采空区“三带”测试技术方案
工作面“三带”观测技术与应用
工作面“三带”观测技术与应用作者：夏步友来源：《科技风》2020年第06期摘;要：为确定采煤工作面采空区三带范围及动态移动情况、采煤范围内着火隐患源头面积及采煤的允许回采工作进度。
推断采空区在不同速度推进时的自燃危险性和实际条件下的自然发火期，以及对相似工作面的防灭火措施提供依据，做到超期预控，需对工作面采空区进行“三带”观测工作。
关键词：采煤工作面;“三带”;技术;应用一、现状分析采空区自然发火是影响煤矿安全生产的一项重大隐患，控制采空区自然发火的措施多样，超前掌握采空区发火规律有利于更好的采取灭火措施，更好的确保煤矿安全生产。
目前，提前获取采空区发火规律的措施主要有热电偶和束管取样测定技术，而我公司以前采用埋管抽气法观测采空区气体浓度分布，此次采空区内的气体成分采用埋管抽取检测。
由于前期束管敷设没有充分考虑到采空区积水的影响，导致束管被堵，无法获取准确的数据。
因此，考虑重新敷设束管进行第二次观测。
为确定采煤工作面采空区三带范围及动态移动情况、采煤范围内着火隐患源头面积及采煤的允许回采工作进度。
推断采空区在不同速度推进时的自燃危险性和实际条件下的自然发火期，以及对相似工作面的防灭火提供依据，对首采工作面采空区进行“三带”观测工作。
该矿首采201工作面已经回采450m，剩余380m，推进速度为6m/天。
由施工单位生产服务工区根据现场实际情况，采用埋管抽气法观测采空区气体浓度分布，束管采用DN50钢管进行保护，并将束管吊挂至距底板1.5米处的巷帮，防止束管进水，每隔50米设置一个观测位置。
将监测束管安装在采煤工作的两侧巷道内，当监测到工作面内O2的浓度不超过百分之五时，监测开始完毕。
观测位置具体分布如图下图所示。
按照热力学第一定律：即在一个封闭（孤立）系统的总能量保持不变。
当采煤工作面老空区内的残留煤氧化导致自然放出的热能超过煤层上下平面散发的热能和空气流动带走的热能的和时，就会引起工作面内的煤层的温度上升，进而会促使煤层自燃，也就是说煤矿工作面老空区内残留煤受空气氧化增加了热量导致温度上升应该符合以下算式：最终结论：煤矿工作面老空区内残留煤自然发火应，首先是工作面回采完毕后留有大量的残煤在老空区内，才导致工作面内残留煤受空气的氧化释放出大量的热能并且聚集在一起;其次是含有大量氧气的空气混入到煤矿工作面老空区内给予煤层温度上升提供支持;再就是要求漏风不能过于严重，以免煤层温度上升产生的热能让风吹走。
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。
1307首采面三带观测方案
招贤矿1307工作面采空区气体及温度观测现场实施方案对于一个特定煤层的自然发火，其煤的氧化放热性能是一定的，即是一个定数，只要浮煤厚度和粒度适中，采空区供氧充分，在发火期内推进距离小于自燃带宽度，就有可能发生采空区后方浮煤自燃。
因此，要对综放面采空区浮煤自燃做出预测，必须掌握采空区自燃带范围、原始温度，O2，CO，CO2和CH4浓度，以及工作面日常实际推进度、工作面风量等参数。
因此，采用现场埋管，束管抽取采空区气样，送入气相色谱仪分析，得出采空区各种气体浓度变化规律，辅助埋设的温度探头（根据实际情况而定）测定采空区温度变化情况，并结合数值模拟，研究分析采空区自热变化与分布规律，确定招贤矿1307工作面自燃“三带”的分布范围。
1 技术特点以及关键的仪器设备本次实测采用WRN系列热电偶和UT系列测温仪测试系统与束管抽气系统为现场实测手段，以色谱仪实验室分析采空区气体成份为依据，获得工作面采空区内气体、温度分布，以氧气含量8~18%作为“氧化蓄热带”的划分依据，以采空区实测温度作为三带划分的辅助指标。
1.1 温度测试系统WRN系列热电偶是工业用装配式热电偶，将其作为测量温度的传感器，显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。
通过补偿导线与测温仪相连，可远距离直接测量0℃~1800℃范围内的液体，蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。
与该传感器配套的测温仪为UT系列测温仪，采用液晶显示，清晰易读，如图1所示。
图1 UT系列测温仪和WRR系列热电偶1.2 抽气系统因铺设至采空区的束管长度较长，阻力较大，为能有效抽取深部采空区的气样，结合矿上现有的设备，本次测试采用CFZ20型自动负压采样器，它有效解决了用手动抽气筒抽取气样效率低、速度慢的缺点。
图2 CFZ20型自动负压采集器表1 自动负压采样器主要技术参数型号抽气速率正常工作实际CFZ-20 20L/min 12 h1.3 色谱分析系统抽取的气样由取样球胆承载送至地面气相色谱仪进行色谱分析。
工作面“三带”观测技术与应用
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最终结论!煤矿 工 作 面 老 空 区 内 残 留 煤 自 然 发 火 应" 首 先 是工作面回采完毕后留有大量的残煤在老空区内"才导致工作 面内残留煤受空气的氧化释放出大量的热能并且聚集在一起其次是含有大量氧气的空气混入到煤矿工作面老空区内给予 煤层温度上升提供支持-再就是要求漏风不能过于严重"以免 煤层温度上升产生的热能让风吹走%
参照采煤面的受压分布+采煤面老空区内( 两道) 受力情 况"包括氧气的含量情况"模拟了渗流模型"构造出来了采煤工 作面老空区内风流的泄露情况和氧气的含量情况%
二主要创新点 参照采煤工作面老空区残煤被氧化温度上升范围的宽度 b?"得出最大氧化升温带宽度 .GU?hGU?. ./ "从而计算出工作 面极限推进速度 #G/- "然后根据实际推进速度 #是否大于极限 推进速度 #G/- "确定采空区是否有自燃危险性% 三推广应用情况 在充分讨论+查阅资料的基础上"该矿实施了0 首采工作面 ( 三带) 观测技术与应用1 技术创新"此项技术在我公司新建矿 井进行了使用"效果良好"提前掌握到了一手技术资料"为下一 步工作面防灭火工程具有指导意义% 该项目科学合理"实用性 强"质量合格"同意推广使用"为后期采空区防火工作打下坚实 基础% 四社会效益和经济效益 $ 一% 经济效益 该项0首采工作面( 三带) 观测技术与应用1 创新技术"可 用来指导工作面的防灭火工作"做到了( 预测预报+超前控制) 避免了采空区自燃发火"提前消除了隐患% 减少了因自然发火 带来的停工+停产"给该企业带来的直接经济效益达上千万元% $ 二% 社会效益 该项技术的 推 广 应 用" 为 矿 井 防 灭 火 工 程 提 供 了 安 全 保 障"建立了矿井防灭火的技术保障体系"顺应了科学发展观和 建设安全和谐矿井的趋势% 大大满足了矿井的安全生产需要" 实施效果良好"避免了采空区自燃发火"极大地提高了矿井安 全生产的效率"促进了职工生产+生活的稳定% 参考文献 &$' 陈庆鸿!陆长杰&* 孤岛+ 综放工作面防灭火技术研究 与应用& 8' &山东煤炭科技!)%$0$%:% & &)' 裴晓东!张人伟!马伟南&高瓦斯易自燃采空区瓦斯与 煤自燃耦合模拟研究& 8' &煤炭科学技术!)%$0$%3% & &(' 李军&氮气防灭火技术在火区治理中的应用& 8' &煤炭 与化工!)%$9$$)% & &3' 赵春瑞!张锡佑!余大洋!王俊峰!邬剑明&复合胶体防 灭火材料的制备及其性能试验研究& 8' &中国煤炭!)%$9$$$% & 作者简介夏步友$$':%2% !男!汉族!山东金乡人!本科!工 程师!研究方向(采矿工程"
873综放面采空区自燃发火_三带_的划分及模拟分析
873综放面采空区自燃发火“三带”的划分及模拟分析收稿日期:2009-11-23;修订日期:2010-04-23作者简介:裴晓东（1981-），男，江苏徐州人，工学硕士，讲师，现从事安全技术及工程方面的科研与教学工作，已公开发表论文数篇,E-mail ：peixd119@ 。
裴晓东（中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州221116）摘要:根据朱仙庄煤矿873综放面采空区温度和气体成分的现场实测结果，利用氧气体积分数法划分出873综放面采空区自燃发火“三带”的分布范围。
同时，介绍了自编的煤矿采空区自燃发火“三带”模拟软件，并利用该软件对873综放面采空区自燃发火“三带”进行了计算机模拟分析，根据两条风速等值线绘制了采空区自燃发火“三带”分布图。
模拟结果与实测结果相吻合，表明该软件具有一定的实用性。
最后还分析了各相关因素对采空区自燃发火“三带”范围的影响情况。
关键词:综放工作面；采空区；自燃三带；计算机模拟中图分类号:TD75文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2010）07-0074-04Partition and Simulation of Spontaneous CombustionThree-zone in Goaf at NO.873Fully-MechanizedFace with Caving of Roof CoalPEI Xiao-dong（School of Safety Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China ）Abstract:According to the autoptical results of the temperature and air ingredients in goaf at NO.873fully-mechanized face with caving of roof coal in Zhuxianzhuang Coal Mine,then the spontaneous combustion three-zone in goaf on NO.873fully-mechanized with caving of roof coal face was partitioned by the oxygen concentration method.At the same time,it is introduced that the simulation software for determining the spontaneous combustion three-zone in goaf which has been developed by the author,and it is used to simulate the spontaneous combustion three-zone in goaf at NO.873fully-mechanized face with caving of roof coal,the chart of the spontaneous combustion three-zone was drawn on the basis of the two air velocity isograms,the simulation results are the same as the metrical results.Finally,the influence of some respect factors to the location of the spontaneous combustion three-zone is analyzed.Key words:fully -mechanized coal face with caving of roof coal;goaf;spontaneous combustion three-zone;computer simulation0前言综采放顶煤作为一种高产、高效技术在国内各大矿井普遍采用，但它在大幅度提高煤炭生产效率及产量的同时，在采空区遗留下了大量浮煤，加之推进速度不合理、对采空区可能的自燃区域了解不清等原因，使得自燃发火问题变得更加严重。
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。
注氮对采空区自燃“三带”影响及注氮效果考察现场观测方案
注氮对采空区自燃“三带”影响及注氮效果考察现场观测方案综放工作面正常生产情况下采空区三带分布范围，特别是氧化带的宽度较宽，目前的推进速度（平均1.5-3.5m/d）很难保证通过加快推进速度的办法使其“氧化带”进入到“窒息带”。
为防患于未然，应适时启动氮气防灭火系统与堵漏相结合的防灭火技术，以缩短三带尤其是氧化带的范围，以保证在目前推进速度下工作面的防火安全。
基于现有工作面仅装备了氮气防灭火系统，而堵漏防灭火技术的相关装备与材料未及时到货，因此此次仅进行“注氮对采空区自燃“三带”影响及注氮效果考察研究”，现场具体观测方案见图1所示。
即在综放工作面正常生产情况下，通过埋设在综放工作面采空区的取样管道对注氮时气体定期取样，得出不同采空区深度的气样参数，以便进行注氮对采空区自燃“三带”影响及注氮效果考察，为综放工作面注氮防火参数确定及注氮效果的检验提供可靠依据。
其中气样的采集借助于矿上装备的束管监测系统并辅以人工定期取样色谱分析等手段。
束管监测能有效的对采空区气体进行实时动态监测，利用束管监测系统分析的气体成分和气体浓度，来考察注氮情况下工作面采空区三带分布规律及注氮效果的好坏，这对工作面的防火安全具有重要意义。
需要说明的是：1、探头1~8的保护支架高度为0.5m左右，下部有三条腿支撑，顶部为开有多个小孔的保护钢管，以保护内部的取气探头。
为防止采空区积水或浮煤堵塞束管，每个探头需要抬高0.5m左右，端头用三通连接，具体见图2所示。
2、注氮释放口应高于底板，以90度弯管且与工作面平行尽可能长的沿倾向伸向采空区，并用石块或者木垛等加以保护。
注氮管路采用单管，管道中设置三通。
从三通上接阀门、短路进行注氮。
3、为防止氮气泄漏，造成灾害性的后果，注氮必须为工作面已推过并埋住氮气释放口，且工作面与已埋氮气释放口距离不小于40m时才能启动注氮4、先埋好图1中的1号释放口，当埋入40m后开始注氮，并适时准备2号释放口的埋设，2号释放口埋设管路与1号释放口埋设管路的埋设步距为40m。
张集北矿采空区“三带”宽度的测定
抽 ２ ｎ排 除束 管 中 的空气 ， 取 的气 样送 张 集北 ０ｍｉ 抽 区通风 二 队气样 化验 室进 行气 相 色谱分 析 。
第 ５期
苏祖来
张集北 矿采 空区“ 三带 ” 宽度 的测定
６ ７
２ 定果分 结的析 测
２ １ 取 样及 观测 ． 在正 常 回采过 程 中 ， 每天 取样 一次 ， 直取 到 工 一
Ｌ ￣Ａ／ｍ
１ ５
２ ５
３ ５
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１０ １
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１５ ３
１５ ４
１取样点 ０ ２浓度／ ％ ２ ． １ ． １ ． １ ． １ ． １ ． １ ． １ ． １ ． １ ． ９２ １１ ９５ ８２ ７６ ７４ ６１ ５２ ４３ ２８ ０５ ． ２ 取样点 ０ ２浓度／ ％ ２ ． １ ． １ ． １． １ ． １ ． １ ． １ ． １ １ ． １ ． １４ ９６ ９１ ８５ ８１ ７３ ６２ ５２ ４ １１ ０１ ３ 取样点 ０ ２浓度／ ％ ２ ． ２ ． １ ． １ ． １ ． １ ． １． １ ． １ ． １ ． １ ． １９ ０３ ９９ ８７ ８３ ７９ ６４ ５５ ４３ １５ ０６
泥以防止漏气与阻塞 。束管布置方式如 图 １ 所示 。
１ 工 作 面 及 其具 体 布 置
１ １ 工 作面 概况 ．
１ １８ 作 面位 于西 二 采 区 Ｆ ２ ４２ 工 ２ ６断层 以西 ， 北
为 １ １８工作面 ， ４１ 南为未进行采掘活动的 ８ 煤实体 ， 西 到西 风井 工广 保 护 煤 柱 线 ， 部 为 西 二 采 区 系统 东
在 １ １ ８综采 面 上 、 顺槽 各 布 置 ３趟 带 有 保 ４２ 下 护 套 的束管 和热 电耦 线 ， 外用 ２时铁 管保 护 ， 取样 头
“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。
工作面“三带”观测技术与应用
工作面“三带”观测技术与应用随着科技的不断进步和应用领域的不断拓宽，工作面“三带”观测技术在煤矿等工矿企业中得到了广泛的应用。
工作面“三带”即包括动态带、静默带和塌陷带，它们是在矿井开采过程中形成的，对于矿井生产的安全和高效进行监测和控制具有重要意义。
工作面“三带”观测技术主要通过对工作面进行实时、准确的监测和数据分析，帮助矿井管理人员及时了解矿井生产的状况，预测危险情况，并采取相应的措施保障矿井安全和高效运营。
具体来说，工作面“三带”观测技术主要包括以下几个方面的内容。
首先是动态带观测技术。
动态带是指从工作面到支护范围内，变形和运动较大的区域。
通过使用动态带观测技术，可以对动态带进行实时监测，获取相关数据，并根据数据分析结果及时采取措施，防止动态带发生塌陷、冒落等事故，确保矿井的安全运行。
其次是静默带观测技术。
静默带是指离开工作面较远、变形和运动较小的区域。
静默带观测技术主要通过使用现代测量仪器，对静默带的变形和位移进行监测，并实时传输数据到监测中心，以便进行数据分析和处理。
通过静默带观测技术，可以及时发现静默带的异常情况，并采取相应的措施，防止潜在的安全隐患。
最后是塌陷带观测技术。
塌陷带是指在采动区周围形成的矿体下沉和塌陷的区域。
采用塌陷带观测技术，可以实时监测塌陷带的变形和运动情况，并及时预警，以减小塌陷带对矿井运行的影响。
通过塌陷带观测技术，可以根据矿层地质条件和采动方式，选择合适的支护措施，保障矿井的安全运营。
除了上述的观测技术，工作面“三带”观测技术还包括对水文地质条件的观测和监测。
通过监测水文地质条件，可以及时掌握地下水位变化情况和矿井开采过程中可能发生的涌水、涌砂等情况，并采取相应的措施，保证矿井的正常运行。
在应用方面，工作面“三带”观测技术主要应用于煤矿等工矿企业中。
通过对工作面“三带”的观测和监测，可以提前发现和预测矿井发生的安全隐患，及时采取措施，最大限度地减少事故的发生，保障工人的安全和健康。
基于O2和CO浓度综合划定采空区“三带”
通信作者 ： 吴征艳（９０一）女， １６ ， 江苏宿迁人， 博士 ， 副教授 ， 研究方向： 矿井瓦斯防治， 通风防灭火及安全监测监控． Ｅ—ｍ ｉ： ｚ＿９８ ６．ｏ ａ ｗｙ １９＠１３ｃｍ ｌ
处 通过 抽气 泵抽 取 指 标气 体 和测 温 装 置 测 温 ． 试 系 测
统 以及 测 点布 置如 图 １ 示 ． 所
陆新晓 ， 曹凯 ， 吴征艳
（ 中国矿业大学 安全工程学院 ， 江苏 徐州 ２ １０ 中国矿业大学 煤炭资源与安全开采 国家重点实验室 ， ２ ０ ８； 江苏 徐州 ２ １ｏ ） ２ ｏ ８
摘 要 ： 采用束管监测方法 ， 在采 空区后溜子处 布置探 测点， 定指标 气体 ， 测 详细分 析 了大佛 寺 ４ １６工作面 采空 区 ０ ００ 和 Ｃ Ｏ
变化不 明显 的情 况下 ， 多 的是 依靠 测定 Ｏ 浓 度来 判 更 定 自燃 危 险 区
浓度如图 ３ 示． 所
２ ２ １ ８
பைடு நூலகம்
， 用 束 管 检 测 系 统 测 试 到 的 Ｏ 采 ：
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图 ３ 采 空 区 内氧 浓度 随 工作 面推 进 距 离的 变化 曲 线
１ 测试 系统 的现场布 置
采空 区煤 自然 发 火 需 要 具 备 ３大 条 件 Ｊ （ ） ： １ 煤 具 有 自燃倾 向性 且呈破 碎 状态 堆 积 ；２ 通 风 供 氧 ， （） 维 持煤 的氧化 过程 不 断发展 ；３ 在 煤 的氧 化过 程 中 ， （） 生 成 热 量大量 蓄 积 ， 以扩散 出去 ． 确划分 采 空 区 自燃 难 准 危 险 区域是 矿井 防灭 火 基 础 工作 的重 要 内容 之 一 ， 只 有较 准确地 掌握 了采 空 区 自燃 区域 的分 布 范 围 ， 能 才 有 效地 制定 各种 防灭 火 措 施 ， 所 需 的 防灭 火 材 料 准 将
潘一矿13煤层综采工作面采空区“三带”测试措施
淮南矿业集团潘集第一煤矿潘一矿13煤层综采工作面采空区“三带”测试 (光纤热电偶)施工措施编制单位：通风区2013年3月份编制:孙国友审核:参加会审人员调度所:通风防突一科:安监处:信息工区:综采一队:生产预备队:合肥容知测控仪器有限公司:安徽理工大学能源和安全学院：副总工程师：总工程师:会审意见措施目录一、概述二、测试系统的安装方案三、测试系统的保护设计四、设备安装期间的注意事项五、观测记录六、设备清单七、各单位职责一、概述潘一矿13煤具有煤层自燃倾向性，煤层自燃发火期3~6个月，存在自然发火隐患。
本项目以13煤2341（3）综采面采空区为试验地点，通过在采空区上下两巷附近布置分布式光纤温度传感器和束管进行连续的监测，同时采用热电偶测温和光纤测温所测数据进行对比，通过对监测数据（主要是温度和氧气浓度）的分析，结合13煤的自燃特性和采空区“三带”的划分标准，准确确定出综采工作面采空区防火“三带”的范围，为制定针对性的防火措施提供理论和技术支持。
二、测试系统的安装方案根据潘一矿2341（3）工作面的具体情况，本次试验分别在进、回风巷道各布置一套测试系统。
进风巷选用长度为715米的光纤及715米、480米两组三芯聚乙烯束管，长度分别为715米、695米、675米的热电偶。
回风巷选用长度为545米的光纤及545米、310米两组三芯聚乙烯束管，长度分别为545米、525米、505米的热电偶。
束管用来采集气样，光纤用来连续测温，热电偶可用来测温也可以和光纤测温进行比较。
1、将两组束管、光纤和热电偶用胶带两两捆绑在一起，捆绑结实，确保不分离，以便井下穿管时不会松散。
热电偶捆绑时要留有0.5米的距离，同时在各测点处需将束管剥离，并留有0.5米的长度，以便穿管保护。
2、考虑工作面过断层因素，在进风巷中距工作面20m处设置第一个测点，依次隔20米、20米、195米、20米、20米布置第二个测点、第三个测点、第四个测点、第五个测点和第六个测点；在回风巷中距工作面20m处设置第一个测点，依次隔20米、20米、195米、20米、20米布置第二个测点、第三个测点、第四个测点、第五个测点和第六个测点。
东荣一矿16层采空区三带测定方案
东荣一矿16层采空区三带测定方案东荣一矿属自燃发火矿井，煤炭自燃严重影响着我矿安全生产，一旦发生火灾，将造成巨大损失。
针对防治16层采空区自然，提出采用束管监测系统抽取采空区气体进行气样化验并进行气体组分的研究，根据顶板岩性，煤层厚度，工作面宽度等从而确定采空区自燃“三带”，进而确定回采工作面的速度，从而确定各种防灭火工艺的具体参数，全面掌握工作面防灭火技术，有效的知道工作面的生产。
1、矿井概况（通风方式，生产能力，瓦斯情况，采煤工作面情况）东荣一矿2012年投产，设计生产能力90万吨。
矿井的通风方式中央并列式，副井入风，主井回风，通风机工作方式为抽出式。
2012年瓦斯鉴定结果为，瓦斯矿井。
利用综采全部垮落法回采工艺，走向长臂后退式回采，煤层平均厚度为1.7米。
2、自燃发火情况（自燃发火期鉴定）16层煤自燃倾向性等级为1级，属容易自燃煤层。
实验室起始温度按30℃，自燃发火期为40天。
3.采空区煤炭自燃三带的划分（氧浓度）在划分采空区煤炭自燃“三带”时，主要依据氧浓度划分，一般为：散热带氧气浓度：≧18%；自燃带氧气浓度：10%—18%；窒息带氧气浓度：≤10%；煤炭自燃决定性因素是氧气的供给，因此通过氧气浓度划分“三带”为依据。
通过束管监测系统，经采空区埋管结合气相色谱分析仪，对采空区气体成分进行分析，是目前最广泛和最有效的实测方法。
4、采空区气体浓度的确定4.1气样采集系统东荣一矿采用JSG-7型束管监测系统，对16层右二片进行采空区气体成分进行化验分析。
4.1.1束管监测系统的组成JSG-7型煤矿自燃发火束管监测系统共有以下把部分组成：1.束管部分，运载井下气体。
2.采样控制部分，按照规定的顺序和时间将气体送入红外线气体分析仪和气相色谱分析仪。
3.气体预处理，把处理合格的气体送入分析仪器中。
4.数据采样部分，用以采集气体分析仪传来的数据，进行预处理。
5.数据分析部分，通过分析将采样数据形成分析报告及图谱。
潘一矿13煤层综采工作面采空区“三带”测试措施
淮南矿业集团潘集第一煤矿潘一矿13煤层综采工作面采空区“三带”测试 (光纤热电偶)施工措施编制单位：通风区2013年3月份编制:孙国友审核:参加会审人员调度所:通风防突一科:安监处:信息工区:综采一队:生产预备队:合肥容知测控仪器有限公司: 安徽理工大学能源与安全学院：副总工程师：总工程师:会审意见措施目录一、概述二、测试系统的安装方案三、测试系统的保护设计四、设备安装期间的注意事项五、观测记录六、设备清单七、各单位职责一、概述潘一矿13煤具有煤层自燃倾向性，煤层自燃发火期3~6个月，存在自然发火隐患。
本项目以13煤2341（3）综采面采空区为试验地点，通过在采空区上下两巷附近布置分布式光纤温度传感器和束管进行连续的监测，同时采用热电偶测温与光纤测温所测数据进行对比，通过对监测数据（主要是温度和氧气浓度）的分析，结合13煤的自燃特性和采空区“三带”的划分标准，准确确定出综采工作面采空区防火“三带”的范围，为制定针对性的防火措施提供理论和技术支持。
二、测试系统的安装方案根据潘一矿2341（3）工作面的具体情况，本次试验分别在进、回风巷道各布置一套测试系统。
进风巷选用长度为715米的光纤及715米、480米两组三芯聚乙烯束管，长度分别为715米、695米、675米的热电偶。
回风巷选用长度为545米的光纤及545米、310米两组三芯聚乙烯束管，长度分别为545米、525米、505米的热电偶。
束管用来采集气样，光纤用来连续测温，热电偶可用来测温也可以与光纤测温进行比较。
1、将两组束管、光纤和热电偶用胶带两两捆绑在一起，捆绑结实，确保不分离，以便井下穿管时不会松散。
热电偶捆绑时要留有0.5米的距离，同时在各测点处需将束管剥离，并留有0.5米的长度，以便穿管保护。
2、考虑工作面过断层因素，在进风巷中距工作面20m处设置第一个测点，依次隔20米、20米、195米、20米、20米布置第二个测点、第三个测点、第四个测点、第五个测点和第六个测点；在回风巷中距工作面20m处设置第一个测点，依次隔20米、20米、195米、20米、20米布置第二个测点、第三个测点、第四个测点、第五个测点和第六个测点。
综采工作面“三带”研究方案
综采工作面“三带”研究方案我矿已开采了四个工作面，综采工作面是矿井开采的第五个工作面，工作面防灭火工作尤为重要，为此特制定综采工作面采空区自燃“三带”研究方案。
通过研究采空区自燃“三带”为防灭火工作提供科学依据，一、测定方案1、使用的设备①重庆杰恒蠕动泵有限公司生产的QDFB型气动防爆型蠕动泵抽气装置。
②工作原理：通过对泵的弹性输送软管交替进行挤压和释放来输送液体；由于采用气动马达驱送气源，由井下压风提供动力，不需要安设电力，故适用现场防爆。
③以气体采气囊收集采空区气体，带入实验室。
④测定温度：使用高精度集成AD590型温度传感器、万用表作用温度测试仪表测温。
测定范围：-55℃—+150℃非线性，误差为±0.3℃。
2、测点的布置：①抽气管和温度传感器的布置方式，采用两顺槽埋管方式，在工作面两顺槽共计4个测点1#测点：回风巷与工作面交接处2#测点：回风巷距1#测点8米处3#测点：设置在机巷与工作面交接处4#测点：设在机巷与3#测点8米处②测点布置如图（附后）3、管路敷设方法采用Φ6＂的无缝钢管每根长4米，两端焊接成快接头，沿两顺槽敷设将抽气管和测温导线共同穿入套管内，套管之间用快速接头连接，采样探头用2吋管子保护好。
4、组织实施方案①测试方案：采用试验现场埋设抽气管，通过管路抽取采空区内气体，送入气样气囊升井进行分析，并通过埋设的温度传感器测定温度；研究温度的变化规律和采空区内氧气的变化规律，从而确定采空区“三带”分布范围，以此为依据，研究采空区的防火技术的具体参数和工作面的推进度。
②测定内容与方法A、每天测定气体一次B、每测定一次是为预抽20mC、测定“三带”测定工作面推进位置，并做好记录D、地面化验E、测定两次采样之间工作面的推进任务③做好测定报表④制定测图5、依据测定的内容和氧气的变化来进行研究，确定50107综采工作面的“三带”划分。
工作面采空区垂直自燃三带测试方法及防火技术[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911257099.2(22)申请日 2019.12.10(71)申请人 阜新新纪煤矿科技所地址 123000 辽宁省阜新市海州区韩家店镇西互村2号申请人 甘肃华亭煤电股份有限公司华亭煤矿(72)发明人 徐成林 齐中栋 李守锋 张玉亮 邹青海 俞卫星 李向阳 缪亚洲 闫虎君 刘宗林 万成 (74)专利代理机构 阜新市和达专利事务所21206代理人 邢志宏 赵景浦(51)Int.Cl.E21F 5/00(2006.01)E21F 3/00(2006.01)E21B 49/08(2006.01)(54)发明名称工作面采空区垂直自燃三带测试方法及防火技术(57)摘要本发明属于煤矿井下安全检测及防治技术，特别涉及一种工作面采空区垂直自燃三带测试方法及防火技术。
在工作面回风顺槽选择一端压力小的巷道，在巷道的面对工作面处掘出一个2.1m ×2.1m ×2.1m的钻场，钻孔的封孔长度为2m，当工作面推进到离钻场50m时，开始与束管系统的单管相连，并记录取气数据，一直到工作面推到钻场为止，采用的防火技术措施是：对支架上方的垂直氧化带打钻注浆，对垂直氧化带的浮煤进行降温处理，阻化，防止采空区垂直氧化带的浮煤自燃发火。
通过对工作面采空区垂直三带的测试可准确划分出三带的位置，推测出工作面的防火重点处，便于有目标的实施防火措施，节省人力物力，保证井下采煤的安全。
权利要求书1页 说明书2页 附图1页CN 110886618 A 2020.03.17C N 110886618A1.采空区垂直自燃三带的测试方法如下：在工作面（1）回风顺槽选择一端压力小的巷道，在巷道的面对工作面（1）处掘出一个2.1m ×2.1m ×2.1m的钻场，在钻场范围内钻5个取气钻孔（4），为了便于取气，在钻孔（4）内插入Φ25mm的套管（5），为了不影响采煤机作业，套管（5）采用塑料管，套管（5）须下到终孔位置，套管（5）的出口端1m处加工成花管形状，在套管（5）内插入束管，为了便于与束管系统相连，套管（5）的进出口端均封严，钻孔（4）的封孔长度为2m，当工作面（1）推进到离钻场50m时，开始与束管系统的单管相连，并记录取气数据，一直到工作面（1）推到钻场为止，通过测试的数据分析出采空区的垂直自燃三带为：距煤层底板26m以上高度的含氧量为6.7%，这个高度以上的空间为窒息带，不会出现煤的自燃发火；距煤层底板4m即支架上方1m处的含氧量为18%，这个高度以下的空间为冷却带，煤层不会氧化自燃；煤层底板以上4m～26m空间的氧气含量为17.8%～6.7%，这个空间为氧化带，即煤易自燃发火带，也是工作面（1）重点防火地带。
219三带观测技术方案
219工作面采空区遗煤氧化“三带”宽度观察项目施工技术方案铜川煤业公司下石节煤矿2011年08月18日一、项目研究目的219工作面是综放工作面，由于综放工作面一般推进速度慢，回采率较低，采空区遗煤多，在我国85%的综放工作面都发生过煤炭自燃事故，因此，综放开采工作面开采过程中，最大的安全隐患往往是采空区遗煤自燃问题。
采空区遗煤氧化“三带”观察结果为确定最低工作面安全推进速度与确定合理的工作面防灭火措施提供基础数据，也是工作面安全回采必须掌握的技术参数，进行采空区遗煤氧化“三带”观察工作是十分必要的。
二、项目研究内容1、在首采工作面上下顺槽预埋多组测温探头和束管系统，实测采空区遗煤的氧化温度、氧气浓度与采空区的气体成份，掌握分析采空区氧气浓度沿工作面走向的变化规律，了解遗煤氧化情况；2、根据工作面测定结果，利用液体力学理论，借助计算机模拟技术，准确确定采空区遗煤氧化的“三带”宽度；3、根据实测的结果与工作面“三带”宽度值，分析工作面推进过程中采空区遗煤氧化情况。
三、施工地点施工地点：219工作面及上、下顺槽。
四、现场施工方案与技术要求1、现场施工方案：沿工作面上、下顺槽各预埋3趟测温系统与束管系统，上、下顺槽测定系统各200m长，测定系统外面需2寸防尘水管保护，在采空区上、下顺槽各布置3个测点，具体布置图1所示。
施工时按下列步骤进行：①束管从工作面处第一个测点开始，分别穿于三通，防尘管、两通，在每个测点处与该处测点的测温探头导线绑定后，一齐拉出防尘管。
②待束管及以各测点设置的测温探头共同拉出至指定位置后，在每个测点处将对应的单芯束管从法兰穿入拉进探头保护套管, 直至达到保护套管打孔处，并将传感器温度应端与对应束管进行绑定，固定于套管内，具体见图2所示。
③用黄泥将三通与法兰连接处封堵, 防止防尘管内气体进入套管,影响气体成份；将钢丝网包裹于保护套管的周围，防止异物堵塞套管四周孔眼，影响抽气；用铁丝穿出套管四周孔眼,捆绑固定于防尘管和三通管上,防止套管脱落；将防尘管两通及三通拧牢固定，具体见图3所示；④所有防尘管,三通,两通,套管固定完毕后，将各测点对应的束管及补偿导线的人工数据采集端理顺,便于进行数据测定。
三带测试设计共9页
<<矿井粉尘防治理论>>课程设计题目：矿井三带测试设计院别：矿业与安全工程学院专业：安全技术管理姓名：阿来拉姑学号：121602019指导教师：段汉文目录前言第一章综放采空区空间自燃三带划分指标------------------------------1 1.1 传统的采空区自燃三带划分标准及评价-----------------------------1 1.2 综放采空区空间自燃三带划分指标的确定---------------------------1 1.2.1 综放采空区自燃三带划分依据--------------------------------1 1.2.2 综放采空区自燃三带划分方法--------------------------------2 第二章综放采空区空间自燃三带测试----------------------------------3 2.1 采空区自燃“三带”观测的方法和测点的布置-----------------------3 2.2 测试装备与技术方案---------------------------------------------3 2.2 测试参数----------------------------------------------------3 2.2.2 测试仪器仪表----------------------------------------------3 2.2.3 测试束管的保----------------------------------------------4 第三章测试系统的保护设计------------------------------------------6 3.1 观测站保护-----------------------------------------------------63.2 巷道内探头保护-------------------------------------------------6 3.3 管线保护-------------------------------------------------------6 第四章观测记录---------------------------------------------------7 参考文献-----------------------------------------------------------8前言采空区自燃三带的分布状态、范围是矿井防治采空区自然发火的重要基础参数之一，特别是对采空区防灭火更具有举足轻重的作用（1）。
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柳塔矿工作面采空区“三带”实测技术方案
一、气体采样点布置
在运输顺槽和回风顺槽沿采空区走向敷设束管200~300m，外面用套管保护。
套管采用1寸刚管，里面放有四芯束管，采样点1和采样点2各用两根束管。
采样点1和采样点2间隔50m，采样点2使用三通连接。
采样点1和采样点2所对应束标记好序号，以免混淆。
具体布置方式如图1所示。
图1 采样点布置示意图
二、采样束管敷设与保护
如图2所示，束管进、回风顺槽沿采空区走向敷设200~300m，根据采空区气体观测结果，该距离可能再做适当延长；在工作面后部，束管测、温导线敷设贯穿整个工作面倾向长度。
为防止束管进入采空区后被采空区冒落的岩石所破坏，在整个敷设线路上必须采用如图2所示的1寸钢管做保护套管对束管进行保护。
快速接头连接方式
图2 1寸快速接头钢管
为了防止束管因急转弯收到折损，将每个测点位置的保护套管做成如图3所示的带有一定倾角的1寸三通。
快速接头连接方式
图3 2寸三通（带倾角、带快速接头）
1寸短接（如图4所示）和1寸三通连接用作采样点保护套管（连接方式如下图5所示）。
1寸短接长为50cm，底端加工成快速接头，顶端封闭，端头40cm 采用花管形式布置。
花管参数为：每间隔8cm布置一组通气孔，每组等弧度分布4个通气孔。
图4 1寸钢管短接（用作采样点保护）
图5 采样点保护套管处的连接方式
三、气体的抽取与分析
采用防爆的旋片式抽气泵（图10）抽取采空区气体，将气体抽入“球胆”后带至地面色谱分析。
图10采样抽气泵
气样采集与分析的工作可由瓦检员每天早班检修时间段内左右进行，通过单芯束管对不同的采样点采集气样，将采集的气样通过球胆送至地面检测室分析，并将分析数据进行记录，气体分析采用气相色谱仪由专业操作员进行。
将分析数据记录在表1中。
表1 三带测试的数据记录表
三带观测的距离一般达到200m为宜，具体观测距离根据实测的氧气浓度再做调整（一般观测到的采空区氧气浓度普遍低于5%为止）。
根据测试数据，绘制采空区“氧气浓度——工作面距离”关系曲线，通过这些曲线及曲线间的关系对比来分析采空区内部的氧化规律；依据支持采空区浮煤氧化的氧气浓度上下限来划定采空区自燃三带。
划分标准如下表2.
表2 三带划分标准。