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工作面“三带”观测技术与应用【摘要】工作面“三带”观测技术是一种对煤炭开采工作面进行全面监测的重要方法。
本文从研究背景和研究目的入手，介绍了工作面“三带”概念及特征，以及相关的观测技术和应用。
通过对观测技术的分析，揭示了其在煤炭开采过程中的优势和潜在的发展前景。
结论部分指出了工作面“三带”观测技术的重要性和推广价值，强调了其对煤炭工作面安全生产和生产效率的重要作用。
本文的研究对于提高煤炭生产的质量和效益具有重要意义，有助于指导煤炭开采行业的发展方向和技术改进，促进行业的可持续发展。
【关键词】工作面，“三带”，观测技术，应用，优势，发展前景，重要性，推广价值1. 引言1.1 研究背景工作面“三带”观测技术是煤炭开采领域中的一项重要技术，它通过对工作面岩层的变化情况进行观测和分析，可以有效地指导矿井生产作业，优化煤炭开采过程，提高煤炭开采效率。
煤炭资源是我国能源资源的重要组成部分，矿井开采是煤炭资源开发利用的重要环节。
随着煤炭资源的逐渐枯竭，煤炭开采遇到了越来越多的技术难题和挑战，如矿井深度加深、工作面地质条件复杂等。
在这种情况下，工作面“三带”观测技术应运而生，成为解决煤炭开采中地质灾害防治、安全生产等方面问题的重要手段。
深入研究和应用工作面“三带”观测技术，对于提高煤炭开采的安全性、高效性和可持续性具有重要意义。
中的内容为：工作面“三带”观测技术的重要性及应用前景。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨工作面“三带”观测技术在煤矿生产中的应用价值，通过对工作面进行“三带”观测，准确掌握煤层破坏及变形情况，提前预警煤层的失稳或冒顶等安全隐患，从而保障矿工的生命安全。
通过对“三带”观测技术的研究与探讨，进一步提高矿井生产效率，降低生产成本，增强矿井的竞争力和可持续发展能力。
本研究旨在全面了解工作面“三带”现象的产生机理及规律，优化“三带”观测技术的方法与手段，推动“三带”观测技术的创新与发展，为煤矿安全生产提供科学依据和技术支持。
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。
工作面“三带”观测技术与应用1. 引言1.1 研究背景工作面“三带”观测技术是一种用于煤矿开采过程中的地质监测技术，通过对工作面地质情况的实时观测和分析，帮助矿山管理者做出科学决策，确保矿井的安全生产。
随着矿业行业的发展和现代化技术的不断普及，工作面“三带”观测技术的重要性也越来越凸显。
研究背景部分将介绍工作面“三带”观测技术的起源和发展历程，分析其在煤矿开采中的重要作用以及现有技术的局限性。
将探讨国内外相关研究现状，总结目前学术界对该技术的认识和应用情况。
通过对研究背景的梳理，可以更好地了解工作面“三带”观测技术的研究现状和发展趋势，为后续内容的展开做好铺垫。
1.2 研究意义：工作面“三带”观测技术是煤炭开采中的重要技术之一，其研究意义主要体现在以下几个方面：工作面“三带”包括地质构造三带、煤层裂隙三带和瓦斯运移三带，对于煤炭开采的安全和高效具有重要影响。
通过对三个关键带的观测分析，可以有效地评估开采区域的地质构造特征、煤层裂隙分布和瓦斯运移规律，从而为安全开采提供依据。
工作面“三带”观测技术可为煤炭资源勘探和评价提供支撑。
通过对地质构造、煤层裂隙和瓦斯运移情况的观测，可以准确地判断煤层的厚度、赋存状况和瓦斯赋存状态，为资源勘探和评价提供可靠的依据。
工作面“三带”观测技术还可为煤矿安全生产提供技术支撑。
通过对煤矿工作面“三带”情况的观测，可以及时发现地质灾害隐患、煤层赋存异常和瓦斯积聚情况，为煤矿的安全生产提供可靠的技术支持。
2. 正文2.1 工作面“三带”观测技术概述工作面“三带”观测技术是指通过对地质构造、煤层裂隙和瓦斯运移三个方面的观测和分析，来全面了解煤矿工作面周围的地质条件和矿井安全隐患，为矿山生产提供科学依据和技术支持。
工作面“三带”观测技术主要包括地质构造观测、煤层裂隙观测和瓦斯运移观测三个方面。
地质构造观测主要通过地质测量仪器和设备，对工作面附近的构造特征进行详细的调查和记录，以揭示地层的变化和构造裂隙的分布情况。
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。
工作面“三带”观测技术与应用随着煤炭采矿技术的不断发展和进步，工作面的安全和生产效率越来越受到重视。
在煤矿开采过程中，工作面“三带”观测技术被广泛应用，以确保工作面的安全稳定和高效开采。
本文将就工作面“三带”观测技术与应用进行介绍和分析。
一、工作面“三带”概念及意义工作面“三带”是指工作面煤层的顶板、底板和煤层本身。
工作面“三带”观测技术是通过对工作面煤层、顶板和底板的状态进行监测，实时获取相关数据，用以指导采煤工作和工作面支护，以确保工作面的安全生产。
工作面“三带”观测技术的应用，可以有效地预防煤矿事故的发生，保障矿工的生命财产安全，提高煤矿生产的效率和质量。
二、工作面“三带”观测技术方法1. 顶板监测技术顶板监测技术是指通过钻孔、地质雷达、激光雷达等手段对工作面顶板进行监测。
顶板的稳定性对采煤工作和工作面支护起着至关重要的作用，因此顶板监测技术对于发现顶板裂隙、节理和夹层等问题具有重要意义。
通过顶板监测技术获取的数据，可以用于制定支护方案，指导采煤工作的进行，减少煤层顶板事故的发生。
1. 某煤矿采煤工作面顶板监测某煤矿的采煤工作面在采煤过程中，顶板出现了裂隙和坍塌的现象，为了及时发现问题并采取相应措施，煤矿使用了钻孔顶板监测技术，通过定期对顶板进行钻孔监测，实时获取顶板裂隙和变形等数据。
通过监测数据的分析，及时制定了相应的支护措施，有效地解决了顶板裂隙和坍塌问题，保障了工作面的安全生产。
四、结语工作面“三带”观测技术是煤矿安全生产的重要手段之一，对于工作面的安全稳定和高效开采起着至关重要的作用。
随着科技的不断进步和创新，工作面“三带”观测技术的应用也在不断完善和提高。
相信在不久的将来，工作面“三带”观测技术将更加智能化、精准化和高效化，为煤矿安全生产贡献更大的力量。
希望广大煤矿企业能够重视工作面“三带”观测技术的应用，加强科技创新，不断提升安全生产水平，为煤矿安全生产做出更大的贡献。
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。
工作面“三带”观测技术与应用随着煤炭资源的逐渐枯竭，煤炭采煤工作面的稳定和安全已成为煤矿企业迫切面临的问题。
作为煤矿生产中的一个重要环节，工作面的观测和监测是确保采煤工作面稳定性和安全性的关键。
近年来，工作面“三带”观测技术逐渐成为矿山工作者关注和研究的热点，其应用在提高工作面安全监测水平和促进采煤工作面的持续稳定生产方面具有重要意义。
本文将介绍工作面“三带”观测技术的基本概念、原理和应用，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
一、工作面“三带”观测技术的基本概念工作面“三带”是指煤层的上部带、煤层和下部带。
上部带主要是指覆岩带、北、南侧巷道变形情况等情况。
煤层是指煤层岩体，下部带主要是指底板带等情况。
通过对工作面“三带”进行观测和监测，可以发现工作面附近的构造和地层变形情况，及时发现矿压和煤与岩层运动的异常情况，提前预警和采取措施，以确保工作面的安全性。
二、工作面“三带”观测技术的原理工作面“三带”观测技术的原理主要是通过地质雷达、全站仪、测量仪器和传感器等设备对工作面“三带”进行实时、动态地观测和监测。
地质雷达可以实现对地下构造和地层的动态实时成像，全站仪可以实现对工作面各个位置的高精度定位，测量仪器和传感器可以实现对地表和地下变形的实时监测。
通过对这些数据的采集和分析，可以实现对工作面“三带”变形情况的高精度、全方位的监测，及时预警和提醒，确保工作面的安全和稳定。
三、工作面“三带”观测技术的应用1. 煤层资源调查工作面“三带”观测技术可以应用在煤层资源调查中，通过对煤层的上部带、煤层和下部带进行立体三维成像，可以获取到煤层的构造和地层情况，为煤层的合理开采提供科学依据。
2. 采煤工作面稳定性监测在采煤工作面的开采过程中，地质条件和矿压等因素的变化会对工作面的稳定性产生影响。
工作面“三带”观测技术可以实现对地表和地下变形情况的实时监测，及时发现工作面稳定性问题，为工作面的安全生产提供保障。
3. 矿压和顶板坍塌预警工作面“三带”观测技术可以实现对矿压和顶板坍塌等突发灾害的实时监测和预警。
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。
工作面“三带”观测技术与应用【摘要】工作面“三带”是煤矿工作面中的重要地质结构，对矿井的安全生产具有重要意义。
本文首先介绍了工作面“三带”观测技术的原理，包括地质雷达、面测仪等技术的应用。
接着详细介绍了工作面“三带”观测技术的方法和应用案例，阐述了其在地质构造分析、地质灾害预警等方面的重要作用。
列举了工作面“三带”观测技术的优势，包括快速高效、精准可靠等优点。
展望了工作面“三带”观测技术的未来发展方向，指出其在矿山安全生产中的广阔前景。
总结指出，工作面“三带”观测技术将成为煤矿工程中的重要技术手段，助力煤矿生产的安全与高效。
【关键词】关键词：工作面、三带观测技术、研究背景、研究意义、原理、方法、应用案例、优势、展望、前景、总结。
1. 引言1.1 研究背景研究背景：在煤矿生产中，工作面的稳定性一直是一个重要的问题。
传统的工作面观测方法往往无法全面有效地评估工作面的情况，容易导致事故的发生。
为了提高工作面的安全性和效率，研究者们在过去几年中逐渐将目光转向了工作面“三带”观测技术。
工作面“三带”观测技术是一种综合利用地质勘探、地面监测和遥感技术的方法，通过对工作面顶板、底板和煤层进行全面观测和分析，以实现对工作面的综合评估。
随着煤矿产业的不断发展和对工作面安全的日益重视，工作面“三带”观测技术正逐渐成为研究的热点。
通过对工作面地质情况进行全面观测和分析，可以及时发现潜在的安全隐患，提高工作面的稳定性和生产效率。
研究工作面“三带”观测技术的原理、方法和应用具有重要的现实意义和实践价值。
1.2 研究意义工作面“三带”观测技术具有重要的研究意义。
通过对工作面“三带”进行观测，可以帮助提高矿山生产效率，确保矿石开采的顺利进行。
工作面“三带”观测技术可以帮助研究人员更好地了解矿山地质结构、矿体赋存规律和矿床成矿机制，为矿山开采和资源勘查提供重要参考。
工作面“三带”观测技术还可以为矿山安全生产提供关键技术支持，帮助预防和减少矿山地质灾害的发生。
工作面“三带”观测技术与应用
工作面“三带”观测技术是指对煤矿工作面进行综合观测，将矿井内部的“巷道带”、“采区带”和“掘进带”分别进行观察，以确定煤矿的安全生产状况，并及时采取控制措施，防止事故的发生。
其中，“巷道带”是指煤矿井巷内部的区域，包括巷道、风井、主回水巷等，主要是
为煤矿人员提供通行便利和排放有害气体。
通过对巷道带进行观测，可以发现巷道支护存
在问题、气体浓度高等问题，并及时采取补救措施。
“采区带”是指煤矿井下开采煤矿的区域，包括开采层和采煤面等。
通过对采区带进
行观测，可以判断煤岩结构的稳定性，及时采取支护措施，保障煤矿采煤作业的有效性和
安全性。
“掘进带”是指煤矿井内部的掘进开挖区域，包括通风巷、放顶巷等。
通过对掘进带
进行观测，可以发现煤岩结构的变化，以及可能出现的坍塌、滑移等安全问题。
及时采取
针对性措施，保障工人的安全和煤矿的生产。
工作面“三带”观测技术的应用，使得煤矿工作面的安全控制更加系统和科学。
通过
对工作面进行全方位、三维、实时的监测和分析，有助于煤矿企业及时预警和处理遇到的
各种风险和问题，保障煤炭生产的顺利进行，对煤矿产业展开起到极为重要的保障作用。
综上所述，工作面“三带”观测技术是一种先进、实用的成套技术。
”三带”观测技
术的应用，不仅是安全生产的必要措施，也是提高煤炭生产效率的重要手段。
工作面“三带”观测技术与应用
工作面“三带”观测技术是指通过采用地下水文观测点、充填体安装测斜仪和覆岩帮
应力观测技术，对工作面进行地下水位、岩体运移和覆岩帮应力进行实时监测与控制的一
种方法。
该技术广泛应用于煤矿、金属矿山和地下工程等地下开采作业的监测与控制。
地下水位观测是工作面“三带”观测技术的重要组成部分。
通过安装地下水位测量设备，可以实时掌握工作面区域地下水位的变化情况。
准确测量工作面进尺过程中地下水位
的变化，可以及时判断地下水涌出和突水的风险，为水文地质灾害的防治提供重要依据。
测斜仪安装在充填体内部，可以测量充填体的变形情况，及时掌握其稳定性。
通过测
斜仪，可以监测到充填体变形的实时数据，并进行数据分析和对比，判断充填体的运动趋
势和稳定性。
对于充填体运动过程中的异常变形情况，可以及时采取措施进行调整和修复，保证工作面周围的采掘安全。
覆岩帮应力观测是指通过安装应力传感器在岩体中测量应力的一种方法。
覆岩帮应力
观测可以实时了解覆岩帮的应力状态，判断其稳定性。
当应力变化过大时，可以及时采取
相应的措施，如加强支护措施，防止岩体崩落，保护工作面的采掘安全。
工作面“三带”观测技术的应用具有重要的意义。
它可以为工作面的监测与控制提供
重要的数据支持，及时预警地质灾害的发生，并采取相应措施进行防治。
工作面“三带”
观测技术还可以提高煤矿和矿山的采矿效率和安全性，有效降低事故风险，保障矿山生产
的持续进行。
工作面“三带”观测技术与应用
工作面“三带”观测是煤矿安全监测的重要手段之一，主要包括采掘预报带、煤层底板变形带和煤层上覆岩层应力带。
这些带是煤矿工作面在采掘过程中产生的变形和应力的区域，对于煤矿安全生产起着重要的保障作用。
本文将介绍工作面“三带”观测的技术和应用。
一、采掘预报带观测
采掘预报带又称为锯齿区，是矿井采掘过程中形成的一种特殊地带。
它是指在采掘工作面两侧，岩石应力平衡状态下富有活动性的一段地带。
采掘预报带观测技术主要包括地质背景调查、工作面区域划分、地面测量、地下测量、灾害预警等。
通过对采掘预报带的观测，能够及时发现煤壁失稳、顶板长期变形、地裂缝等地质灾害，提前采取措施加以处理，保障煤矿生产的安全。
二、煤层底板变形带观测
煤层底板变形带是指工作面下方在采掘过程中造成的煤层底板变形的区域。
主要包括煤层下沉带、煤层挤压带、煤层断裂带等。
煤层底板变形带的观测技术主要包括煤层底板变形监测、注浆加固监测、裂隙水动力学监测等。
通过对煤层底板变形带的观测，能够及时发现地质灾害的长期变化趋势，针对性地进行矿井支护和加固，保障煤矿安全生产。
三、煤层上覆岩层应力带观测
煤层上覆岩层应力带是指工作面上方在采掘过程中因应力调整和岩层塌落而形成的地带。
主要包括围岩破碎带、煤层上伸带、岩层滑移带等。
煤层上覆岩层应力带的观测技术主要包括应力监测、应力场演化预报、岩层破断演化预测等。
通过对煤层上覆岩层应力带的观测，能够及时发现岩层的破断、滑移等地质灾害，为煤矿生产安全提供科学依据。
工作面“三带”观测技术与应用工作面“三带”是指煤矿工作面上呈现出的覆岩结构中的三种主要构造带：煤层带、夹石带和顶板带。
工作面“三带”观测技术与应用是指利用现代化的测量技术和仪器设备，对工作面上的三种构造带进行精准观测和分析，为煤矿生产提供重要的技术支持。
1. 测量仪器设备工作面“三带”观测技术需要使用一系列专业的测量仪器设备，包括全站仪、激光测距仪、GPS定位仪等。
这些仪器设备可以实现对工作面上各种构造带的精准测量和高精度的数据采集。
2. 数据采集与处理通过测量仪器设备采集到的数据，可以借助专业的测绘软件进行处理和分析，在电脑上生成工作面“三带”分布图、立体图和数字模型等，为后续矿山生产提供可靠的数据支持。
3. 定点观测工作面“三带”观测需要对煤层带、夹石带和顶板带进行定点观测，通过多次测量和比较，可以发现覆岩结构的变化规律和趋势，为煤矿生产提供重要的参考依据。
二、工作面“三带”观测应用1. 安全生产工作面“三带”观测技术可以为矿山安全生产提供重要的支持。
通过对煤层带、夹石带和顶板带的观测与分析，可以及时掌握煤层的赋存状况和变化规律，为煤矿生产提供安全可靠的条件。
2. 防治地质灾害地质灾害是煤矿生产中面临的重要问题。
工作面“三带”观测技术可以及时、精确地发现煤层带、夹石带和顶板带中的地质变化，为防治地质灾害提供重要的技术支持。
1. 数字化随着信息技术的发展和应用，工作面“三带”观测技术将向数字化方向发展。
通过数字化技术的应用，可以实现对工作面“三带”数据的高效采集、存储、处理和传输，提高数据的利用效率和精确度。
工作面“三带”观测技术与应用是矿山生产中的重要技术领域，其发展对提高矿山生产效率、确保安全生产和防治地质灾害具有重要意义。
随着信息技术和智能化技术的不断发展，相信工作面“三带”观测技术将不断完善和创新，为煤矿生产提供更加先进、可靠的技术支持。
㊀㊀收稿日期:２０１９－０４－１９㊀㊀作者简介:宋晓林(１９８２－)ꎬ工程师ꎬ陕西正通煤业有限责任公司副经理ꎮ综放工作面采空区 三带 分布规律探析宋晓林㊀王广阔(陕西正通煤业有限责任公司ꎬ陕西咸阳７１３６００)㊀㊀摘㊀要:为了准确掌握综采面开采过后采空区内发火情况ꎬ依据山东某矿综放工作面实际情况ꎬ运用监测监控的方法对采空区 三带 进行合理划分ꎬ并针对区域划分提出防治措施ꎮ关键词:综放面ꎻ 三带 划分ꎻ监测监控中图分类号:Ｆ４０６.３ꎻＴＤ７５２.２㊀㊀文献标志码:Ｂ㊀㊀文章编号:１００８－０１５５(２０１９)０８－０１００－０２据不完全统计ꎬ我国煤矿有约４０％的矿井采空区具有潜在的煤层发火危险ꎮ综采放顶煤工艺使采空区后部有大量浮煤残留ꎬ导致后部采空区在漏风的情况下极易发生自燃ꎮ本文针对山东某矿进行详细测定ꎬ对采空区进行 三带 划分ꎬ并提出防治措施ꎮ１采空区 三带 划分依据针对采空区煤的氧化特点ꎬ根据氧化程度ꎬ采空区 三带 划分有三种方法:按照采空区内漏风风速的大小划分㊁采空区氧浓度含量划分及根据温度的梯度变化划分ꎮ１.１按采空区内漏风风速划分以工作面向采空区内部漏风的风速大小作为判断三带的标准ꎬ将风速大于０.２４ｍ/ｍｉｎ的区域划分为散热带ꎻ风速０.１ｍ/ｍｉｎ~０.２４ｍ/ｍｉｎ的区域划分为采空区氧化带ꎻ将内部风速小于０.１ｍ/ｍｉｎ的区域划分为窒息带ꎮ该方法多用于理论计算ꎬ现场实测时很难测得采空区实际漏风强度ꎬ即使克服困难进行数据测定ꎬ所测结果也不准确ꎬ因此该方法很难对采空区进行准确划分ꎮ１.２按采空区氧浓度划分由于距离采空区向内２０ｍ范围受漏风量较大的影响ꎬ供养浓度大于１８％ꎬ但经过氧化后产生的热量非常容易被漏风带走ꎬ不易积聚在该区域ꎬ于是将氧气浓度大于１８％的区域划分为散热带ꎻ由此向采空区内延伸ꎬ漏风量较小ꎬ氧气浓度范围主要保持在１０％~１８％ꎬ氧化产生的热量不易被风流带走ꎬ具有自然发火的可能性ꎬ将该区域范围划分为氧化带ꎻ再向采空区内部进行延伸ꎬ漏风量最小ꎬ导致氧浓度低于１０％ꎬ遗煤不易氧化产生热量ꎬ一般无自然发火可能ꎬ因此将氧气浓度小于１０％的区域划分为窒息带ꎮ１.３按采空区温度划分依据采空区内遗煤产生的热量导致温度上升速度和变化梯度进行划分ꎬ由于散热带内风速较大ꎬ导致遗煤虽然温升速度很快ꎬ但很容易被风流带走ꎬ不易储存热量ꎬ温度梯度在该区域呈下降趋势ꎻ氧化带内风量减少且氧气充足ꎬ温度呈上升趋势且温度梯度上升比较平稳ꎬ使该区域具备了储存热量的条件ꎻ窒息带内基本没有风量带来的氧气ꎬ所以温度和氧含量存在急剧下降趋势ꎬ此时温度梯度呈负值变化ꎮ２工作面概况及 三带 监测方案２.１工作面概况３下１００５综放工作面位于采区中部ꎬ开采标高－９４０ｍ~－９８５ｍꎬ主采３下煤层ꎬ煤层厚度４.３０ｍ~６.９０ｍꎬ平均煤厚５.７ｍꎬ采用走向长壁后退式全部垮落采煤法ꎮ该综放工作面走向长度１１０ｍꎬ采煤高度２.５ｍꎬ放顶煤高度３.０ｍꎬ采高比１ʒ１.２ꎬ根据支架型号的选择ꎬ液压支架放顶煤步距０.８ｍꎮ工作面所处煤层的结构相对较简单ꎬ根据相关资料和鉴定ꎬ该采区煤层自燃倾向性等级为Ⅰ类ꎬ危险性较小ꎬ但是由于开采深度的增加受低温影响较大ꎬ无疑增大了采空区自然发火的可能性ꎮ２.２ 三带 测量方案在工作面进行 三带 观测ꎬ采煤过程中在巷道内埋设温度传感器ꎬ随着工作面的推进采集与检测采空区内温度和气体ꎬ分别在工作面两巷内布置２条管路ꎬ均安设温度传感器和采集采空区气体的束管装置ꎮ随着工作面的推进ꎬ传感器将埋入采空区ꎬ通过每天传感器读取的数据和采集采空区内的气体来判断采空区内遗煤的氧化情况ꎮ工作面正常推进期间ꎬ在每天的同一时间段对１号㊁２号测点温度和气体进行数据采集ꎬ并记录采集温度㊁气体含量及工作面推进长度大小ꎮ３监测结果分析３.１温度分析从图１可以看出ꎬ从监测初期到监测结束ꎬ采空区内温度上升幅度不大ꎬ１号点升高９.１ħꎬ２号点升高３.２ħꎮ观测初期ꎬ１号测点温度比２号测点低ꎬ主要是因为１号测点位于进风巷道附近ꎬ新鲜风流温度相对较低ꎬ工作面推进６.５ｍ时ꎬ温度传感器仍未埋入采空区冒落的煤与矸石下ꎬ充分暴露于进风风流中ꎬ因此所测温度接近新鲜风流温度ꎻ２号测点位于回风巷道隅角ꎬ同样在推进６.５ｍ时也未埋入采空区内部ꎬ通过实测工作面隅００１角处生产期间的温度可知ꎬ２号点在６.５ｍ时的温度为回风隅角环境原始温度ꎮ随着工作面向前推进ꎬ各测点所测温度均有升高ꎬ其中１号点在埋入９.６ｍ时ꎬ相对前次所测温度温升超过１ħꎬ但相邻两次观测结果的温差又不超过１ħꎮ２号点温度变化明显相反ꎬ在埋入采空区９.５ｍ后ꎬ温度不升反降ꎬ造成这种现象的原因是２号点最初所测温度是回风隅角外部的原始温度ꎬ当温度测点埋入采空区矸石后ꎬ外部环境温度对测点影响变小ꎬ但每天的温升仍小于１ħꎮ由温度测量结果可以看出ꎬ观测期间采空区内的遗煤氧化程度相对较弱ꎬ不符合判定采空区自燃 三带 分布的指标依据ꎬ温度变化受围岩及环境温度的影响较大ꎮ所以ꎬ温度可以作为辅助指标进行 三带 划分判定ꎬ氧气指标作为主要判定指标ꎮ图１㊀温度测定分析３.２氧气浓度分析图２㊀指标气体测定分析(１)随着工作面的推进ꎬ１号测点不断向采空区深部移动ꎬ０~７０ｍ范围氧气浓度大于１８％ꎬ７０ｍ~９０ｍ范围氧气浓度介于１８％~１０％之间ꎬ９０ｍ后氧气浓度最终低于１０％ꎮＣＯ浓度在氧气浓度平稳下降阶段一直处于上升状态ꎬ这反映了遗煤氧化的宏观过程ꎬ但ＣＯ浓度上升过程中出现高低起伏现象ꎬ这与采空区漏风强度大小是相关的ꎬ６５ｍ~８５ｍ之间ꎬＣＯ浓度有一个急剧增加的过程ꎬ说明氧化程度变大ꎮ８５ｍ后ꎬ随着氧气浓度的急剧下降ꎬＣＯ浓度也急剧减小ꎬ说明采空区已经压实ꎬ已没有较大的漏风ꎬ氧气浓度急剧下降是由于煤的氧化消耗作用ꎬ当低于１０％之后ꎬ氧化开始减弱ꎬＣＯ产生量也随之下降ꎮ(２)随着工作面的推进ꎬ２号测点不断向采空区深部移动ꎬ在０~７８ｍ范围氧气浓度大于１８％ꎬ７８ｍ~９５ｍ范围氧气浓度介于１８％~１０％之间ꎬ９５ｍ后氧气浓度最终低于１０％ꎮＣＯ浓度在０~４５ｍ范围内上升比较缓慢ꎬ４５ｍ~８５ｍ范围上升幅度增大ꎬ说明氧化强度增大ꎬ但此时对应的氧气浓度却下降缓慢ꎬ说明仍处于大量漏风状态下ꎮ８５ｍ后ꎬ氧气浓度开始急剧下降ꎬＣＯ浓度也随之急剧减小ꎬ说明采空区已经压实ꎬ已没有较大的漏风ꎮ３.３ 三带 范围的划分由以上温度和气体的测定结果可知ꎬ３下１０７工作面采空区氧化带范围较小ꎬ宽度在１５ｍ~４０ｍ之间ꎮ在进风巷隅角附近ꎬ虽然采空区施工有艾格劳尼墙ꎬ但由于存在一小部分 带采 ꎬ改变了采空区的漏风路线ꎬ大大减弱了艾格劳尼墙的防漏风作用ꎮ由数据分析可知ꎬ进风顺槽采空区漏风相当严重ꎬ使测点监控范围内氧气浓度在较长时期内处于较高浓度ꎬ造成进风一侧散热带长度增大ꎮ回风侧由于采空区漏风风流的存在ꎬ使氧化带加长ꎮ从整体情况看ꎬ氧化带宽度从进风一侧到回风侧逐渐变宽ꎮ对该工作面采空区自燃 三带 进行划分:０~４５ｍ区域为散热带ꎬ４５ｍ~８５ｍ区域为氧化升温带ꎬ８５ｍ以内区域为窒息带ꎮ４主要措施(１)工作面正常开采期间ꎬ在进风巷道和回风巷道的隅角处进行防漏风措施处理ꎬ防止大量进风向采空区渗透并保证工作面的正常供风ꎮ(２)提高采煤面回采速度ꎬ回采过程保持均匀速度ꎬ以有效缩短氧化带的氧化时间ꎮ(３)工作面停采撤面期间ꎬ在保证瓦斯不超限的情况下ꎬ减少采面供风量ꎬ封闭前应向采空区先注浆ꎬ再注入惰气ꎮ５结论根据对工作面采空区内的温度和气体实时监测监控得出的工作面采空区 三带 的划分范围ꎬ该矿井由于采空区遗煤发生自燃的概率较小ꎬ主要措施应以预防为主ꎮ参考文献:[１]史全林ꎬ等.布尔台煤矿４２煤层自然发火规律及防治技术研究[Ｊ].煤炭工程ꎬ２０１６ꎬ(８):６８－７３.[２]李建华ꎬ等.深井高地温综放面煤自燃综合防治技术[Ｊ].能源技术与管理ꎬ２０１５ꎬ(１):８０.(责任编辑:张春玲)１０１。
崔木煤矿21301综放工作面采空区
自燃“三带”观测分析
陕西省彬县煤炭有限责任公司救护队戚海博
内容提要:通过沿综放工作面全面布点测定方法，对采空区气体成分进行分析，得出崔木煤矿21301综放工作面气样参数。
并结合采空区煤炭自燃理论确定综放工作面采空区自燃“三带”的分布范围，从而为预防采空区煤炭自燃提供科学依据。
关键词：综放工作面采空区自燃“三带”气体成分崔木煤矿位于陕西省宝鸡市麟游县崔木镇北王村。
南至西安155Km，彬县——麟游（崔木）市际公路及崔木——甘肃邵寨省际公路横穿矿区中部，西侧由S306省道向西至陈仓与陇海铁路相接。
煤系地层为中生代煤系早中侏罗世延安组，矿井煤层条件赋存简单，可采、局部可采煤层有2层，可采总厚度12.31～34.2m，主采煤层为3煤层，占全矿井可采储量的60.11%，平均厚度16.89m。
崔木煤矿为高瓦斯矿井，初期采用中央并列抽出式通风，煤尘爆炸指数为31.9%，有爆炸危险，煤层自燃发火期为3～5个月，最短为25d。
采用综采放顶煤技术，在开采过程中存在采空区遗煤自燃发火问题。
为掌握容易自燃厚煤层采空区煤炭自燃发火特性，保证工作面的安全回采，对21301综放工作面进行了采空区气体成分的测定分析，进而确定采空区自燃“三带”的范围，形成合理的预防采空区煤炭自燃的综合防灭火技术。
1 21301综放工作面概况
21301综放工作面走向可采长度964m，倾斜长度204m，煤层
倾角3～6°，煤层灰分14.27%，挥发分34.95%，煤尘具有强爆炸性，属I类容易自燃煤层；煤层最大厚度24.92m，最小6.52m，平均14.09m，割煤高度为3.8m，放顶煤高度8.2m，采放比1:2.15。
2 采空区自燃“三带”观测的方法和测点的布置
采空区自燃“三带”观测的主要内容是要确定出自然带的范围，采用的方法是在采空区预埋束管检测采空区内气体成分随工作面推进度变化情况，并根据煤炭氧化的临界氧气浓度确定出不自燃带、自燃带与窒息带的范围。
21301综放面平均长度204m，整个工作面共136个支架，由于现场条件的限制，在工作面支架后部采空区侧倾向、上隅角共设5个测点，将束管接到21301工作面回风巷内，进行人工采样，并将所采气样送到地面分析室，利用色谱监测系统进行气体成分分析。
所设5个测点如图1所示。
各测点位置如下：
图1 工作面测点布置图
5#测点设置在10号支架后部，距离进风顺槽18m，4#测点设置在36号支架后部，距离5#测点39m，3#测点设置在70号支架后部，距离4#测点51m，2#测点设置在106号支架后部，距离3#测点54m，1#测点设置在上隅角，距离2#测点46m。
3采空区气体成分变化实测分析
根据现场实测，我们可以得到崔木煤矿21301综放工作面采空区的气体成分实测数据，从而对实测数据进行分析研究。
3.1采空区氧气浓度实测分析
由现场实测可知21301工作面采空区O2浓度的实测结果如表1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O2浓度，用O2浓度来划分采空区煤炭氧化自燃“三带”是可靠的。
表1 采空区各测点O2浓度变化实测结果
分析表1所反应的崔木煤矿21301工作面采空区氧气浓度变化
实测结果可知：①当工作面推进13～16m后，O2浓度开始迅速减少。
这是由于煤层顶板垮落，岩块充填采空区，使采空区漏风减少。
②各测点氧气浓度下降的趋势为：靠回风侧1#测点下降较快，靠近进风侧5#较慢。
说明21301工作面采空区中部靠近进风侧漏风较大，回风侧较小。
③以O2浓度为15%作为不燃带与自燃带的分界线时，各测点距工作面煤壁的距离相应为：1# 15m，2# 13.8m,3# 13.5m，4# 13m, 5# 16m。
④各测点在距工作面煤壁距离超过80.54m后，O2浓度都下降到5%以下的窒息浓度而进入自燃惰化区域。
各测点进入惰化区域的顺序为：1# 60.5m、2# 60m、3#81m 、4# 76m、5# 80m。
3.2采空区其他气体变化实测分析
对其它气体的实测结果进行分析可知：CO、CO2的实测显示在距工作面煤壁30-67m的范围内氧化剧烈，且30m左右最严重，超过80m之后各点都已降到很低水平，其中3#、4#测点CO浓度已经降到零，上隅角由于采用局部通风机压入式通风，1#处CO始终存在。
根据崔木煤矿气体分析得知，当CO浓度达到100PPm时，煤炭开始进入加速氧化放热阶段；C2H4气体在温度上升到80℃以上时，煤中释放出该气体，在检测过程中只偶尔出现两到三次，很快就被注氮给惰化降温处理了。
崔木煤矿为高瓦斯矿井，21301工作面绝对瓦斯涌出量为33.41m3/min。
工作面采空区实测各测点甲烷浓度较高，大都在5～12%之间，其中靠进风侧的5#测点最低，平均浓度为3.7%。
2#、3#、4#、5#测点在80m左右出现一波峰，最高瓦斯浓度达21.64%。
4 采空区自燃“三带”的确定
采空区自燃“三带”的划分，到目前为止国内外尚无统一的指标参数。
但总的说来有3种划分指标：采空区漏风风速、采空区O2浓度以及采空区温度。
其中以采空区O2浓度为划分标准的方法是目前在工程实践应用中最为广泛，也是最有效的实测方法。
根据崔木煤矿21301煤层属于气煤，容易自燃厚煤层，自燃发火期短的特点及参考国内外的一些划分依据，采空区按氧气浓度划分煤炭氧化自燃“三带”的指标参数采用：不然带O2＞15%；自燃带15%＞O2＞5%；窒息带O2＜5%。
因此，根据表1从O2浓度的变化规律分析我们可以得出21301综放工作面采空区自燃“三带”的范围是从工作面煤壁向采空区的距离：不然带＜13～16m,自燃带16～80m，窒息带＞81m。
采空区自燃“三带”范围如图2所示。
21301工作面开采煤层较软，地质构造较发育，采后顶板垮落压实采空区，减少采空区漏风。
但自燃带的宽度较长，最大为65m，因此回采过程中必须加强向采空区自燃带注氮等防灭火措施。
以上分析结果仅适用于21301工作面，当工作面开采条件发生变化时，需另进行相应的测定。
5结论
①21301综放工作面采空区自燃“三带”的范围为：不然带＜13～16m，自燃带16～81m，窒息带＞81m。
②采空区为“一进一回”的漏风形式，进风侧采空区漏风范围较大，即采空区回风侧惰化区比进风侧早。
③从采空区各种气体分析可以得知，各测点距工作面煤壁13～16m左右和60～80m处，气体都出现波峰，说明在此附近，有自热氧化的发生。
④综放工作面月推进速度只要＞97m，就不会发生自燃现象，因发火期为3～5个月，最短为25d。
⑤影响工作面自燃发火的主要因素是推进度和采空区的自然风速分布。
因此应加快工作面推进，重视对上下隅角进行封堵处理。
