自燃三带观测

《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严重威胁。

昌恒矿作为国内重要的煤炭产区之一，其综放采空区自燃问题亦十分严峻。

为有效应对这一难题，本文将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，旨在为矿山安全生产提供理论支持和技术指导。

二、昌恒矿综放采空区自燃“三带”划分1. 划分依据根据昌恒矿综放采空区的地质条件、开采方式及自燃特点，将采空区划分为三个区域，即散热带、自燃带和窒息带。

（1）散热带：采空区内煤炭温度较低，处于自然冷却状态，一般无自燃风险。

（2）自燃带：采空区内煤炭因受地压、漏风等作用而达到着火条件，存在自燃风险。

（3）窒息带：采空区内因大量积聚的瓦斯等有害气体而使氧气浓度降低，不利于煤炭自燃。

2. 划分方法通过现场调查、温度检测、气体成分分析等方法，结合采空区的地质条件和开采情况，综合判断各区域的分布范围和特点，进而实现“三带”的划分。

三、综合防灭火技术研究1. 预防措施（1）加强通风管理：合理调整通风系统，减少漏风，降低采空区内氧气浓度，防止煤炭自燃。

（2）定期检测：对采空区进行温度、气体成分等定期检测，及时发现自燃征兆。

（3）封闭管理：对已封闭的采空区进行严密监控，防止空气渗透和瓦斯积聚。

2. 灭火技术（1）注浆灭火技术：通过向采空区注入灭火剂，如黄泥、水泥浆等，隔绝空气，降低温度，达到灭火目的。

（2）惰性气体灭火技术：利用惰性气体降低采空区内的氧气浓度，使煤炭无法继续燃烧。

此技术具有环保、高效、安全等优点。

（3）泡沫灭火技术：利用泡沫灭火剂产生的泡沫覆盖煤层表面，隔绝空气，同时降低煤层温度，达到灭火效果。

四、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的研究，我们可以更好地了解采空区的自燃特点和防灭火需求。

针对不同区域采取相应的预防和灭火措施，可有效降低煤炭自燃风险，保障矿山生产安全。

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。

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。

（冶金行业）杨涧煤矿面煤层自燃特性及三带测试分析杨涧煤矿90101工作面煤层自燃特性及三带测试分析山西中煤杨涧煤业有限公司中国矿业大学二O壹二年七月目录1绪论11.1课题研究背景及意义11.2研究内容2290101工作面煤样工业分析及真相对密度测定32.1工业分析32.1.1测试设备32.1.2水分测定32.1.3灰分测定32.1.4挥发分测定42.1.5固定碳计算42.1.6测试结果42.2真相对密度测试52.2.1依据标准52.2.3测定步骤52.2.4结果计算62.2.5测试结果7390101工作面煤样自燃倾向性测试8 3.1煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法83.1.1依据标准83.1.2测试仪器及主要性能参数83.1.3测试过程及吸氧量计算93.1.4煤自燃倾向性分类93.1.5实验数据及结果103.2煤自燃倾向性的氧化动力学测定方法103.2.1依据标准103.2.2测试原理103.2.3测试仪器103.2.4测试过程113.2.5煤自燃倾向性判定指数的计算113.2.6煤自燃倾向性分类指标123.2.7实验数据及结果123.3自燃倾向性测试结果14490101工作面煤层自然发火指标气体154.2实验过程164.2.1煤样选取164.2.2实验过程164.3.测试数据164.3.1.实验原始数据164.3.2CO、CO2气体产生规律174.3.3烷烯烃气体产生规律184.4.煤层自然发火标志气体分析和优选194.4.1标志性气体优选原则194.4.2煤层自然发火标志气体分析204.5结论22590101工作面自燃危险区域测试分析23 5.1采空区煤自燃“三带”的现场观测235.1.1测试装备和技术方案235.1.2观测数据和分析265.2采空区自燃“三带”的CFD模拟305.2.1采空区氧气运移分布的理论基础305.2.2综放面氧气浓度场的CFD模型325.2.3模拟结果和分析335.2.4工作面配风量对自燃带分布的影响346全文总结371绪论1.1课题研究背景及意义煤炭自燃是矿井的主要灾害之壹，我国国有煤矿每年因自燃火灾而封闭的工作面超过100个，封在火区内的工作面装置达数千万元。

综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法与实践余明高;晁江坤;贾海林【摘要】根据目前采空区自燃“三带”的研究现状,确定了基于采空区煤自燃的上限氧浓度和下限氧浓度、采空区自燃“三带”现场观测及数值模拟、MIN-MAX 综合处理法的采空区自燃“三带”的综合划分方法,划分了采空区自燃“三带”范围.以新疆哈密三道岭煤矿4204综放工作面为例进行实际应用,确定了该工作面采空区的自燃“三带”范围.实践表明,该划分方法确定的“三带”能更好地反映浮煤自燃的实际情况,对具有类似条件的采空区防火具有参考价值.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(032)002【总页数】6页(P131-135,150)【关键词】自燃"三带";极限氧浓度;漏风风速;MIN-MAX方法【作者】余明高;晁江坤;贾海林【作者单位】河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TP3230 引言采用综采放顶煤开采方法开采大采高、特厚煤层时，往往在采空区留有大量的松散遗煤，这些遗煤通过物理吸附和化学吸附，在合适的条件下很容易与采空区漏风流中的氧气发生氧化反应，导致采空区自燃火灾的发生，严重威胁矿井生产［1-5］.对于“U”型通风系统的采空区，按遗煤发生自燃的可能性可将采空区划分为散热带、自燃带、窒息带［6］.采空区自燃“三带”划分是矿井防灭火基础工作的重要内容之一，工作面正常生产时，采空区自燃“三带”是客观存在的，而且处于一个动态的稳定状态［7］.采空区自燃“三带”观测的主要内容是检测采空区内氧气浓度随工作面推进的变化情况，并根据煤氧化的临界氧气浓度确定出散热带、自燃带和窒息带的范围.目前，对于采空区自燃“三带”的划分，国内外尚无统一的标准，但总的说来有3种划分指标:采空区漏风风速、采空区氧气浓度以及采空区温度.以采空区的氧气浓度为划分标准的方法是目前在工程实践中应用最为广泛，也是最有效的划分方法.本文选取一个试验工作面进行埋管布点观测，并进行FLUENT模拟，从而更真实的显示采空区自燃“三带”的分布.最后，利用MIN-MAX的方法优化采空区“三带”分布范围，为采空区防灭火提供形象直观的指导.1 综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法1.1 煤氧化自燃的极限氧浓度确定氧气供给是煤自燃的另一个物质基础，对于特定的松散煤体，氧气供给越充分，煤与氧的化学吸咐和化学反应越快，放热强度越大［8-9］.在某一温度下，其放热强度近似与氧浓度成正比，当氧浓度达到上限漏风强度对应的浓度值时，煤体的氧化生热大于散热，煤体的升温速度达到最大，因为是根据上限漏风强度计算出的氧气浓度，所以将这个极限浓度称为上限氧浓度，用Cmax表示.理论研究表明: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有关.现场实践中，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均为定值，故上限氧浓度为可知的极限参数.理论上，上限氧浓度的计算公式［9］为式中:ρg为工作面风流密度，kg/m3;Cg为工作面风流热容，J/(g·℃);q0(Tc)为试验测定的放热强度，J/(m3·s);λc为浮煤导热系数，J/(s·m·℃);Qmax为采空区上限漏风强度，m3/(min·m2);C0新鲜风流氧浓度，mol/m3;Tc为煤体平均温度，℃;Ty为岩层平均温度，℃;h为松散煤体厚度，m;由上限氧浓度Cmax换算为煤体氧化生热的最大氧浓度Cu的计算公式为式中:V为气体的摩尔体积，L/mol;n为氧气的分子量.引起煤自燃的必要条件之一是有连续充分的供氧条件，当风流在破碎煤层孔隙中流动时，随着煤对氧气的吸附和反应，风流中的氧浓度逐渐降低，当氧浓度降低到某个下限值时，煤氧化产生的热量较小，产热量可通过顶底板岩层全部散发出去.此时，煤体温度不再上升，煤体升温速度为0，则称该极限氧浓度为下限氧浓度，用Cmin表示.理论上，下限氧浓度的计算公式为式中为采空区漏风强度，m3/(min·m2)，其它参量的含义如式(1)中所述.由下限氧浓度Cmin换算为煤体氧化生热的最小氧浓度Cd的计算公式为1.2 采空区流场数值模拟根据工作面的具体情况建立模型，气体在采空区的流动，可看作是空气在多孔介质中的渗流.模拟是在GAMBIT中建模，然后采用FLUENT软件进行计算，最后导入到TECPLOT进行后处理.考虑流场的非均匀性，对进风口附近和回风口附近进行局部加密.采空区非均质多孔介质分布情况，采空区氧气浓度和一氧化碳浓度变化方程的源项采用用户自定义函数UDF进行导入、编译.速度与压力之间的耦合采用SIMPLE算法，迭代的最大误差都小于10－3.1.3 基于MIN-MAX方法的采空区“三带”分布范围确定MIN-MAX方法的原理就是将各种方法得到的采空区“三带”范围进行处理，散热带的范围取最小值，窒息带取最大值，从而得到自燃带的最优范围.根据采空区实测氧气浓度和Fluent模拟结果，利用MIN-MAX的方法确定自燃“三带”的最优范围.2 采空区自燃“三带”划分实践将本文确定的综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法，以新疆哈密三道岭煤矿4204综放工作面为例进行实际应用.该工作面走向长度1 687.1 m，倾向长度240 m，煤层平均倾角为6°，煤层平均厚6.3 m，采用走向长壁后退式综采放顶煤全部垮落式采煤法.上顺槽为进风巷兼作轨道运输巷，下顺槽为回风巷兼作皮带运输巷，两巷都为实体煤巷道，沿煤层底板掘进，巷道净宽4 m，净高3 m.2.1 煤氧化自燃的极限氧浓度的具体计算根据现场实测与计算:ρg=1.18 kg/m3;Cg=1.302 J/(g·℃);q0(Tc)=2.87 × 10J/(m3·s);λc=2.13 ×10－1J/(s·m·℃);Qmax=2.48 ×10－4m3/(min·m2)=7.2 × 10－5m3/(min·m2);C0=9.375 × 10－10mol/m3;Tc=30℃;Ty=12 ℃;h=1.3 m;V=22.4 L/mol;n=32.由式(1)得Cmax≈2.64 ×10－1kg/m3;由式(2)得 Cu=18.5%;由式(3)得Cmin≈5.8 ×10 －1kg/m3;由(4)式得 Cd=4.65%.2.2 采空区自燃“三带”范围划分标准的确定煤自燃“三带”的分布特征既与冒落岩石堆放压实状况、遗留浮煤的分布状况、漏风源、漏风汇的位置和漏风强度等因素有关，又与工作面的推进速度有很大的关系.采空区氧含量分布最能反映采空区浮煤氧化状况，因此，采空区三带划分应以氧含量分布为主，其它指标为辅.根据上节中计算的煤体氧化生热的最大氧浓度和最小氧浓度值，本文确定的采空区自燃“三带”划分标准为:散热带φ(O2)≥18.5%;自燃带φ(O2)为18.5%～4.65%;窒息带φ(O2)≤4.65%.2.3 采空区自燃“三带”观测的测点布置采空区自燃“三带”观测采用的方法是在采空区预埋束管检测系统.为分析工作面自燃三带分布情况，沿4204工作面进风巷、回风巷和工作面支架中部各布置3个测点，测点间隔30 m.需要说明的是，进风巷、支架中部和回风巷的每一个测点处都布置一个防倒装置的采样探头，高度为0.6 m，下部有三条腿支撑.为防止采空区积水或浮煤堵塞束管，每个探头高于底板0.5 m左右，端头用三通连接，顶部三通钢管内保护着气体采样器.支架中部的测点布置在支架底放溜槽后部采空区，并且导出到进风巷进行观测.采空区抽气导管采用聚氯乙烯硬质塑料束管，直径为6 mm，为了避免抽气管被采空区冒落的岩石砸坏，外部用直径为70 mm的钢管进行保护.采空区自燃“三带”观测采用抽气法，其抽气探头放在三通钢管中进行保护.将测点编号1-9，按照图1布置，测点之间间隔30 m.其中，测点 1，4，7为第一组;2，5，8为第二组;3，6，9为第三组.2.4 采空区自燃“三带”的观测数据分析由现场实测可知4204工作面采空区氧气体积分数如图2所示，根据煤炭氧化自燃理论，煤炭自燃的决定性因素是漏风风流中的氧气体积分数，用氧气体积分数来划分采空区煤炭氧化自燃“三带”是可靠的，在现场实际测定中也经常使用这种方法［10-11］.分析图2所反映的4202工作面采空区氧气体积分数变化和实测结果可知:(1)当工作面推进50 m后氧气体积分数就迅速减少.这是由于煤层顶板为松软岩石，采空区顶板垮落时，冒落的顶板压实程度较好，采空区漏风较少.(2)各测点氧气体积分数下降的趋势为:靠回风侧的测点下降最快，靠近进风侧的最慢.实测结果充分说明了U型通风系统工作面的采空区漏风流场与漏风变化规律为采空区中部靠进风侧漏风较大，回风侧较小.2.5 采空区自燃“三带”实测范围的确定根据图2从氧气体积分数的变化规律分析可以得出4204综放工作面采空区自燃“三带”的范围如表1～3所示.表1 第一组测点所反映的自燃“三带”分布范围Tab.1 Distribution of the spontaneous combustion three-zone reflected by the first points?表2 第二组测点所反映的自燃“三带”分布范围Tab.2 Distribution of the spontaneous combustion three-zone reflected by the second points?表3 第三组测点所反映的自燃“三带”分布范围Tab.3 Distribution of the spontaneous combustion three-zonereflected by the third points?根据采空区实测氧气体积分数，利用MINMAX的方法所确定的自燃三带范围如表4所示.表4 现场实测数据反映的自燃“三带”分布范围Tab.4 Range of coal spontaneous combustion three-zone reflected by the on-site measured data?由表4可知，采空区自燃“三带”的位置和范围与工作面的漏风量有直接关系.工作面进风巷漏风充足，所以进风巷的自燃带在采空区深部，且范围最大，回风巷漏风最小，所以回风侧进入自燃带比较早，且自燃带范围较小.因此，工作面漏风量越大，采空区自燃带位置越向采空区深部延伸，且自燃带的范围越大.2.6 4204工作面采空区流场分布的数值模拟根据现场观测可知，4204综放工作面采空区两端浮煤厚度达3.0 m，中部采空区浮煤厚度为1.3 m，由于顶板压力较大，根据地质资料可假设中部采空区浮煤距离顶板3 m处为致密边界，工作面的长度为240 m，采空区的深度为300 m，工作面的横截面尺寸为4 m×3 m.数值模拟的物理模型如图3所示.采空区流场分布对采空区的组分浓度分布以及“三带”划分均有重要影响，煤自然发火的主要条件是供氧和蓄热，其中蓄热程度由风速决定.根据国内外学者对采场漏风的研究，一般认为［12-14］，采空区风速介于 0.1 ～0.24 m/min 之间为氧化自燃带.采空区高度为1.5 m平面的漏风速度场、氧气体积分数场的分布如图4和图5所示.根据采空区漏风风速模拟得出距进风巷不同距离处自燃“三带”的分布范围见表4所示.根据采空区氧气体积分数模拟得出距进风巷不同距离处自燃“三带”的分布范围见汇总表5和表6所示.表5 漏风风速模拟的自燃三带分布Tab.5 Distribution of coal spontaneous combustion three-zone according to leakage air viscosity?表6 氧气体积分数模拟的自燃三带分布Tab.6 Distribution of coal spontaneous combustion three-zone according to oxygen concentration?3 4204工作面采空区“三带”范围综合确定根据实测氧气浓度变化得到的进风巷采空区自燃“三带”的分布，以及模拟得到的自燃“三带”范围，利用MIN-MAX的方法进行优化，得出最优的自燃带范围是17.5～160 m.根据对进风巷自燃“三带”范围的综合确定，同理，可以计算出距进风巷120 m和240 m的“三带”范围如表7所示.表7 综合确定的自燃“三带”的分布Tab.7 Distribution of coal spontaneous combustion three-zone based on comprehensive method?4 结论(1)确定了基于采空区煤自燃的上限氧浓度和下限氧浓度、采空区自燃“三带”现场观测及数值模拟、MIN-MAX综合处理法的采空区自燃“三带”的综合划分方法，据此划分的采空区自燃“三带”范围，能更好地反映浮煤自燃的实际情况. (2)研究表明，采空区自燃“三带”的位置和范围与工作面的漏风量有直接关系.工作面漏风量越大，采空区“自燃带”位置越向采空区深部延伸，且自燃带的范围越大.(3)根据MIN-MAX方法，4204工作面进风巷采空区自燃“三带”范围为散热带0～17.5 m，自燃带17.5～160 m，窒息带＞160 m;工作面中部的自燃“三带”范围为散热带0～14.5 m，自燃带14.5～139 m，窒息带＞139 m;回风巷的自燃“三带”范围为:散热带 0～9 m，自燃带 9～74.5 m，窒息带＞74.5 m.(4)根据现场观测、数值模拟和MIN-MAX方法表明，距进风巷距离不同位置的采空区自燃“三带”范围有一定的差异，可为采空区防火提供基础数据，据此可有针对性地采取防灭火措施.参考文献:［1］王省身，张国枢.矿井火灾防治［M］.徐州:中国矿业大学出版社，1990. ［2］王德明.矿井火灾学［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2008.［3］邬剑明.煤自燃火灾防治新技术及矿用新型密闭堵漏材料的研究与应用［D］.太原:太原理工大学，2008:3-5.［4］王俊峰，邬剑明，靳钟铭.一种预测采空区自燃危险区域的新方法——CFD 技术的应用［J］.煤炭学报，2009，34(11):1483-1488.［5］郝宇，刘杰，王长元，等.综放工作面超厚煤层注氮防灭火技术应用［J］.煤矿安全，2008，12(7):41-43.［6］张国枢.通风安全学［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2008.［7］文虎.综放工作面采空区煤自燃过程的动态数值模拟［J］.煤炭学报，2002，27(1):54-58.［8］余明高，黄之聪，岳超平.以氧指标划分采空区自燃“三带”的实验研究［J］.西安矿业学院学报，1998，18(1):1-5.［9］刘晨瑶，陈曦，王亚超，等.亭南煤样自燃极限参数实验研究［J］.陕西煤炭，2002，25(1):4-5.［10］刘华锋，张人伟.综放工作面采空区自燃“三带”的观测与分析［J］.煤炭安全，2009，19(3):38-40.［11］董建立，邓五先.安一井S4101工作面采空区自燃“三带”观测及防止自然发火的措施［J］.矿业安全与环保，2006，33(4):1-3.［12］褚廷湘，余明高，杨胜强.基于FLUENT的采空区流场数值模拟分析及实践［J］.河南理工大学学报:自然科学版，2010，29(3):2-5.［13］余明高，常绪华，贾海林.基于Matlab采空区自燃“三带”的分析［J］.煤炭学报，2010，35(4):1-4.［14］王家学，潘荣锟，余明高.王台矿2304采面自燃“三带”观测及数值模拟［J］.煤炭安全，2010，39(4):1-3.。

双马煤矿4-2煤层采空区自然发火“三带”研究周学军1，孙凯2（1国家能源集团宁夏煤业有限责任公司双马煤矿，宁夏灵武750408；2.山东鼎安检测技术有限公司，山东济南250000）摘要：为加强国家能源集团宁夏煤业有限责任公司矿井防灭火管理，更好地指导现场防灭火工作，双马煤矿采用温升速率和氧浓度指标的方法，对4-2煤层采空区自然发火“三带”测定、划分展开专项技术研究，现场通过采用布置束管和温度传感器相结合的措施，对采空区的气体和温度进行采集整理分析，确定了“三带”范围和合理注氮位置，为同一煤层不同工作面回采过程中煤层自燃预测预报和防灭火技术管理提供了良好的借鉴经验，确保矿井安全生产。

关键词：自然发火；“三带”测定；防灭火中图分类号：TD75文献标识码：B 文章编号：2096-7691（2022）02-030-04作者简介：周学军（1975—），男，工程师，2014年毕业于东北大学，现任职于国家能源集团宁夏煤业有限责任公司双马煤矿，主要从事矿井“一通三防”安全管理工作。

Tel：180****5097，E-mail：**********************.cn引用格式：周学军，孙凯.双马煤矿4-2煤层采空区自然发火“三带”研究［J ］.能源科技，2022，20（2）：30-33.0引言《国家能源集团宁夏煤业有限责任公司矿井防灭火管理规定》宁煤办〔2020〕48号文第二章第五条规定：开采自燃、易自燃煤层的矿井、水平、采区，每一个开采煤层的首采工作面应进行采空区自然发火“三带”测定，确定最小安全推进速度［1］。

确定采空区的自然发火“三带”范围，可以有效增加对防灭火措施的针对性，提高防灭火工程的预防效果，进而有效预防自燃事故的产生［2-3］。

目前，主要根据采空区漏风风速、遗煤温升速率和O 2浓度指标3个方法来确定自然发火“三带”范围。

国内外学者普遍认为：当采空区中漏风风速>0.9m/min 或O 2浓度>18%，温升速率K<1℃/d 的区域即认为是散热带；氧化带中采空区区域漏风风速为0.02~0.9m/min 或O 2浓度在8%~18%，温升速率K≥1℃/d ；采空区中漏风风速<0.02m/min 或O 2浓度<8%，温升速率K<1℃/d 的区域即认为是窒熄带。

七号平峒+1405m西翼工作面采空区自燃“三带”分布规律研究单大阔12(1.中业科工集团沈阳研究院有限公司，辽宁抚顺113122;2.业矿安全技术国家重点实验室，辽宁抚顺113122)摘要:煤矿火灾事故多由于采空区遗煤自燃引起，而“三带”之中的氧化带是自燃现象发生频率最高的区域。

为掌握综采放顶煤工作面采空区自燃“三带”分布规律，以四棵树煤炭有限责任公司七号平硐+1405m西翼工作面为研究对象,通过现场实测工作面遗煤自燃因素，研究分析了A5煤层采空区自燃“三带”分布规律,并进行总结分析,合理确定了该工作面进风侧、回风侧采空区自燃“三带”的范围。

关键词：自然发火；采空区遗煤；煤体氧化；浮煤厚度中图分类号:TD752.2文献标志码:A文章编号：1009-0797(2022)03-0041-05Study on the distribution law of"three zones"of spontaneous combustion ingoaf of+1405m west wing working face of No.7AditSHAN Dakuo12(1.CoR Technolo罗砸d EnRnsn'ng Group Shenyang Research Institute,Fushun113122”China;2.State Key^^orato巧of Co曲Mine Safety Technology,Fushun113122,China)Abstract:Coal mine fire accidents are mostly caused by spontaneous combustion of residual coal in goaf,and the oxidation zone in the"three zones"is the area with the highest frequency of spontaneous combustion.In order to master the distribution law of"three zones"of spontaneous combustion in the goaf of fully mechanized top coal caving face,taking the No.7adit+1405m West Wing working face of Sikeshu Coal Co. Ltd.as the research object,the distribution law of"three zones"of spontaneous combustion in the goaf of A5coal seam is studied and analyzed through on-site measurement of the spontaneous combustion factors of residual coal in the working face,summarized and analyzed,and the air inlet side of the working face is reasonably determined The scope of"three zones"of spontaneous combustion in goaf at return air side.Key words:spontaneous combustion;residual coal in goaf;coal oxidation;floating coal thickness0前言在煤矿生产过程中，采空区遗煤的自然发火是矿井灾害治理工作中无法绕过的一大难题。

煤层自燃三带分布研究技术摘要：关键技术是在2423工作面顺槽铺设束管，利用气相色谱仪对采空区气体分布进行取样分析，研究其采空区危险区域的分布情况，确定采空区三带划分指标，判定采空区三带范围及动态移动规律。

关键词：高温煤层自然发火三带划分预测预报1.立项背景随着向深部延深，地温越来越高，为自然发火准备了条件，深部工作面地温度高达46℃以上，容易达到自热的临界值60-80℃，致使煤温上升加速、氧化过程加快，出现碳氢化和物及CO等可燃性气体自热期。

同时又存在为提高工作面风量进行通风降温而工作面风量增加，造成向工作面扩散风量增加，煤层自燃三带加宽，增风降温与自然发火矛盾突出。

因此，为防治煤层自燃发火事故,针对长距离工作面主采煤层散热带、氧化带、窒息带进行划分和研究，同时为制定相应防火措施建立防火系统提供依据势在必行。

2.煤层自燃三带分布研究结合孙村煤矿2423工作面防灭火实际情况，对工作面采空区自燃危险区域的分布进行考察研究。

主要观测工作面过断层、生产过程中采空区、停采线等处煤层自燃危险区域。

采用在2423工作面顺槽铺设束管，利用气相色谱仪对采空区气体分布进行取样分析，研究其采空区危险区域的分布情况。

2.1 .观测目的掌握实际开采条件下采空区浮煤分布规律、氧气分布规律和漏风规律；确定采空区三带划分指标，判定采空区三带范围及动态移动规律；确定自燃危险区域及工作面最小安全推进速度；预测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；实现2423工作面煤层自燃的早期预测预报；对相似工作面的防灭火提供依据。

2.2.观测的参数采空区内CO、O2、CH4浓度以及其它有机气体的浓度、工作面日推进速度、工作面日回采率统计、顶板垮落情况描述（工作面浮煤厚度、冒落系数）、工作面供风量、温度。

2.3.观测仪表便携式O2 、CH4、CO测定仪、风速测定仪、秒表、矿用气相色谱仪。

2.4.测点位置布置①测点的布置采空区气体成份测定范围整个采空区约120米，两顺槽同时观测。

近距离煤层综采面采空区自燃“三带”范围的确定作者：梁峰来源：《科技风》2017年第04期摘要：采空区自燃“三带”划分是矿井防灭火基础工作之一。

根据井工二矿11煤21103工作面实际情况，沿采空区回风巷布置3个测点测定采空区气体成分，依据采空区氧化升温带长度，划分自燃“三带”范围，确定工作面最低推进速度，为防治采空区遗煤自燃提供科学依据，保证工作面安全回采。

关键词：极近距离煤层；采空区；自燃“三带”；确定采煤工作面采空区自燃“三带”（散热带、氧化带、窒息带）的范围是煤矿井下防灭火技术方案设计及制定的重要依据。

目前，井工二矿4#、9#煤层已回采完毕，主采11#煤层，该层煤的厚度2.75～7.47m，平均4.25m，与上覆9#煤层的层间距2.1～10.83m，平均6.6m，为近距离煤层群开采。

11#煤为自燃煤层，自燃倾向Ⅱ级，自燃发火期3～6个月。

11煤开采过程中上下两层采空区将沟通，在采空区漏风作用下极易引起采空区遗煤自燃；9#、11#煤层中间赋存不可采的10#煤，10#煤硫分高，煤层易自燃。

研究11煤综采面采空区“三带”范围，对矿井采取针对性的防灭火措施具有现实指导意义。

1 综采工作面采空区自燃影响因素分析1）煤体自燃危险倾向性。

自燃危险倾向性是煤体的本质属性和天然特征，不同种类的煤体其自燃发火期长短不同，发火期越短，说明该类煤越容易自燃。

2）氧浓度。

氧气浓度很小时，遗煤处于缺氧窒息状态，自燃困难；相反，氧浓度越大越容易为煤体自燃创造条件。

3）漏风强度。

采空区漏风强度较大时，遗煤氧化时释放出的热量将被大量风流带走，煤体温度难以继续升高；若漏风强度太小，采空区氧气浓度随之降低，遗煤同样不具备自燃的客观条件。

4）瓦斯浓度。

采空区遗煤自燃时首先进行气体挥发份燃烧，瓦斯作为可燃气体且与煤体的伴生关系，大量高浓度瓦斯可提高遗煤挥发份的浓度，为遗煤自燃创造条件。

5）工作面推进速度。

工作面不断向前回采，后方顶板垮落形成采空区，采空区内遗煤自燃发火相对时间较长，而加快工作面推进速度，可将采空区遗煤在形成自燃发火条件前甩至难以自燃的窒息带。

谢桥矿 11518工作面采空区自燃“三带”划分浓度为主摘要：为确定谢桥矿11518工作面“三带”分布规律，以实测O2要指标，浮煤厚度及漏风强度为辅助指标，将该工作面采空区自燃区域划分为散热带、氧化升温带和窒息带，并利用FLUENT 软件对自燃“三带”分布规律数值模拟进行验证，其结果与现场实测结果基本相吻合，说明可通过数值模拟与现场实测办法判定工作面采空区“三带”分布规律。

关键词：采空区；自燃；“三带”0 引言矿井火灾是煤矿五大灾害之一，极大地威胁着煤矿的安全生产和矿工生命安全，造成巨大的资源损失和环境污染。

采空区自然发火是矿井自然发火防治的重点，采空区自燃三带的划分是防范采空区自燃的重要基础。

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，能大幅度提高煤炭生产效率及产量。

但与此同时，这项技术为采空区也带来了巨大的安全隐患，遗留下大量的浮煤让采空区的自燃发火问题空前严重。

因此，确定该区域的范围对矿井工作面采空区煤自燃防控至关重要。

刘俊采用采空区预埋束管的方法分析采空区氧气浓度，从而确定采空区自燃“三带”宽度，此方法单一，不能验证结果的准确性。

白铭波利用FLUENT数值模拟对采空区自燃“三带”进行研究。

文虎通过现场测量氧浓度变化和数值模拟办法验证相结合，分析研究了煤层分层前后采空区煤自燃危险区域的变化情况。

浓度为主要指标，浮煤厚度及漏风强度作为辅助本文在前人的基础上，以实测O2指标，并利用FLUENT 软件对自燃“三带”分布规律数值模拟进行验证，测定结果的可靠性得到了有效保障。

1 工作面概况谢桥矿位于淮北平原西南部，安徽省颍上县境内，横跨颍上县和淮南市凤台县，其中心南距颍上县城20km ，东南至凤台县城约34km 。

11518工作面位于矿井一水平东一B 组采区，西起-720m 东翼B4煤层底板轨道石门，东至-720m 东二轨道石门。

工作面标高-606.5～-676.7，可采走向长1623m ，倾斜宽258.8m 。