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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。
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。
《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。
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。
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【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。
