煤矿中的“三带”、“上三带”“下三带”理论and技术考核指标

《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、引言随着煤炭开采的深入，综放采空区的安全问题逐渐凸显。

特别是采空区的自燃问题，给煤矿的安全生产带来了巨大的威胁。

本文以昌恒矿为研究对象，对其综放采空区自燃的“三带”划分进行深入探讨，并提出综合防灭火技术的研究与应用。

二、昌恒矿综放采空区自燃“三带”划分1. 散热带：这是指采空区内距离火源较远，温度相对较低的区域。

在此区域内，煤炭的氧化反应较为缓慢，不易发生自燃。

2. 自热带：自热带紧邻散热带，是煤炭氧化反应加剧的区域。

在此区域内，煤炭温度逐渐升高，但尚未达到自燃点。

3. 燃烧带：燃烧带是采空区内煤炭已经发生自燃的区域。

在此区域内，煤炭持续氧化并释放大量热量，温度极高。

三、综合防灭火技术研究1. 监测预警系统：建立完善的采空区温度、气体成分等监测系统，实时掌握采空区的温度变化和气体成分变化，及时发现自燃隐患。

2. 阻化剂防灭火技术：采用阻化剂喷洒技术，降低煤炭表面的氧化速度，减少自燃的可能性。

同时，阻化剂还可以吸收煤炭释放的热量，降低煤炭温度。

3. 注浆防灭火技术：通过向采空区注浆，填充空隙并隔绝空气，降低氧气浓度，从而达到防灭火的目的。

注浆材料应选择具有阻燃、降温、封堵等功能的材料。

4. 均压防灭火技术：通过调整矿井内外压力，降低采空区的氧气含量，减缓煤炭氧化速度。

同时，均压技术还可以防止外部空气进入采空区，降低自燃风险。

5. 人员管理：加强矿工的安全培训，提高其对采空区自燃的认知和应对能力。

同时，制定严格的作业规程，确保矿工在采空区作业时的安全。

四、技术应用与效果评估综合应用上述防灭火技术，可以有效地控制昌恒矿综放采空区的自燃问题。

通过实时监测预警系统，及时发现自燃隐患并采取相应措施。

阻化剂、注浆和均压技术的应用，可以降低采空区的温度和氧气浓度，减缓煤炭氧化速度。

同时，加强人员管理，提高矿工的安全意识和应对能力，确保安全生产。

五、结论昌恒矿综放采空区自燃“三带”的划分及综合防灭火技术的研究与应用，对于保障煤矿安全生产具有重要意义。

工作面“三带”观测技术与应用1. 引言1.1 工作面“三带”观测技术与应用简介工作面“三带”是指煤矿工作面上挖掘过程中形成的三个不同性质的带状区域，分别为煤、夹矸和矸石。

对于煤矿生产而言，“三带”是一个极为重要的概念，因为不同的带状区域拥有不同的物理、化学和机械性质，对矿山生产和安全有着直接的影响。

工作面“三带”观测技术与应用则是指通过先进的技术手段对“三带”进行实时、精准的观测和分析，从而为矿山生产提供重要的数据支撑和决策依据。

这种观测技术涉及到多种传感器技术、数据融合技术和三维激光扫描技术等，通过这些技术手段，可以实现对“三带”地质构造、煤层质量、夹矸含量等参数的实时监测和分析，为矿山生产提供及时的反馈和预警。

在现代矿山管理中，“三带”观测技术已经成为一个不可或缺的重要组成部分，它为矿山生产的安全、高效、可持续发展提供了重要的技术支撑和指导。

通过对工作面“三带”进行精准观测和分析，可以有效提高矿山生产的效率，降低生产风险，保障矿工的安全，实现矿山生产的可持续发展。

2. 正文2.1 三维激光扫描技术在三带观测中的应用三维激光扫描技术在三带观测中的应用是矿山领域中一种非常重要的技术手段。

通过三维激光扫描技术，可以实现对工作面三带的高精度、高效率的测量和监测。

三维激光扫描技术可以实现对地质构造、岩层走向和倾角等信息的快速获取，为地质构造分析和采矿规划提供了重要的数据支持。

利用三维激光扫描技术可以实现对工作面：硐巷、回采面、支护状态等进行全方位的立体监测，可以及时发现工作面出现的安全隐患，保障矿山生产的安全。

三维激光扫描技术还可以实现对采空区的体积计算和变形监测，为采空区的合理利用和管理提供了可靠的数据支持。

三维激光扫描技术在工作面三带观测中的应用具有重要的意义，可以提高矿山生产的效率和安全性。

2.2 多源数据融合技术在三带观测中的应用多源数据融合技术在三带观测中的应用是现代矿山管理中的重要技术之一。

“上三带”理论对于地面水体、松散层底部和基岩中的强、中含水层水体、要求保护的水源等水体，不容许导水断裂带波及；对于松散层底部的弱含水层水体，允许导水断裂带波及；对于厚松散层底部为极弱含水层或可以疏干的含水层，允许导水断裂带进入，同时允许垮落带波及。

1、三带的形成213p1-2（1）垮落带不规则垮落带，呈杂乱堆积；规则垮落带，岩块堆积排列较整齐，似层状断块碎胀性：1.3~1.5，体积增大；碎胀系数的选取导水：水、水砂和泥浆容易通过 高度 :覆岩为极坚硬岩层公式 （2）断裂带，曾称做裂隙带 裂隙带（左右断裂，上下离层）弯曲，整体断裂，大致垂直于层面的裂隙，离层一般导水，又称导水断裂带。

（一般将垮落带、裂隙带称为导水裂隙带）厚煤层第一分层以后的分层开采时，断裂带高度上升，但上升的幅度较初次采动大为减小。

（3）弯曲带断裂带之上至地表，又称弯曲下沉带或整体移动带，保持整体性和层状结构，不存在或极少存在离层裂隙。

隔水，岩性较软时，隔水性能更好。

采深较大，弯曲带的高度可能大大超过垮落带和断裂带高度之和弯曲带上方地表一般要形成地表下沉盆地，盆地边缘往往要出现张裂隙，其深度约3~5m，一定深度后闭合消失。

浅部无弯曲下沉带充填开采无垮落带2、垮落带与断裂带的高度垮落带与断裂带的高度所谓覆岩破坏规律，在研究水体下采煤问题时主要就是指导水裂缝带的分布形态和最大高度。

影响覆岩破坏规律的因素有许多，其中有些因素的影响可以定量地描述，有些只能定性地加以说明。

（1）主要影响因素覆岩力学性质和结构特征顶板坚硬，两带高度较大，之和可达18~28倍采高顶板松软破碎时，两带高度较低，采厚的9~12倍。

覆岩破坏高度与覆岩力学性质密切相关。

但是，要想全面考虑变形特性和强度特性等力学性质对覆岩破坏的影响是极为复杂和困难的。

因此只能把问题简化，主要考察岩石的强度性质律的影响。

如果采区上覆岩层为脆性岩层，受开采影响后很容易断裂，所以覆岩破坏高度大。

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。

煤矿采空区自燃三带如何划分?采空区分为三带，而煤炭的自燃一般发生在自然带。

采空区自燃三带的划分是防范采空区自燃的重要基础。

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。

自燃三带划分的理论依据是煤氧复合理论，该理论认为煤炭自然发火必须同时满足3个条件，即：①煤自燃倾向，且呈现破碎堆积状态；②具有持续供氧的漏风条件；③具有良好的蓄热条件。

分析自然发火的条件可以看出：自燃的第1个和第3个条件与浮煤的厚度相关，只有煤层达到一定厚度才具备蓄热条件；自燃的第2个条件与氧气浓度相关，只有氧气浓度达到一定值后才能维持浮煤的氧化反应。

因此，氧气浓度场分布和采空区浮煤厚度分布可以正确反应采空区浮煤的自燃环境和自燃条件，利用这2个指标就可以将采空区科学地划分为空间自燃三带。

自然发火是煤氧复合发生反应的结果，在进行采空区空间自燃三带划分时，不仅要考虑采空区氧气浓度的分布，还要考虑煤自然发火的物质基础——煤的分布，只有把氧气浓度C与浮煤厚度h分布相结合，才能正确反应综放采空区浮煤的自燃状态。

具体划分办法有以下3种。

1）散热带。

综放采空区散热带是指具备充足的供氧条件但不具备蓄热条件的区域，或者具备充足的供氧条件但浮煤厚度h小于极限厚度h min或没有浮煤的区域，其判定条件为(C>18%)∪(10%≤C≤18%∩h<h min)。

2）氧化升温带。

氧化升温带是指具备充足的供氧条件和良好的蓄热条件，煤自燃产生的热量只有部分被带走，所剩热量能维持煤继续氧化升温的区域，其判定条件为(10%≤C≤18%)∩(h>h min)。

3）窒息带。

窒息带是指由于不具备维持煤继续自燃升温的供氧条件，煤氧化反应减缓或停止的区域，其判定条件为C<10%。

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。

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。

预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用一、本文概述本文旨在深入研究和探讨预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用。

我们将概述“下三带”理论的基本概念及其在矿井底板突水预防中的重要性。

接着，我们将详细介绍该理论的发展历程，包括其从初步提出到不断完善的过程，以及在这一过程中出现的关键技术和方法。

我们还将分析“下三带”理论在实际矿井中的应用情况，包括其在突水预警、防治措施制定以及矿井安全管理等方面的具体应用和效果。

我们将探讨未来“下三带”理论的发展趋势和前景，以期为我国矿井安全生产提供更为科学、有效的理论支持和技术保障。

通过本文的研究，我们期望能够为矿井底板突水预防工作提供更为深入的理论指导和实践参考，推动矿井安全生产水平的提升。

二、“下三带”理论概述“下三带”理论是针对矿井底板突水问题提出的一种重要的地质工程理论。

该理论的核心在于对底板突水机理的深入理解和科学分类，通过对矿井底板的详细划分，为预防和控制底板突水提供了有力的理论支持。

“下三带”主要包括隔水层带、弱透水层带和承压含水层带。

隔水层带位于底板的最上部，具有良好的隔水性能，是防止突水的重要屏障。

弱透水层带位于隔水层带之下，其透水性能相对较弱，但仍具有一定的导水能力，是底板突水风险较高的区域。

承压含水层带位于最下部，是地下水的主要赋存场所，其水压和水量对底板稳定性具有重要影响。

“下三带”理论的提出，不仅深化了对矿井底板突水机理的认识，也为底板突水的预防和治理提供了科学依据。

在实际应用中，通过对“下三带”的详细勘察和分析，可以准确评估底板突水的风险，制定有效的防治措施，确保矿井生产的安全稳定。

“下三带”理论也为类似的地质工程问题提供了借鉴和参考，推动了相关领域的技术进步和理论创新。

三、“下三带”理论的发展随着科学技术的进步和矿业工程实践的不断深入，“下三带”理论也经历了不断的完善和发展。

这一理论自提出以来，便成为矿井底板突水防治工作的重要指导原则。

宁阳县南宁矿业有限公司上覆岩层移动“三带”计算二0一三年九月一日宁阳县南宁矿业有限公司上覆岩层移动“三带”计算为认真做好矿井防治水工作，杜绝水害事故的发生，确保安全开采。

根据《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》等有关规定，对矿井3煤层上覆岩层移动“三带”计算如下：一、计算依据《煤矿防治水规定》；《煤矿安全规程》；《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》；《宁阳县堽城镇南宁煤矿3煤层复采区开采安全性论证报告》；有关上级主管部门关于南宁煤矿、葛石煤矿的有关批复文件等。

二、“三带”计算根据《煤矿防治水规定》第106条：“进行水体下开采的防隔水煤（岩）柱留设尺寸预计时，覆岩垮落带、导水裂缝带高度、保护层尺寸可以按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中的公式计算，或者根据类似地质条件下的经验数据结合基于工程地质模型的力学分析、数值模拟等多种方法综合确定。

涉及到水体下开采的矿区，应当开展覆岩垮落带、导水裂缝带高度和范围的实测工作，逐步积累经验，指导本矿区水体下开采工作。

”《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中厚煤层分层开采的垮落带高度计算公式为：m M MHm 3.132.2197.4100=±+=∑∑《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中厚煤层分层开采的导水裂缝带高度计算公式为： m M MH d 476.56.36.1100=±+=∑∑《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》附表6-4知，在中硬覆岩条件下，防水安全煤岩柱保护层厚度Hb 为:Hb ＝6A=6ΣM/n这里，ΣM 为累计采厚（按4.4m 计算），则Hb ＝6ΣM/2＝3ΣM=13.2m 综上计算：矿井开采3煤层时垮落带高度为13.3m ；导水裂缝带高度为47m ；保护层厚度为13.2m 。

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。