采空区_三带_划分指标的研究

男 , 33 岁 , 博 士后。 1995 年 毕业于 中国矿 业
大学 , 获安全技术及工 程专业博 士学位。现为 东北大学 博 士后研究人员 , 主要从事 安全技术及 通风除尘 等方面的 研 究工作。国内外发表论文 30 余篇。
( 责任编辑
唐自强 )
∃ 15 ∃
ABSTRACTS IN ENGLISH
[ 1]
1 概述 国内外大量观测研究表明 , 绝大多数突 出煤层 均含 有结 构 严重 破 坏的 软分 层 。 我们从地质角度研究瓦斯突出机理和瓦斯突 出危险性预测 , 提出了以煤体结构为主的瓦 斯突出预测综合指标, 把构造严重破坏并具 区域从 8. 7m 至 16. 5m 之间, 采空区进风侧 可能自燃带宽度为 7. 8m 。 图 7 为在 390 工作面采空区进风侧测取 的氧气浓度变化曲线。按氧气浓度指标采空 区进风侧 , 距工作面 8. 5~ 17. 1m 为可能自
煤炭工程师
1wk.baidu.com97 年第 3 期
COAL ENGINEER No. 3
1997
这恰好和实际情况相符。 采空区内氧气浓度高低只能说明有无氧 化的必备条件, 不能说明有无积热条件 , 而温 升速度能够说明采空区内浮煤氧化积热的全 过程, 所以升温率指标作为划分可能自燃带 的依据较为合理。 图 3 为铁法小康矿 SIW3 工作面采空区 内测取的氧气浓度距工作面距离变化曲线。 由图 3 可得出按氧气浓度指标划分的采空区 三带 区域。
作 陈 全 者 简 介
图7
390 工作面采空区进风侧氧气浓度变化曲线
燃带 , 宽度为 8. 6m 。升温率指标和氧气浓度 指标划分出的采空区 三带 基本取得了一致 的结果。 4 结论 ( 1) 采空区内即使漏风流形成了供煤氧 化积热的条件 , 但如果某一因素能够限制采 空区内的积热升温, 那么采空区内温度就不
化曲线, 从图中可以看出 , 按氧浓度指标采空 区内存在着明显的 三带 区域。 图 2 为 380 工作面采空区进回风两侧测 取的温度距工作面距离变化曲线 , 从图中可 以看出 , 采空区内的温度先随距工作面距离 的增加而增加 , 但在距工作面十余米后温度 开始递减 , 最后趋于均衡。 上述采空区温度变化是超乎常规的, 因 为在距工 作面十余米后 采空区氧气 浓度在 18% ~ 10% 之间 , 按氧气浓度指标此处正处
图3 SIW3 工作面采空区氧气浓度变化曲线
图 4 为 SIW3 工作面采空区内测取的温 度变化曲线。
区深度变化的升温率曲线, 再画出升温率为 1 & / d 的直线 , 找出可能自燃带宽度。 运用多点划带方法, 对古山二井 390 工 作面采空区进行 三带 划分, 沿 390 工作面 采空区进风侧布置的间距 5m 的 5 个温度测 点测出的升温率曲线如图 6。 由图 6 可以 看出, 390 工 作面采空区进 风侧升温率 K 可能出 现大 于 等 于 1 & / d 的
图 1 380 工作面采空区氧气浓度变化曲线
! 一进风侧 ∀ 一回风侧
从上述试验结果可得出这样的结论: 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 风流的氧气浓度或漏风速指标划分出的可能 自燃带内 , 浮煤不一定具有氧化积热的条件。 所以按氧气浓度指标和漏风速指标划分采空 区 三带 是有一定的局限性的。 3 升温率指标的实际应用 如以升温率指标划分 380 工作面采空区 三带 , 很显然采空区内是无可能自燃带的 , ∃ 13 ∃
与图 4 中温度值相对应的升温率曲线如 图 5。
图 5 SIW 3 工作面采空区升温率曲线
从图 4 可以看出 , 由采空区内单测点测 出的升温率值不能 实现采空区 三带 的划 分, 因为采空区内各种条件的随机变化比较 复杂 , 故某一测点不能全面反映采空区内的 实际情况。为了实现用升温率指标划分采空 区内的 三带 , 可采用一种多点综合划带的 方法 , 即采用多测点测取采空区同一区域内 的温度值, 将每一测点测得温度值分析得出 K 值, 然后将升温率与采空区深度画在直角 坐标系中并连线 , 得出每个测点各自随采空
参 考 文 献
1 重庆大学 四川 缓斜 煤层采 煤工 作面 矿山压 力 与控制研究报告 , 1994 2 钱鸣高 , 刘听成 . 矿 山压力 及其 控制 . 北京 : 煤 炭 工业出版社 , 1984 3 开 滦 煤 矿 . 矿 压 文集 . 北 京 : 煤 炭 工 业 出版 社 , 1979 4 钱鸣高 . 采场压力及其控制 . 北京 : 煤炭工业 出版 社 , 1983 ( 责任编辑 刘崇友 )
煤炭工程师
1997 年第 3 期
COAL ENGINEER No. 3
1997
采空区 三带 划分指标的研究
东北大学 陈 全 摘 要 对采空区可能自燃区域的 三带 划分指标进行的研究分析结果表明 , 目前采用的漏风速、 氧浓度指标在实际应用中具有一定的局限性 ; 采用多点升温率值 可正确划分采空区 三带 。 关键词 采空区 三带 漏风速指标 氧浓度指标 升温率指标
会上升, 从而不会产生自然发火。所以 , 采空 区内按漏风流的氧气浓度和漏风速指标划分 出的可能自燃带内, 浮煤不一定具有氧化积 热的条件。故以氧气浓度和漏风速指标划分 采空区 三带 , 在某些具体条件下有一定的 局限性。 ( 2) 采空区温升速度能够说明采空区内 浮煤氧化积热的全过程, 所以采空区升温率 是划分采空区 三带 的较为合理的指标。 ( 3) 以采空区内单测点测取的温度值 , 不能全面反映采空区内的实际情况。故以单 测点测取采空区升温率值不能实现 三带 划 分, 必须采用多点划带方法。
1997
超声波探测瓦斯突出煤体*
焦作工学院 摘 要 吕绍林 瓦斯突出煤体的存在是发生煤与瓦斯突出的必要条件 , 探测瓦斯突出煤体 是预测瓦斯突出的一种新方法。 文内讨论了用超声波探测瓦斯突出煤体的基础和条件, 并对现场探测结果进行了分析研究。 关键词 瓦斯突出煤体 超声波 探测 备发生瓦斯突出的瓦斯能 ( 含有大量瓦斯) 的 煤体称作瓦斯突出煤体。 瓦斯突出煤体具有利于瓦斯突出准备、 发动、 发生和发展的特点 , 即: ! 机械强度低 , 抗破坏能力小 , 极易破碎 ; ∀ 具有快速放散瓦 斯的能力, 有利煤体中瓦斯能的释放。瓦斯 突出煤体 的存在是发生 瓦斯突出 的物质条
Type WTK1 Apparatus to Determine Criti cal Value of Outburst Predi cti on Index and Its Application ∋ ∋ ∋ T he paper deals w ith the pr inciple, construction, ex per iment method and the processing of exper iment data of t he T ype WT K 1 apparatus to deter mine the crit ical val ue of outburst prediction index . T he field tests demon str ated that the critical value of the index, K1 , deter mined by the apparatus was w ith hig h r eliability. Development of Material s for Plastic Ai r Doors of Mi ne Use ∋ ∋ ∋ T he exper imental research on the ma terials for plastic air doors is described in this paper. T he developed plastic air doors, characterized by flame r etardation, static electricity resistance, high intensity, light weig ht and moisture resistance, can meet the needs of underground coal mines. Development of an Intelli gent Methane Detector with Ful l Measurement Range and i ts Features ∋ ∋ ∋ T he corr ectly divide t he three zones in gobs. Deteci on of Rock Mass Containi ng Outburst - prone Gas by Ul trasonic Wave ∋ ∋ ∋ T he existance of rock
1 前言 人们在大量生产实践中总结发现, 形成 煤炭自然发火必须具备以下三个基本条件: ! 具有自燃倾向的煤呈碎裂状态堆积存在; ∀ 通风供氧, 维持煤的氧化过程不断发展; # 在煤的氧化过程中, 生成热量大量蓄积 , 难以 放散。 按照上述煤的可能自燃情况 , 采空区一 般划分为三个带 : ! 低温不自燃带。此区内 虽有浮煤堆积, 但由于风速较大, 氧化生成的 热量被及时带走 , 因此不能构成热量蓄积条 件。 ∀ 可能自燃带。此区内风速较小, 既能 维持煤的氧化过程不断发展 , 氧化生成的热 用顶板释放能量指标判断四川缓斜煤层工作 面的周期来压是正确的、 适用的。 5 结束语 用顶板释放能量指标判断工作面周期来 压, 比单一的 三量 曲线或工作面前方风巷 的顶板回弹现象等方法更为科学、 准确 , 建议 在今后的矿压研究中采用, 并通过实践来检 验这种方法。 顶板对支架所释放的能量等于支架对顶 板所作的功 , 因此应首先确定支架的实际工 作特性曲线。支架在使用过程中 , 由于受顶 底板条件 , 顶梁底座条件以及支架架设质量, 支柱本身质量等方面的影响 , 其实际工作特 性曲线不同于理论工作特性。支柱实际工作 ∃ 12 ∃
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。
图4
SIW3 工作面采空区温度变化曲线
从图 3 和图 4 可以看出, 由 SIW3 工作面 采空区内氧气浓度和温度分别反映出的采空 区内浮煤氧化积热情况与实际上是一致的。 ∃ 14 ∃
图6 390 工作面采空区进风侧利用升温率划分 三带
煤炭工程师
1997 年第 3 期
COAL ENGINEER No. 3
图2
380 工作面采空区温度变化 曲线
! 一进风侧 ∀ 一回风侧
在可能自燃带范围内, 正是煤氧化升温的区 域, 故温 度应该是 递增的 , 而不应 该是递减 的。究其原因, 在 380 工作面采空区上部地 面存在一塌陷坑 , 在塌陷坑内积存了大量雨 水, 从而不断地渗入到工作面采空区内 , 从采 空区不断涌出的水量看, 采空区内渗入水量 是较大的。煤的自燃倾向性的研究表明, 煤 的含湿量是影响其氧化进程的重要因素。在 煤的自热期间 , 由于水分生成与蒸发要消耗 相当的热量 , 煤体外在水分没有全部蒸发之 前煤温很难上升得很高, 这就是水分大的煤 炭难以自燃的原因。 380 工作面采空区内大 量积水, 致使采空区温度趋近于水的温度。 采空区内温度是反映采空区自然发火危 险性的一个绝对指标, 从测取的温度值来看 , 采空区内温度较低 , 基本无自然发火危险性。
煤炭工程师
1997 年第 3 期
COAL ENGINEER No. 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