤第二个回采工作面，***********回风顺槽标高为： +1435.1～+1505.5m，平均为：+1470.3m，运输顺槽标高为：+1359.9m～+1453.2m，平均为：＋1406.6m。
工作面埋深97.9m～243.5m,平均埋深：170.7m。
，回采方式为综采一次采全高，采用U 型通风方式，全部垮落法控制顶板，所开采9号煤层属于易燃煤层，自燃倾向等级为Ⅱ级，最短自燃发火期为134d。
二、采空区“三带”划分方法目前对采空区“三带”的划分方法主要根据对煤自燃过程产生影响的氧气浓度、漏风流速和温升速率3个指标确定。
1、根据采空区漏风流速划分。
这种方法主要通过实验室模型实验，模拟采场的实际条件来进行。
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
辛置煤矿综采工作面采空区自燃“三带”划分研究
收稿日期：２０１９?０７?０２作者简介：孙海峰（１９８４－），男，山西交口人，工程师，从事矿井通风与安全技术工作。
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０２０．０２．０１６辛置煤矿综采工作面采空区自燃“三带”划分研究孙海峰（霍州煤电集团公司辛置煤矿，山西霍州 ０３１４１２）摘 要：为搞清辛置煤矿２－２０８工作面采空区自燃“三带”的分布范围，通过在工作面的进、回风巷预埋两组束管，进行现场监测采空区氧浓度场的分布规律，并结合计算机数值模拟，分析得出辛置矿２－２０８工作面采空区“三带”分布规律：０～２８ｍ为散热带，２８～５２ｍ为氧化带，距工作面大于５２ｍ为窒息带。
由此提出了采空区防灭火技术措施。
关键词：采空区；自燃“三带”；氧浓度场；防灭火中图分类号：ＴＤ７５２．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５?２７９８（２０２０）０２?００４４?０３ 煤炭自然发火不仅会导致矿井设备毁坏、资源冻结和生产接替紧张，造成巨大经济损失，还会释放出大量的有毒有害气体，危及矿工的人身安全［１］。
采空区作为井下煤层自然发火的高危区域［２］，是煤矿防治的重点［３］。
辛置煤矿已开采数年，井下巷道错综复杂，增加了采空区漏风的危险，而且开采的煤层主要为高硫煤，属于Ⅱ类自燃煤层，具有自燃性，矿井和煤层赋存地质条件的特殊性增加了自燃危险性［４］。
本文以辛置煤矿２－２０８工作面为研究对象，通过对综采工作面采空区自燃“三带”分布情况进行现场实测、理论分析和模拟研究，确定采空区自燃“三带”分布规律，并提出了现场防火的技术措施［５］。
１ 工程背景辛置煤矿２－２０８综采工作面所采２号煤层位于二叠系下统山西组，为低硫肥煤，工作面标高２６１～３０６ｍ，地面标高７２５～７４５ｍ，煤层平均厚度４．１ｍ，倾角２～６°，煤层稳定可采，结构复杂，含两层夹矸，其中第二层夹矸层位较稳定，厚度稍大。
煤层老顶为厚度７．２ｍ的Ｋ８中细砂岩，直接顶为３ｍ厚的泥岩、砂泥岩；直接底为４．５ｍ厚的泥岩，老底为６．５ｍ厚的中砂岩。
采空区上覆岩层_三带_的界定准则和仿真确定
采空区上覆岩层“三带”的界定准则和仿真确定黄志安1) 童海方2) 张英华1) 李示波1) 倪 文1) 宋建国3) 邢 奕1)1)北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083 2)北京矿通资源开发咨询有限责任公司,北京1000373)华晋焦煤有限责任公司,离石033315摘 要 为了准确划分采空区上覆岩层的“三带”范围,提出了“三带”的界定准则:将应力超过屈服强度或抗剪强度的岩层高度定为裂隙带的上限,而将双向拉应力都超过抗拉强度的岩层高度定为裂隙带的下限.采用FLAC 软件对矿山进行了界限确定,通过生产实践中的瓦斯抽放效果进行了验证,结果表明该界定方法合理有效.此方法可普遍用于采空区上覆岩层的“三带”划分.关键词 煤;瓦斯抽放;“三带”划分;数值模拟分类号 TD 712+1622收稿日期:20050516 修回日期:20051010作者简介:黄志安(1973—),男,博士研究生;倪文(1961—),男,教授,博士生导师 煤层开采后,采空区上覆岩层将形成“三带”.准确地划分“三带”,是“三下”采煤可行性研究和设计的基础,是覆岩离层充填技术研究和应用的基础,是突出矿井解放层选择和开采设计的基础,也是上邻近层瓦斯抽放研究和实施的基础[1].目前对“三带”的研究大多是通过实验途径[25],而没有从理论上进行量的划分.本文正是基于这一思路,从理论途径进行了研究,提出了“三带”的力学界定,并通过数值模拟的方式对“三带”进行量化研究,最后通过矿山瓦斯抽放来验证划分方法的可行性.1 “三带”力学界定准则的提出根据矿压原理及实测研究,煤层开采以后其上覆岩层在垂直方向的破坏和移动一般分为“三带”(从下至上),即垮落带(或称冒落带)、裂隙带(或称断裂带)和弯曲下沉带.传统的“三带”概念主要是从破坏形式上进行定义的,而没有从机理上进行定义,也没有从量的角度定义“三带”,这就给实际操作带来了困难.比如瓦斯抽放,抽放通道最佳位置是裂隙带,如果无法准确划出“三带”界限,就无法将抽放通道准确布置到理想位置.煤层开采后,上覆岩层自上而下可以分为5个区:(1)弹性区———岩体在开采影响下未发生任何破坏;(2)塑性变形区———韧性岩层发生塑性变形,脆性岩层发生剪切破坏;(3)拉张裂隙区———某一方向的拉应力超过岩体的抗拉强度而产生一定方向的张裂隙;(4)拉张破坏区———在双向拉应力作用下,岩层被拉断、拉开而产生大变形,岩层以冒落为主;(5)局部拉张区———由于覆岩整体向采空区下沉,在下沉范围的边缘出现拉应力,使岩体发生某种程度的张裂隙,一般情况下,这些张裂隙与拉张裂隙区不沟通,其间有未破坏区和塑性变形区相隔[67].拉张破坏区主要分布在采空区上方拉应力区岩层内;其上部发育拉裂隙区,产生单向或双向裂隙;塑性变形区主要发生在支撑压力区和拉张裂隙区之上的下沉盆地中岩层内,其上岩层处于未破坏区[6].由此,可以将弹性区和塑性变形区划分成弯曲下沉带,将拉张裂隙区划分成裂隙带,而将拉张破坏区及局部拉张区划分成冒落带.为此,将岩层应力超过了屈服强度或抗剪强度而开始发生塑性变形或剪切破坏的岩层高度定为裂隙带的上限,而将岩层双向拉应力都超过了抗拉强度而开始发生大变形的岩层高度定为裂隙带的下限.这就是本文提出的“三带”力学界定准则.2 FLAC 模拟及结果分析首先利用FLAC 建立开采模型,施加边界条件并进行求解后,获取各个单元的弹塑性变化结果图和位移等值线图,再结合上面提出的“三带”界定方法进行分析,即可获得“三带”的界限.211 采煤工作面概况本实验使用淮南某矿采煤工作面作为实例,该工作面长度150m ,顺槽长度1650m ,煤层厚度第28卷第7期2006年7月北京科技大学学报Journal of U niversity of Science and T echnology B eijingV ol.28N o.7Jul.20066m ,倾角3°.开采煤层为13-1煤层.煤层底板为灰褐色泥岩,顶板以上的煤层和岩层分布简图如图1所示.图1 模拟模型煤岩层分布简图Fig.1 C o al and rock stratum distribution of th e simu lation m od el212 模拟模型的建立因工作面的长度远小于煤层的走向,可以作为平面应变问题来处理,所以建立二维FLAC 网格模型来模拟.为了消除应力边界和位移边界效应,二维计算模型的长和高分别设置为550m 和220m ,采煤工作面沿走向布置.为了便于建模和剖分,同时充分体现各岩层组合特征,将研究区内力学性质相近的岩层归并为一组,因此研究区内岩层共划分为12个层组.模拟时,计算模型边界条件确定如下:①模型的两端的x 方向的位移固定,即边界水平位移为零;②模型底部的y 方向位移固定,即底部边界水平、垂直位移为零;③模型顶部(也即地表)为自由边界.213 力学模型和力学参数的确定岩石是一种脆性材料,当荷载达到屈服强度后将发生破坏、弱化,应属于弹塑性体.在FLAC 中,对于弹塑性材料,其屈服判据准则有德拉克-普拉格准则和莫尔-库仑准则.本项研究选择莫尔-库仑准则.计算模型中各岩层力学参数基本来源于矿山实测数据,包括弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角、抗拉强度和密度等参数[8].214 模拟结果为符合开采实际,模拟计算从形成初始应力场开始.模拟过程中,通过模拟开挖将开挖空间的实单元变成空单元.采煤工作面设计规格为:走向长1650m ,倾向长150m.基于上述采煤工作面规格和开采方法,利用建立的模型进行模拟计算,塑性结果图如图2所示.图3是y 方向的位移等值线图,图4是x 方向的位移等值线图.215 模拟结果分析从塑性结果图中可以看出,采空区上方首先是拉伸屈服区(图中文字标注的亮色区域),接着图2 塑性结果图Fig.2 Plastic result图3 y 方向位移等值线图Fig.3 Displacement contour ch art of y direction图4 x 方向位移等值线图Fig.4 Displacement contour ch art of x direction往上是曾经为塑性但现在处于弹性状态的区域(图中文字标注的暗色区域,此区域由于恢复了弹性,已没有裂隙,因此不认为是裂隙带,而认为已经进入弯曲下沉带),再往上是另外一个拉伸破坏区(由于这个拉伸破坏区下部是处于屈服过的弹性区域,因此这个拉伸破坏区将不会产生裂隙,认为这个区域仍然是弯曲下沉带).而裂隙带和冒落带都发生了拉伸屈服,只不过由于冒落带被压实后,裂隙带将不会跨落而只是保留有裂隙.从图2中可以看出,曾经是塑性但现在处于弹性状态的部分将不会有裂隙存在,这个区域可视为塑性变形区,可以将这一带的下限作为裂隙带的上限,也就是将发生拉伸屈服的区域和曾经是塑性・016・北 京 科 技 大 学 学 报2006年第7期但现在处于弹性状态的区域之间的界限定为裂隙带的上限.根据图中单元的显示情况可以看出,这一上限离13-1煤的顶板约20m.由于莫尔-库仑理论无法解释拉伸破坏,即对于FLAC模拟而言,难以从抗拉强度的角度获取冒落带的高度,只能寻求其他途径.从图3和图4中还可以看出,在采空区以上8m位置,等值线密集,说明位移变化很快,有一个突变,突变情况也可从位移图观察到.另外,这个位置上部的位移变化已经稳定(通过命令plot his n可以看到这一情况),而下部的位移还不是定数.从数值模拟的角度来看,采空区上部8m以上开始趋于收敛,而以下趋于不收敛.事实上,裂隙带由于变形小,各个参数值具有确定值,因此都将趋于收敛,而冒落带由于各个位置在冒落后位置都不确定,其受力也具有不确定性,因此其参数值趋于不收敛.为此,可以将突变上面的部分确定为裂隙带,而将下面的部分确定为冒落带[9].基于此分析,可将采空区以上8m位置定为冒落带的高度.按照本文提出的“三带”界定准则,结合FLAC模拟分析,可以确定出裂隙带的上限高度为距煤层垂距约20m高度处,下限为自煤层底板约8m高度处,20m以上为弯曲下沉带,8m以下为冒落带.3 瓦斯抽放应用情况淮南某矿进行了钻孔瓦斯抽放实验,在综放工作面上风巷内侧沿走向每隔50～60m布置一钻场,共设6个钻场,每钻场内沿走向布置3～5个抽放钻孔.抽放钻孔尽量布置在工作面顶板冒落后的裂隙带内,每个钻场的钻孔均超前前一钻场20m以上,如图5所示.钻孔施工、封孔完毕后,即通过管道连接到瓦斯抽放泵上进行抽放,抽放负压在46166～80100kPa之间.为了考察钻孔抽放效果,在设计1号钻场钻孔参数时,采用了较大的仰角钻孔,以便确定抽放最有效的钻孔空间位置.由实测得钻孔抽放瓦斯量与钻孔距煤层顶板的垂直距离如图6所示.由图6可知:当顶板走向钻孔距离煤层顶板垂距4～8m时,瓦斯抽放量较小;钻孔距煤层垂距10～16m时,抽放量最大,3个孔抽放量6100m3・min-1,抽放量占工作面总涌出量的23%;根据1号钻场,抽放量在3135～6134m3・min-1左右,抽放浓度在49%～85%.距离煤层顶板由15～22m时,瓦斯抽放量却逐渐降低.据此可判定采场上方顶板离层裂隙发育丰富区的高度在13m左右,为走向抽放钻孔的最佳层位,这与FLAC数值模拟的结果相一致,证明本文“三带”划分方法合理有效.图5 顶板走向钻孔布置示意图Fig.5 Layout of roof strike drill holes图6 钻孔瓦斯抽放量分布曲线Fig.6 Distribution curve of drill2hole mech anic drainage flux 在研究结果应用期间,抽放瓦斯量最大达到12145m3・min-1,瓦斯抽放率接近50%.这样在保证工作面的风量达到1800m3・min-1时,工作面上隅角回风流中的瓦斯浓度不超限,共抽放瓦斯量1160×106m3.同时该实验方法还成功应用于淮南矿区的许多采煤工作面,取得了显著的社会效益和经济效益[10].4 结论(1)提出了煤矿开采后采空区上覆岩层“三带”的力学划分准则,即将岩层因为应力超过了屈服强度或抗剪强度的岩层高度定为裂隙带的上限,而将岩层双向拉应力都超过了抗拉强度的岩层高度定为裂隙带的下限.(2)针对淮南某煤矿,使用先进的FLAC数值模拟方法,并结合本文提出的“三带”划分准则,获取了该矿开采过程中的“三带”高度:将发生拉伸屈服的区域和曾经是塑性但现在处于弹性状态的区域之间的界限定为裂隙带的上限(离煤层顶板20m),将裂隙带下部的位移突变高度作为冒・116・V ol.28N o.7黄志安等:采空区上覆岩层“三带”的界定准则和仿真确定落带的高度(离煤层顶板8m ).最后由该矿瓦斯抽放的实际情况对本文提出的“三带”划分方法进行了有力的验证,结果证明该划分准则合理有效.(3)由于“三带”分析属于大变形,因此本文使用了更适用于大变形分析的有限差分数值分析软件FLAC.而使用有限元分析软件也可以完成这项工作,可以将两种计算结果进行比较,进一步对“三带”进行分析研究.参 考 文 献[1] 梁运培,文光才.顶板岩层“三带”划分的综合分析法.煤炭科学技术,2000,28(5):39[2] 熊晓英,杜广森,李俊斌.注水实验法探测导水裂隙带高度.煤炭技术,2004,23(2):77[3] 贾剑青,王宏图,唐建.采煤工作面采动裂隙带的确定方法.中国矿业,2004,13(11):45[4] 尹增德,李伟,王宗胜.兖州矿区放顶煤开采覆岩破坏规律探测研究.焦作工学院学报,1999,18(4):235[5] 张杰,侯忠杰.浅埋煤层导水裂隙发展规律物理模拟分析.矿山压力与顶板管理,2004(4):32[6] 邹海,桂和荣,王桂梁,等.综放开采导水裂隙带高度预测方法.煤田地质与勘探,1998,26(6):45[7] 涂敏.潘谢矿区采动岩体裂隙发育高度的研究.煤炭学报,2004,29(6):643[8] 查文华,谢广祥,华心祝.综放采场围岩压力分布规律数值模拟研究.矿山压力与顶板管理,2004(4):2[9] 尹尚先,王尚旭.陷落桩影响采场围岩破坏和底板突水的数值模拟分析.煤炭学报,2003,28(3):264[10] 涂敏,刘泽功.综放开采顶板离层裂隙变化研究.煤炭科学技术,2004,32(4):45Dividing guideline and emulating determination of “three zones ”of the depress 2ing zones overlying a goafHUA N G Zhian 1),TON G Haif ang2),ZHA N G Yi nghua1),L I S hibo 1),N I Wen1),S ON G Jianguo 3),X IN G Yi 1)1)Civil and Environmental Engineering School ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China 2)Beijing Kuangtong Resource Development Consulting Co.,Beijing 100037,China 3)Huajin Coking Coal Company ,Lishi 033315,ChinaABSTRACT In order to divide “three zones ”of the depressing zones overlying a goaf accurately ,the guideline to divide the “three zones ”is presented :specifying the height of the rock stratum whose stress surpasses the yield or shear strength of itself as the upper bound of the fracture zone ,while specifying the height of the rock stratum whose two 2way tensile stress both surpasses the tensile strength of itself as the low bound of the fracture zone.FLAC software was used to determine the boundary of a coal mine that was validated by the effect of corresponding methane drainage.The result indicates that the division guideline is rational and useful.This method can be used generally to divide “three zones ”of the depressing zones over 2lying a goaf.KE Y WOR DS coal ;methane drainage ;“three zones ”division ;numerical simulation・216・北 京 科 技 大 学 学 报2006年第7期。
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
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。
切顶留巷“Y”型通风采空区自燃“三带”研究
切顶留巷“Y”型通风采空区自燃“三带”研究摘要：采空区是煤自燃火灾发生的主要区域。
针对切顶留巷工作面采空区漏风量大、漏风范围广的问题，以新集一矿360804综采面为研究背景，采用束管取气与导线测温的方法，分析了切顶留巷“Y”型通风工作面O2、CO气体浓度和温度随测点埋深的变化，获得了切顶留巷期间采空区自燃危险区域分布特征，确定了工作面月最小安全推进度。
结果表明：切顶留巷时，360804工作面主进风侧65~127 m为氧化升温带，柔膜墙侧32~83 m为氧化升温带；与正常开采相比，由于通风系统的改变，氧化升温带向采空区深部移动，柔膜墙侧变化最明显，约增大了28 m，氧化升温带宽度也有所增加，最大宽度约增加了25 m；工作面月最小安全推进速度约为55 m，提高了约62%。
研究结果对类似工作面采空区浮煤自燃防治具有指导意义。
关键词：切顶留巷；综采面；Y型通风；自燃“三带”；安全推进度0 引言采空区是煤炭回采后上覆岩层自由冒落形成的大空间，遗留有大量的浮煤，漏风不断，是矿井自燃火灾发生的主要区域[1-3]。
据统计，采空区火灾占矿井火灾总数的60%以上[4]，严重影响煤矿的安全生产。
因此，掌握采空区自燃“三带”分布对矿井防灭火工作非常重要。
近年来，切顶留巷技术具有巷道掘进量少、采掘衔接矛盾小、资源回采率高、工作面局部周期压力小等优势[5]，在国内各大矿区得以大量应用[6]。
但是，该技术要求工作面通风方式由“U”型变为“Y”型，采空区内风流运移特性发生改变[7-9]，高温区域必会发生偏移[10]。
同时，切顶后采空区上部留下很大的空间，使得采空区漏风量增加，漏风范围变广，采空区自燃危险性增大[11]，给回采工作面的防灭火带来新的挑战。
因此，有必要开展切顶留巷“Y”型通风采空区自燃“三带”研究工作。
1 工作面概况新集一矿位于两淮地区，开采逐渐进入深部，平均达到700 m以上，瓦斯和自然发火防治难度急剧增大。
360804工作面是3608（6）采区首采工作面，工作面平均可采走向长1530 m，工作面平均倾斜长180 m，平均面积276910.1 m2。
采空区自燃“三带”划分与综采面极限推进速度研究
① 该系统安装在采煤机截割部上，由于采煤过程中 落煤点产生高浓度粉尘，对系统污染严重，很容易 导致高压喷雾系统产生堵塞现象；② 该系统相比传 统喷雾洒水装置降尘效果好，但是装置及降尘材料 成本费用高，而且该装置局限性大，无法实现综采 工作面大面积降尘目的，需进一步优化改进。
【参考文献】 ［1］ 吕玉芝 . 矿井尘源泡沫化治理技术研究与应用 [J].
122
2021 年第 6 期
采空区自燃“三带”划分与综采面 极限推进速度研究
孙晋乐
（山西忻州神达金山矿，山西 忻州 034000）
摘 要 为精准测定神达金山矿 13101 综放工作面采空区“三带”区域，试验应用进、回风两侧采空区内 O2 含量变化对其进行划分，得出工作面进风侧处散热带为 0~30.4 m，氧化带为 30.4~72 m，窒息带为 72 m 以里；
中国煤炭工业，2019（08）：58-59. ［2］ 魏斌 . 岩巷炮掘工作面泡沫降尘技术研究 [J]. 煤
炭与化工，2019，42（01）：121-123. ［3］ 金雪琪，陈明健 . 一种矿用泡沫除尘装置的研究
[J]. 装备制造技术，2018（08）：103-105. ［4］ 王瑞青，孙星 . 泡沫除尘喷雾技术及其应用实践
浮煤最短自然发火期 Tmin=区可能发生自燃的极限推进度为：
= vmax
Lmax × 30 τ min × k
（3）
= 41.6 ×= 30 12.89 m/月=0.43 m/d 88 ×1.1
因此，当 13101 采面推进速度大于 0.43 m/d 时， 采空区无自然发火危险；当工作面推进速度小于 0.43 m/d 时，采空区将有自然发火危险。
图 2 气体取样管的设置及保护
三带的形成
三带的形成Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT2 “三带”理论与特征“三带”形成及特征工作面煤层开采后，采用垮落法处理采空区，采出空间周围的岩层失去支撑而向采空区内逐渐移动、弯曲和破坏。
这一过程随着采煤工作面的不断推进，逐渐从采场向外、向上（顶板）扩展直至波及地表，引起地表下沉，形成所谓的下沉盆地。
开采引起围岩的移动和破坏在时间及空间上是一个复杂的运动破坏过程，其特点是：上覆岩层移动和破坏具有明显的分带性，从采空区至地表，覆岩破坏范围逐渐扩大、破坏强度逐渐减弱。
在缓（倾）斜中厚煤层条件下，只要采深与采高之比达到一定值（H m>40），覆岩的破坏和移动会出现三个代表性的部分，自下而上分别为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，如图2-1所示。
图2-1 采动覆岩移动破坏“三带”分布1—冒落带 2—裂隙带 3—弯曲下沉带冒落带冒落带也称垮落带，是指失去连续性、呈不规则岩块或似层状岩块向采空区冒落的岩层。
冒落岩块由于碎胀，体积较冒落前增大，增大比率可用碎胀系数表示，碎胀系数大小与岩性及采厚有关。
硬岩及采厚较大时，其值大，反之较小，平均在~的范围。
在自由堆积状态下，由于冒落岩块碎胀性而逐渐充填开采空间，导致冒落带发展到一定高度而自行停止。
冒落带碎落岩块在上覆岩层的沉降压力作用下被逐渐压实，甚至部分形成再生顶板。
厚煤层分层开采时，冒落岩块受重复采动的多次破坏，岩体碎度增大，碎胀系数减小。
冒落带内岩块之间空隙多，连通性强，是水体和泥沙溃入井下的通道，也是瓦斯逸出或聚集的场所。
裂隙带裂隙带又称断裂带或裂缝带。
裂隙大致分为两种：一种是垂直或斜交于岩层的新生裂隙，主要是岩层向下弯曲受拉产生的，它可部分或全部穿过岩石分层，但其两侧岩体基本能保持层状连续性；另一种是沿层面的离层裂隙，这种裂隙主要是岩层间力学性质差异较大，岩层向下异步弯曲移动所致。
离层裂隙要占据一定的空间，致使上部覆岩及地表下沉量减小。
“110”工法回采工作面采空区漏风规律及“三带”考察
“110”工法回采工作面采空区漏风规律及“三带”考察摘要：自然针对”110“工法工作面采空区漏风强度大、漏风范围广、采空区漏风流场复杂、火灾防治困难等特点，利用六氟化硫示踪气体及长距离定向高位钻孔对采空区漏风规律及“三带”进行考察，建立采空区三维模型及煤自燃分级预警体系，实现采空区危险区域精准划分及超前预警，确保”110“工法工作面安全回采。
关键词：“110”工法、漏风规律、采空区“三带”、危险区域划分、超前预警1．概况祁东煤矿为煤与瓦斯突出、自燃发火矿井，工作面采用“110“工法，Y型通风方式，风巷留作下一区段机巷使用，留巷采用U型钢、柔性金属网进行挡矸，外侧进行喷浆堵漏。
对比传统的U型通风工作面，留巷段在采空区未压实之前处于开放状态，存在工作面采空区漏风强度大、采空区漏风流场复杂、采空区高氧浓度区域（遗煤氧化升温区域）范围广等特点。
采空区自燃风险大，火灾防治范围较传统回采工艺大，采空区“漏风”范围及“三带”测定困难。
只有掌握采空区漏风规律和“三带”范围，做到采空区气体实时监测，才能智能预警、超前预防煤层自燃危险。
因此在8237工作面开展”110“工法工作面采空区漏风规律及“三带”考察，研究”110“工法回采工作面及留巷采空区漏风的规律及采空区自燃“三带”的范围，建立祁东矿”110“工法回采工作面煤自燃分级预警指标体系，实现采空区火灾危险区域精准划分、超前预警。
2．采空区漏风规律测定2.1采空区漏风规律测定方案采取示踪气体SF6对采空区漏风通道进行测定，根据漏风通道分析情况，选取A、B两个点作为示踪气体释放点。
释放点A：机巷煤壁向外20-30m范围内，释放10 ～15分钟，释放气体量200L，设置7处示踪气体采集点，分别为工作面下隅角及工作面内每20架测点,具体见图1。
释放点B：下隅角切顶线向里2-3m，释放10 ～15分钟，释放气体量200L。
每2小时利用挡矸墙内埋管（防火观察孔）采集留巷段气体，采集时间24小时，具体见图2。
《察哈素3号煤层采空区自燃机理及“三带”监测研究》范文
《察哈素3号煤层采空区自燃机理及“三带”监测研究》篇一摘要：本文针对察哈素3号煤层采空区自燃机理进行深入探究，并通过科学方法监测了采空区“三带”（散热带、自燃带和窒息带）的分布特征。
本文首先介绍了采空区自燃的背景和重要性，随后详细阐述了采空区自燃的机理，并基于实地监测数据，对“三带”的分布及影响因素进行了深入分析。
本文的研究成果对于预防和控制煤矿火灾、保障矿工生命安全具有重要意义。
一、引言随着煤炭资源的开采深度和广度不断增加，采空区的安全问题日益突出。
其中，采空区自燃是煤矿安全生产中的重大隐患之一。
察哈素3号煤层作为重要的煤炭资源储藏区，其采空区自燃问题亟待解决。
因此，研究察哈素3号煤层采空区自燃机理及“三带”监测，对于预防和控制煤矿火灾、保障矿工生命安全具有重要意义。
二、采空区自燃机理采空区自燃是由于煤炭氧化放热、热量积聚和温度升高而引起的。
在察哈素3号煤层中，煤炭具有较高的硫分和挥发分，这些都为煤炭氧化提供了有利条件。
此外，由于开采过程中的不规则性和不完整性，采空区内往往存在大量的空洞和裂隙，为空气流通和氧气供应提供了通道。
当氧气与煤炭接触时，会引发煤炭的氧化反应，产生热量。
随着热量的不断积累，当达到煤炭的着火点时，便会引起自燃。
三、“三带”监测研究为了更好地掌握采空区自燃的规律和特点，本文采用了“三带”监测方法。
即通过实地监测，对采空区的散热带、自燃带和窒息带进行划分和监测。
1. 散热带：散热带是采空区内温度较低、氧气供应充足的区域。
通过对该区域的监测，可以了解采空区的通风状况和氧气分布情况，为制定合理的通风方案提供依据。
2. 自燃带：自燃带是采空区内温度较高、煤炭氧化反应剧烈的区域。
通过对该区域的监测，可以及时发现自燃隐患，采取有效的防灭火措施，防止火灾事故的发生。
3. 窒息带：窒息带是采空区内氧气含量较低、煤炭氧化反应受到抑制的区域。
虽然该区域不易发生自燃，但仍然需要关注其变化情况，以防止因通风不畅导致的其他安全隐患。
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。
采空区自燃三带的划分
采空区自燃三带的划分【摘要】采空区自燃三带的划分是防范采空区自燃的重要基础。
在进行采空区空间自燃三带划分时，应当综合考虑影响煤炭自然发火的主要影响因素，氧气浓度的指标和浮煤厚度分布的情况，还要把采空区三维空间氧气浓度场与浮煤厚度分布范围相叠加起来，才可划分出综放采空区的空间自燃三带。
本文就采空区自燃三带的划分问题，通过对采空区遗煤的空间分布的分析，对自燃三带作出了解释，最后以煤氧复合理论为依据，对采空区自燃三带作出了划分，即“散热带”、“氧化升温带”、“窒息带”。
【关键词】自燃“三带”；划分指标；空间分布引言作为高产量、高效率的采煤技术，综放开采已在国内普遍使用。
大幅度提高煤炭生产效率及产量是人们所关注的。
但与此同时，这项技术为采空区也带来了巨大的安全隐患。
比如，遗留下大量的浮煤，推广速度过快、在采空区的自然区域范围内的不严格规划，等等，这些情况让采空区的自然发火问题空前严重。
矿区的安全一直是相关部门注重的首要问题，而综放开采则严重威胁着矿区的安全。
我们应该清楚的认识到，矿区工作应该是在安全的基础上去实现高产高效的目的。
采空区分为三带，而煤炭的自燃一般发生在自然带。
因此，为了确保工作人员的人身安全，应该科学合理地确定采空区自燃三带的范围，可以增强防灭火措施的针对性，提高防灭火工程的效果，有效预防自然发火事故，将对预防采空区的自然发火及保障综放面的安全生产具有十分重要的现实意义。
一、采空区遗煤的空间分布状态根据资料及实际运用可知，综放的主要特点如下：随着工作面的推进，在压力的作用下，顶煤不断地被破坏、冒落并最终被放出；接着是直接顶岩层发生垮落，由于采出空间的增大，采空区不能被首先先垮落的下位直接顶充满，以至于顶板岩层的垮落会继续向上发展，直到充满采空区或形成较为稳定的结构；紧接着就是基本顶的垮落。
根据现场观测，顶煤的冒落一般伴随着下位直接顶的冒落，又因为受到冒落顶煤和矸石的限制，开始冒落时，下位直接顶冒落较规则；但是，随着顶煤的放出，已冒落的下位直接顶岩块呈不规则排列；在工作面放煤的后期，这部分冒落的矸石会混入顶煤一起落下，在实际放煤工作中，保障煤质是关键，为了达成目的，一般操作是将放煤口关闭，停止放煤。
近距离煤层综采面采空区自燃“三带”范围的确定
近距离煤层综采面采空区自燃“三带”范围的确定作者：梁峰来源：《科技风》2017年第04期摘要：采空区自燃“三带”划分是矿井防灭火基础工作之一。
根据井工二矿11煤21103工作面实际情况，沿采空区回风巷布置3个测点测定采空区气体成分，依据采空区氧化升温带长度，划分自燃“三带”范围，确定工作面最低推进速度，为防治采空区遗煤自燃提供科学依据，保证工作面安全回采。
关键词：极近距离煤层；采空区；自燃“三带”；确定采煤工作面采空区自燃“三带”（散热带、氧化带、窒息带）的范围是煤矿井下防灭火技术方案设计及制定的重要依据。
目前，井工二矿4#、9#煤层已回采完毕，主采11#煤层，该层煤的厚度2.75～7.47m，平均4.25m，与上覆9#煤层的层间距2.1～10.83m，平均6.6m，为近距离煤层群开采。
11#煤为自燃煤层，自燃倾向Ⅱ级，自燃发火期3～6个月。
11煤开采过程中上下两层采空区将沟通，在采空区漏风作用下极易引起采空区遗煤自燃；9#、11#煤层中间赋存不可采的10#煤，10#煤硫分高，煤层易自燃。
研究11煤综采面采空区“三带”范围，对矿井采取针对性的防灭火措施具有现实指导意义。
1 综采工作面采空区自燃影响因素分析1）煤体自燃危险倾向性。
自燃危险倾向性是煤体的本质属性和天然特征，不同种类的煤体其自燃发火期长短不同，发火期越短，说明该类煤越容易自燃。
2）氧浓度。
氧气浓度很小时，遗煤处于缺氧窒息状态，自燃困难；相反，氧浓度越大越容易为煤体自燃创造条件。
3）漏风强度。
采空区漏风强度较大时，遗煤氧化时释放出的热量将被大量风流带走，煤体温度难以继续升高；若漏风强度太小，采空区氧气浓度随之降低，遗煤同样不具备自燃的客观条件。
4）瓦斯浓度。
采空区遗煤自燃时首先进行气体挥发份燃烧，瓦斯作为可燃气体且与煤体的伴生关系，大量高浓度瓦斯可提高遗煤挥发份的浓度，为遗煤自燃创造条件。
5）工作面推进速度。
工作面不断向前回采，后方顶板垮落形成采空区，采空区内遗煤自燃发火相对时间较长，而加快工作面推进速度，可将采空区遗煤在形成自燃发火条件前甩至难以自燃的窒息带。
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。
什么是采空区自燃“三带”？
什么是采空区自燃“三带”？作为高产量、高效率的采煤技术，综放开采已在国内普遍使用。
大幅度提高煤炭生产效率及产量是人们所关注的。
但与此同时，这项技术为采空区也带来了巨大的安全隐患。
比如，遗留下大量的浮煤，推广速度过快、在采空区的自然区域范围内的不严格规划，等等，这些情况让采空区的自然发火问题空前严重。
采空区自燃三带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。
目前采空区自燃三带划分有三个指标：漏风风速、氧气浓度、温升。
划分如下：1）散热带是指采空区漏风风速大于0.24m/min，氧气体积分数大于18%，温升△T<1℃/d 且靠近工作面的区域；2）氧化升温带是指漏风风速在0.10~0.24m/min，氧气体积分数为10%~18%，温升△T≥1℃/d的区域；3）窒息带是指漏风风速小于0.10m/min，氧气体积分数小于10%温升△T<1℃/d的采空区压实区。
采空区防灭火措施采空区自燃三带的划分是防范采空区自燃的重要基础。
当确定了采空区的自燃三带后，在采空区内最易自燃区域内注防灭火材料，从而破坏漏风供氧和蓄热环境，消灭煤炭自燃。
常用的防灭火材料有黄泥灌浆、惰性气体、凝胶、阻化剂、三相泡沫、普瑞特等材料，其中普瑞特防灭火材料是徐州吉安矿业科技有限公司联合中国矿业大学研制，融合了黄泥灌浆、惰性气体、凝胶、阻化剂、三相泡沫等各项防灭火材料的优点，又避免了上述各项技术的多数缺点。
普瑞特防灭火材料技术特点：1、集凝胶、黄泥灌浆、两相或三相泡沫、惰性气体和阻化剂的防灭火优点于一体，能把泡沫中的水固结在凝胶体内，避免了黄泥灌浆和其它泡沫大量水流失或者溃浆的缺点；2、在采空区具有良好的扩散性能，生成的普瑞特以泡沫为载体能够对采空区或煤田火区的高、中、低位火源进行大范围、全方位的覆盖，持久保持煤体湿润冷却，隔绝氧气，且添加剂中含有的阻化剂能长久对煤体阻化，彻底防治煤炭自燃；3、普瑞特被注入火区后，会在火区全方位覆盖一层凝胶层，并且凝胶层中95%以上都是水，具有长久的吸热降温作用，能够有效防止火区复燃；4、普瑞特以泡沫为载体，在防灭火区域内能向高处堆积，所到之处普瑞特都能有效覆盖并黏附浮煤裂隙，具有良好的封堵漏风通道的性能；5、泡沫中的氮气缓慢释放，避免单独注氮时氮气容易流失的缺点，持久保持火区惰化。
谢桥矿11518工作面采空区自燃“三带”划分
谢桥矿 11518工作面采空区自燃“三带”划分浓度为主摘要：为确定谢桥矿11518工作面“三带”分布规律，以实测O2要指标，浮煤厚度及漏风强度为辅助指标，将该工作面采空区自燃区域划分为散热带、氧化升温带和窒息带，并利用FLUENT 软件对自燃“三带”分布规律数值模拟进行验证，其结果与现场实测结果基本相吻合，说明可通过数值模拟与现场实测办法判定工作面采空区“三带”分布规律。
关键词：采空区；自燃；“三带”0 引言矿井火灾是煤矿五大灾害之一，极大地威胁着煤矿的安全生产和矿工生命安全，造成巨大的资源损失和环境污染。
采空区自然发火是矿井自然发火防治的重点，采空区自燃三带的划分是防范采空区自燃的重要基础。
作为高产量、高效率的采煤技术，综放开采已在国内普遍使用，能大幅度提高煤炭生产效率及产量。
但与此同时，这项技术为采空区也带来了巨大的安全隐患，遗留下大量的浮煤让采空区的自燃发火问题空前严重。
因此，确定该区域的范围对矿井工作面采空区煤自燃防控至关重要。
刘俊采用采空区预埋束管的方法分析采空区氧气浓度，从而确定采空区自燃“三带”宽度，此方法单一，不能验证结果的准确性。
白铭波利用FLUENT数值模拟对采空区自燃“三带”进行研究。
文虎通过现场测量氧浓度变化和数值模拟办法验证相结合，分析研究了煤层分层前后采空区煤自燃危险区域的变化情况。
浓度为主要指标，浮煤厚度及漏风强度作为辅助本文在前人的基础上，以实测O2指标，并利用FLUENT 软件对自燃“三带”分布规律数值模拟进行验证，测定结果的可靠性得到了有效保障。
1 工作面概况谢桥矿位于淮北平原西南部，安徽省颍上县境内，横跨颍上县和淮南市凤台县，其中心南距颍上县城20km ，东南至凤台县城约34km 。
11518工作面位于矿井一水平东一B 组采区，西起-720m 东翼B4煤层底板轨道石门，东至-720m 东二轨道石门。
工作面标高-606.5～-676.7，可采走向长1623m ，倾斜宽258.8m 。
采 空 区 三 带
采空区三带
不知道你是指哪个专业，顶板专业上有个三带划分，是根据采煤工作面开采后顶板情况划分为冒落带、裂隙带和缓慢下沉带；另外，从通防专业的防灭火来说，采煤工作面采空区沿走向方向，按照氧气浓度的不同，可划分为冷却带、氧化带和窒息带。
供你参考。
顶板三带
顶板三带通常是指：冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。
裂隙带又可划分为严重断裂带、一般断裂带和微小断裂带。
从纵向上讲，采煤区域采完以后会形成三带，即冒落带就是垮落带，然后再向上则是裂隙带，再向上则是弯曲下沉带。
煤层开采后拆除支护或者液压支架前移，形成采空区，则顶板冒落，形成垮落带，垮落到一定高度一般也就是采高的两到五倍（根据上覆岩层岩性）；
然后也就是上部岩层因为下部垮落带出现裂隙，这个裂隙带的高度大概是采高的十到十五倍，再向上就是弯曲下沉带，有时候采空区距地表较近的时候，弯曲下沉地表很明显，甚至地表就是属于裂隙带或者直接垮落下去了（那是小煤窑乱采乱挖的恶果）。
当然是先垮落带再裂隙带，弯曲下沉带，然后地面缓慢下沉啊, 还有个弯曲下沉带?
垮落带：由于直接顶下部煤炭被采空直接顶受上部岩层压力作用破碎下沉
裂隙带：直接顶破碎下沉后，老顶受上覆岩层的压力产生裂隙弯曲下沉带：老顶产生裂隙和下沉后老顶上部的一部分岩层受上覆岩层压力产生弯曲下沉。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
采空区三带
不知道你是指哪个专业，顶板专业上有个三带划分，是根据采煤
工作面开采后顶板情况划分为冒落带、裂隙带和缓慢下沉带；另外，
从通防专业的防灭火来说，采煤工作面采空区沿走向方向，按照氧气
浓度的不同，可划分为冷却带、氧化带和窒息带。
供你参考。
顶板三带
顶板三带通常是指：冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。
裂隙带又可划分
为严重断裂带、一般断裂带和微小断裂带。
从纵向上讲，采煤区域采完以后会形成三带，即冒落带就是垮落
带，然后再向上则是裂隙带，再向上则是弯曲下沉带。
煤层开采后拆除支护或者液压支架前移，形成采空区，则顶板冒落，
形成垮落带，垮落到一定高度一般也就是采高的两到五倍（根据上覆
岩层岩性）；
然后也就是上部岩层因为下部垮落带出现裂隙，这个裂隙带的高
度大概是采高的十到十五倍，再向上就是弯曲下沉带，有时候采空区
距地表较近的时候，弯曲下沉地表很明显，甚至地表就是属于裂隙带
或者直接垮落下去了（那是小煤窑乱采乱挖的恶果）。
当然是先垮落带再裂隙带，弯曲下沉带，然后地面缓慢下沉啊,
还有个弯曲下沉带
垮落带：由于直接顶下部煤炭被采空直接顶受上部岩层压力作用破碎下沉
裂隙带：直接顶破碎下沉后，老顶受上覆岩层的压力产生裂隙
弯曲下沉带：老顶产生裂隙和下沉后老顶上部的一部分岩层受上覆岩层压力产生弯曲下沉
友情提示：本资料代表个人观点，如有帮助请下载，谢谢您的浏览！。