采空区自燃三带在煤矿防灭火中的应用

收稿日期：2020－03－30作者简介：许亚优（1987—），男，河南巩义人，2014年毕业于辽宁工程技术大学安全技术及工程专业，硕士，工程师，现从事煤矿安全技术工作。

综采工作面三带划分及防灭火技术许亚优（神东煤炭集团寸草塔煤矿，内蒙古鄂尔多斯017209）摘要：为保证寸草塔煤矿2－2煤层自然发火防治做到科学、合理、经济、有效，寸草塔煤矿展开对2－2煤层工作面采空区自燃“三带”划分的研究工作。

通过对22301综采工作面采空区气体成分变化规律测定，划分了22301综采工作面采空区自燃“三带”分布范围，采空区进风顺槽侧氧化升温带较宽，为128m ；回风顺槽侧较窄，为101m ；确定了最小安全推进速度为2．15m /d ，进而为合理确定防灭火工艺提供了依据，有效地指导了工作面的安全、高效回采。

关键词：束管；采空区自燃；三带划分；综合防灭火中图分类号：TD75文献标志码：B 文章编号：1671－749X （2020）03'－0144－05The three zone division of fully mechanized mining faceand the fire prevention technologyXU Ya-you（Cuncaota Coal Mine ，Shendong Coal Group Co．，Ltd．，Ordos 017209，China ）Abstract ：In order to ensure the scientific and effective prevention and control of 2－2coal seam spontaneous combustion in Cuncaota coal mine ，the research on the “three zones ”division of goaf spontaneous combustion of 2－2coal seam working face was carried out．According to the measurement of gas composition change rule in the goaf of No．22301fully mechanized coal face ，the distribution range of “three zones ”of goaf spontaneous combustion of No．22301fully mechanized coal face was divided．The results show that the oxidation temperature rise zone is 128m at the inlet side of the goaf ，101m at the re-turn side ，and the minimum safe advance speed is 2．15m /d ，which provides a basis for the rational determination of fire pre-vention and control technology ，and effectively guides the safe and efficient mining of the working face．Key words ：beam tube ；goaf spontaneous combustion ；three zone division ；comprehensive fire prevention0引言寸草塔煤矿22301综采工作面为2－2煤三盘区首采工作面，2－2煤层在2017年由内蒙古安科鉴定为Ⅰ类容易自燃煤层，工作面煤层赋存情况比较复杂，回采过程中存在有局部遗煤留至采空区情况；工作面采用回风隅角插管方式抽放采空区瓦斯，采空区漏风趋于复杂化，故遗煤存在自然发火危险。

厚煤层综采工作面采空区自燃发火“三带”研究作者：王少华来源：《科技视界》 2015年第31期王少华（国投新集能源股份有限公司安监局驻口孜东矿安监处，安徽阜阳 236000）【摘要】根据工作面实际情况，在工作面风、机巷设置测点，对采空区内的气体成分及温度情况进行测定，通过分析，合理确定采空区煤自燃“三带”划分，为13-1煤层其它类似综采工作面在防灭火设计方面提供科学依据，对类似条件下的工作面防灭火治理具有一定的借鉴意义。

【关键词】采空区；自燃；三带作者简介：王少华（1979—），男，安徽合肥人，本科，国投新集能源股份有限公司安监局驻口孜东矿安监处,副科长，安全工程师、通风助理工程师,从事煤矿安全管理工作。

0 引言煤炭自燃火灾是矿井安全生产的主要灾害之一。

如何防止和减少火灾的损失是目前煤矿面临的重要的问题题。

采空区自燃“三带”的划分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“三带”的分布范围，才能在制定各种防灭火措施时做到有的放矢，为防灭火工作提供科学依据[1-2]。

1 工作面概况试验工作面111304工作面为走向长壁后退式开采，该工作面切眼平均长度300.8m，工作面煤厚1.39~5.9m，平均煤厚4.9m。

工作面采高为3.5m～5.8m。

属于大采高综采工作面，煤层倾角为4°～21°，平均倾角为13°；工作面采用”U”型上行通风方式，工作面机巷进风、风巷回风；工作面所在13-1煤层自燃倾向性等级为Ⅰ类，属容易自燃煤层，最短发火期为36天。

2 采空区自燃“三带”的划分2.1 采空区煤自燃“三带”划分依据目前划分“三带”的指标主要有三种：（1）采空区漏风风速V，即V>0.9m/s为散热带；1.2≥V≥0.02m/min为自燃带；V＜0.02m/min为窒息带。

（2）采空区氧浓度（C）分布，即C＜8%为窒息带，C≥8%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，否则氧化过程将受到抑制；（3）温度升高速率。

《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，综放采空区自燃问题日益突出，给矿山的生产安全带来了极大的威胁。

昌恒矿作为重要的煤炭产区，其综放采空区自燃问题尤为突出。

因此，对采空区自燃的“三带”划分及综合防灭火技术进行研究，对于保障矿山生产安全、提高煤炭开采效率具有重要意义。

二、采空区自燃“三带”划分1. 冒落带：采空区上方煤岩体在开采过程中形成的破碎带。

该区域内煤体可能因外界因素（如风力）的影响而发生自燃。

2. 裂隙带：冒落带以下的煤岩体在受到外力作用时形成的裂缝带。

该区域内由于通风不良，氧气含量较高，容易形成煤的自燃条件。

3. 遗煤氧化带：采空区内残留的煤炭在通风不良的环境下容易发生氧化反应，释放出热量，当热量积累到一定程度时，可能引发自燃。

三、综合防灭火技术研究1. 监测预警技术：采用先进的红外测温技术、瓦斯监测系统等手段，实时监测采空区内温度、气体成分等参数的变化，及时发现自燃隐患。

2. 注浆防灭火技术：通过向采空区注入灭火剂（如黄泥、凝胶等），降低煤体温度，抑制自燃过程。

该技术可有效控制采空区自燃的蔓延和扩展。

3. 惰性气体防灭火技术：通过向采空区注入惰性气体（如氮气），降低氧气浓度，抑制煤体氧化反应。

该技术具有环保、高效、安全等优点。

4. 密闭充填技术：采用密闭充填法对采空区进行封闭，减少空气流通，降低氧气含量，从而抑制自燃过程。

该技术适用于封闭性较好的采空区。

5. 人员培训与应急救援：加强矿山人员的防灭火知识培训，提高应急救援能力。

同时，制定完善的应急预案，确保在发生自燃事故时能够迅速、有效地进行救援。

四、研究总结与展望通过对昌恒矿综放采空区自燃“三带”划分及综合防灭火技术的研究，我们提出了包括监测预警、注浆防灭火、惰性气体防灭火、密闭充填等多种防灭火措施。

这些措施的实施可以有效控制采空区自燃的蔓延和扩展，保障矿山生产安全。

然而，随着煤炭开采的深入和地质条件的复杂化，采空区自燃问题将愈发严重。

《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。

《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，综放采空区自燃问题日益突出，不仅对矿井安全生产构成严重威胁，还可能对环境造成巨大破坏。

昌恒矿作为重要的煤炭生产基地，面临着采空区自燃的严峻挑战。

本文针对昌恒矿综放采空区自燃现象，研究“三带”划分及综合防灭火技术，以期为矿井安全生产提供理论支持和技术保障。

二、昌恒矿综放采空区自燃现象及成因分析昌恒矿综放采空区自燃现象主要表现为采空区内煤炭自燃，引发火灾事故。

其成因主要与采空区内残留煤炭的自氧化、通风条件、地质构造等因素有关。

在开采过程中，由于残留煤炭的自氧化作用，采空区内温度逐渐升高，当达到煤炭自燃点时，便会引发火灾事故。

此外，通风条件不良、地质构造复杂等因素也会加剧采空区自燃的风险。

三、“三带”划分及特征分析针对采空区自燃现象，本文提出“三带”划分理论，即散热带、自热带和炽热带。

1. 散热带：该区域温度较低，一般不发生煤炭自燃。

其主要特征为通风条件良好，煤炭与氧气接触较少，热量难以积聚。

2. 自热带：该区域处于散热带与炽热带之间，是煤炭自燃的主要区域。

其特征为温度较高，通风条件较差，煤炭自氧化作用强烈。

3. 炽热带：该区域温度极高，煤炭已发生自燃。

其特征为温度持续升高，煤炭燃烧产生大量有害气体和烟尘。

四、综合防灭火技术研究针对昌恒矿综放采空区自燃问题，本文提出以下综合防灭火技术措施：1. 监测预警技术：通过安装温度传感器、气体分析仪等设备，实时监测采空区内温度、气体成分等参数，及时发现自燃迹象，为防灭火工作提供依据。

2. 阻化剂防灭火技术：在采空区内喷洒阻化剂，降低煤炭自氧化速度，减少热量积聚，从而达到防灭火的目的。

3. 注浆防灭火技术：通过向采空区注浆，填充空隙，隔绝空气与煤炭的接触，降低自燃风险。

同时，浆液中的添加剂还可以起到降温、灭火的作用。

4. 均压防灭火技术：通过调整矿井通风系统，使采空区内外的压力分布均匀，减少漏风，降低自燃风险。

煤矿采空区防灭火技术摘要：目前来看我国煤矿开采工作中采空区处理水平参差不齐，相当一部分企业在作业过程中存在采空区自燃风险大的问题。

本文针对一系列煤矿采空区防灭火技术进行了分析，希望本文所述内容能够进一步提升煤矿采空区防灭火技术应用情况。

关键词：煤矿采空区；防灭火技术；应用1采空区自燃机理采空区煤自燃也称矿井内因火灾，是指遗留在采空区内部的煤在未经点燃而自行燃烧的现象。

其机理目前普遍认为是煤氧复合作用，与空气接触原始煤体在蓄热条件良好的空间内被氧化，温度逐渐升高，直至发生煤自燃。

跟据目前研究成果可将煤自燃分为3个阶段：潜伏期、自热期、燃烧期。

潜伏期煤与氧气发生缓慢氧化，形成不稳定的氧化基，在自热期煤经过长时间的氧化，化学活性增强生成的不稳定的氧化物也开始逐渐分解，煤体温度升高至60～80℃，在温度升高到一定程度，煤开使发生干馏现象，生成碳氢化合物和CO等可燃气体，随着自热期的发展，氧化反应加速，煤温逐渐上升到自燃温度，进入燃烧期，此时，煤发生深度热分解反应，可以观察到明火、烟雾，燃烧过程释放出碳氧化合物和一些烃类气体。

2煤矿采空区防灭火技术2.1通风与监测通风系统以及环境检测系统是保障采空区环境安全以及明确具体数据参数的重要系统，通风系统需要满足整个矿井的整体通风需求，而且需要重点进行通风孔位置的布置，合理的通风孔位配合功率充足的风扇才能最大限度保障井下环境安全。

而通风系统还是均压防火的核心基础，利用通风系统来有效调节两端漏风的风压差，减少气流运动速度，在比较完善的均压防火系统之下两端风压差基本趋近于零，达成这样的目标能够在发生自燃后有效进行火势封闭，减少气流流动、抑制火势发展并增加扑救效率。

另外，在通风系统正常工作的基础上，做好相应的参数监测工作能够及时发现异常情况，及时进行处理则能够有效预防自燃的发生。

2.2预防性灌浆技术预防性灌浆技术就是将一定比例的水、黄土制成泥浆，然后利用泥浆泵将其灌注到采空区中以防止其发生自燃的一种技术。

《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，综放采空区自燃问题日益突出，给矿山的生产安全带来了极大的威胁。

昌恒矿作为重要的煤炭产区，其综放采空区自燃问题尤为突出。

因此，对采空区自燃的“三带”划分及综合防灭火技术进行研究，对于保障矿山生产安全、提高煤炭开采效率具有重要意义。

二、采空区自燃“三带”划分1. 散热带：采空区中距离进风口较近的区域，由于空气流通较好，温度相对较低，不易发生自燃。

2. 自燃带：采空区中空气流通较差、氧气浓度较高、煤炭氧化放热速度较快的区域。

该区域是采空区自燃的主要发生地，需要重点监控和防范。

3. 窒息带：采空区中氧气浓度较低，煤炭氧化速度极慢或停止的区域。

该区域虽不易发生自燃，但可能因氧气浓度过低而对矿山生产造成安全威胁。

三、综合防灭火技术研究1. 早期预警技术：采用红外线测温、气体监测等手段，实时监测采空区的温度和气体成分，及时发现自燃隐患，为防灭火工作提供依据。

2. 阻化技术：通过喷洒阻化剂、设置阻化墙等方式，降低煤炭的氧化速度，减少自燃的可能性。

同时，阻化剂还可以吸附空气中的氧气，降低氧气浓度，进一步减缓煤炭的氧化过程。

3. 灌浆防灭火技术：利用黄泥、水等材料制成浆液，通过管道灌入采空区，达到封闭火源、降温降尘的目的。

该技术具有操作简便、成本低廉等优点，是当前矿山防灭火的主要手段之一。

4. 惰性气体防灭火技术：通过向采空区注入惰性气体（如氮气、二氧化碳等），降低氧气浓度，使煤炭处于窒息状态，从而达到防灭火的目的。

该技术具有环保、高效等优点，适用于大型矿山。

5. 人员管理：加强矿山人员的培训和管理，提高员工的防火意识和应急处理能力。

同时，建立健全的防火组织体系，明确各级人员的职责和任务，确保防灭火工作的有序进行。

四、研究结论通过对昌恒矿综放采空区自燃的“三带”划分及综合防灭火技术进行研究，我们明确了采空区自燃的主要发生地和防范重点。

《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、引言在煤矿开采过程中，综放采空区的自燃问题一直是安全生产的重大隐患。

为有效解决这一难题，昌恒矿对采空区自燃现象进行了深入研究，尤其是针对“三带”（即散热带、自燃带和窒息带）的划分及其与综合防灭火技术之间的关系，开展了广泛的技术探讨与实地实践。

本文将通过深入研究昌恒矿采空区自燃的“三带”划分，并探讨综合防灭火技术的实施策略，以期为类似矿区提供参考与借鉴。

二、昌恒矿综放采空区自燃“三带”划分1. 散热带散热带是采空区内温度相对较低的区域，该区域内的空气流动较好，能够有效带走因采煤而产生的热量。

对于该区域，重点在于监控其与自燃带的交界处，及时发现潜在的热量积累问题。

2. 自燃带自燃带是采空区内最易发生自燃的区域，其特点是温度高、空气流动性差，且存在大量可燃物。

该区域是防灭火工作的重点，需要采取有效的技术手段进行监控和预防。

3. 窒息带窒息带是采空区内氧气含量极低、易导致窒息的区域。

虽然该区域不易发生自燃，但仍需关注其安全状况，确保作业人员的生命安全。

三、综合防灭火技术研究针对昌恒矿采空区自燃问题，综合防灭火技术主要包括以下几个方面：1. 监测预警系统建立完善的监测预警系统，实时监测采空区内的温度、氧气含量等参数，及时发现自燃隐患。

同时，利用大数据分析技术，对历史数据进行挖掘和分析，预测未来可能出现的自燃风险。

2. 灭火技术手段针对自燃带，采取注浆、注氮、喷洒阻化剂等灭火技术手段。

注浆和注氮能够迅速降低采空区内的温度和氧气含量，从而达到灭火的目的；喷洒阻化剂则能有效地抑制可燃物的燃烧。

3. 防火墙与隔爆设施建设在采空区的关键位置设置防火墙和隔爆设施，防止火势蔓延。

同时，定期对防火墙和隔爆设施进行检查和维护，确保其完好有效。

4. 人员培训与应急预案制定加强人员培训，提高作业人员的安全意识和应急处理能力。

制定完善的应急预案，确保在发生自燃事故时能够迅速、有效地进行处置。

色连煤矿采空区自燃“三带”划分与火灾防治许宏【摘要】根据色连一矿冲沟发育地貌8101大采高工作面的实际情况,沿采空区倾向布置了束管监测系统.通过对采空区O2浓度及CO体积分数的分析和数值拟合,绘制出了氧浓度分别为18％、15％、11％和7％的等值线图,并且与实际情况相符,进而确定出8101工作面采空区自燃“三带”的范围.最后,根据划分的“三带”范围,确定了埋管注氮的现场防灭火方案,有效地防止了采空区遗煤自燃,保证了工作面的安全回采.【期刊名称】《同煤科技》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】4页(P17-20)【关键词】冲沟发育;采空区;埋管注氮【作者】许宏【作者单位】内蒙古同煤鄂尔多斯矿业公司【正文语种】中文【中图分类】TD75+20 引言色连一矿位于内蒙古鄂尔多斯市东胜区罕台镇附近，具有典型的冲沟发育地貌，该地质特征缩短了工作面周期来压步距，进而影响了采空区自燃“三带”的范围。

煤层的吸氧量在0.46 cm3/g～0.95 cm3/g，自然发火期为40天～60天，属易自燃煤层，在开采过程中存在采空区遗煤自然发火问题。

为了保证矿井安全高效回采，防止采空区遗煤自燃，对2-2上煤层8101工作面采空区自燃“三带”进行划分很有必要。

目前，采空区自燃“三带”的划分一般有三种。

其中基于氧体积分数的标准最为常用，一般以18%作为划分散热带和氧化带的标准，以7%作为划分氧化带和窒息带的标准[1]。

因此，确定采空区自燃“三带”的范围和选择合适的防灭火方案，对于防止采空区遗煤自燃具有重要意义。

1 工作面概况2-2上煤层8101工作面为我矿首采工作面，倾斜长度280 m，走向长度2 008 m，煤层埋深135 m，平均厚度3.84 m，倾角1°～3°，煤层赋存稳定。

工作面顶板岩性主要为粉砂岩和细粒砂岩，底板岩性主要为砂质泥岩及粉砂岩。

煤层灰分14.38%，挥发分34.73%，干基硫0.49%，具有爆炸危险性。

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。