厚煤层综采工作面采空区自燃发火“三带”研究

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　科技・探索・争鸣　

厚煤层综采工作面采空区自燃发火“三带”研究　

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１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　

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“ｉ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ｌｌ＿２ｌ。　

１工作面概况　

试验　作面１　１　１３０４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．—　作面煤厚Ｉ．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４ｏ￣２１。，平均倾　

角为１３。：　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“二三带”划分依据　

目前划分“三带”的指标主要有ｌ一种：　

（１）采空区漏风风速ｖ，即Ｖ＞Ｏ．９ｍ／ｓ为散热带；１．２≥Ｖ／＞０．０２ｎｄ　

ｍｉｎ为自燃带：Ｖ＜Ｏ．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：　

ｆ３）Ｎ度升高速率　在较长的一段时间内采空区遗煤温升速度ｌ￣Ｃ／　

ｄ．则为自燃带　

根据采空区漏风与氧气浓度的大小．可将采空区的煤炭氧化自燃　

区域划分为ｌ一个带．即采空区煤炭氧化自燃“三带”，第一带为不自燃　

带．这个带氧气充足．漏风流速大，有氧化但无蓄热条件，氧化的热量　

被漏风带走　第二带为自燃带．由于采空区上覆岩层的冒落与逐渐压　

实，采空区漏风减少，这是既有充足的供氧条件，又有良好的蓄热环　

境．故煤炭最易于自然。第三带为窒息带，在自燃带之后，采空区冒落　

的岩石不断被压实．氧气浓度下降到８～１０％以下的窒息浓度。在自燃　

带已自燃的煤炭到了窒息带也因氧气浓度的减少而窒息熄灭。　

本次试验主要根据采空区氧浓度结合温度变化情况分析确定采　

空区煤白燃”三带”　

２．２观测点的布置　

本次试验采用真空抽气法和热电偶测定法，考虑到现场实际情　

况，采用试验现场埋管（束管采样器），通过束管抽取采空区气样，应用　

气相色谱仪分析．得出采空区气体浓度变化规律，并通过埋设的温度　

探头测定采空区温度变化情况．从而研究分析出采空区自热变化与分　

布规律．确定综采丁作面自燃“三带”的分布范围。在＿Ｔ作面风、机巷同　

时布置采集气体的束管和观测遗煤温度的热电偶，上、下风巷中分别　

布置　

３采空区实测数据结果分析　

３．１采空区氧气浓度变化　

根据采空区氧气浓度实测结果的分析可以得出：　

（１）随着丁＝作面的推进，采空区内氧气浓度逐渐下降，进风侧从距　

工作面２０ｍ后．回风侧从距工作面１２ｍ后开始氧气浓度开始有明显　的下降趋势，进风侧的氧气浓度下降的比回风侧更缓慢，这是由于进　

风侧受到进风巷的通风动压惯性作用．所以氧浓度下降的比较缓慢　

（２）若采用氧气浓度进行划分　以氧气浓度２０％作为散热带和氧　

化带的临界浓度．以１０％作为氧化带和窒息带的Ｉ临界浓度。从进风侧　

氧气浓度分布图２中粗线可以看出．氧气浓度为２０％的位置处在距工　

作面２０ｍ处．氧气浓度为１０％的位置处在距工作面１０５ｍ处：从回风　

侧氧气浓度分布图３中粗线可以看出．氧气浓度为２０％的位置处在距　

工作面１２ｍ处．氧气浓度为１０％的位置处在距工作面９５ｍ处。　

（３）从以上分析可得．若以氧浓度作为“三带”划分标准，进风侧氧　

化带的位置为距工作面２０～１０５ｍ．回风侧氧化带的位置为距工作面　

１２￣９５ｍ。　３．２采空区温度变化　根据ｌ　１　１３０４工作面采空区温度实测数据分析：　

（１）从温度曲线分析可得，随着工作面的推进，进风侧的各测点的　

温度一直在３１．０～４０．ＯＯＣ之间徘徊，最高温度３９．７２ＯＣ。回风侧温度一直　

在３３．Ｏ～４３．Ｏ℃之间．最高温度４２．２Ｏ℃　上风侧温度略高于下风侧。　

（２）从进风侧各测点的温度分布图４可知，在距工作面２０ｍ采空　

区范围内．平均温度较低．不超过３４℃．并变化缓慢，这说明在这范围　

内漏风大．采空区处于漏风范围．遗煤氧化缓慢，采空区处于不燃带；　

在距工作面２０～８０ｍ采空区范围内．随着工作面的推进．采空区温度　

逐渐升高．并且升高速度加快，说明煤炭发生氧化升温，进入自燃带。　

当采空区达到８０ｍ以后．采空区温度随工作面向前推进．温度开始略　

有下降的趋势．说明煤氧化速度明显下降，进入窒息带。这与进风侧氧　

气浓度的分布判断采空区内“三带”的分布基本吻合　

（３）从回风侧各测点的温度分布图５可知，在距工作面ｌＯｒｅ采空　

区范围内，平均温度较低，不超过３５ＯＣ，并变化缓慢，这说明在这范围　

内漏风大．温度不容易聚集；在距工作面１０～７０ｍ采空区范围内，随着　

工作面的推进．采空区平均温度逐渐升高．采空区遗煤处于氧化升温　

阶段。当采空区达到７０ｍ以后，采空区温度基本不变，然后开始下降，　

说明采空区逐渐进入压实带．进入窒息阶段　这与回风侧氧气浓度分　

布判断采空区内“三带”的分布基本吻合　

３．３采空区煤自燃实测“三带”分布　

１１１３０４工作面煤自燃实测“三带”主要按照采空区氧浓度变化规　

律进行划分．划分依据为：氧气浓度分别以２０％作为散热带和氧化带　

的临界浓度．以１０％作为氧化带和窒息带的临界浓度，并结合考虑采　

空区温度的变化规律．得到该工作面进、回风侧煤自燃“三带”范围如　

表ｌ所示　

表１　１　１　１３０４工作面采空区煤自燃实测“三带”范围　

自燃带（ｍ）　１　窒息带（ｍ）　

２０—８０一ｌ１０　＞８０一ｌ１０　

１０—１５—７０—９５　＞７０￣９５　

４结论　

（１）通过实测采空区内氧浓度、温度的分布规律，得到采空区进风　

侧自燃带的范围为２Ｏ一８０～１　ｌＯｒｅ　回风侧自燃带的范围为１Ｏ～１５—　

７０－９５ｍ。　（２）在白燃带范围内，氧气浓度在１０％～２０％之间，供氧条件充分，　

漏风风量小，具有良好的蓄热环境；当工作面推进超过１１０ｍ以后，氧　

浓度下降至１Ｏ％以下，各测点温度开始下降，进入采（下转第３０９页）　

作者简介：王少华（１９７９一），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Ｉ程师、通风助理工程师，从事煤矿安全　

管理工作　

ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ。ｌ。ｇＹ　Ｖｉｓｉｏｎ科技视界ｌ　２７３　

Ｉ

　探索与争鸣　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　科技

・探索・争鸣　

程序．而且还要监督执法过程中是否透明、是否存在贪污受贿或者是　

否存在以执法的名义乱收费等现象。　

３．４提高执法人员素质　

提高执法人员的素质，建立一支专业化、职业化的人才队伍，是完　

善城管执法的必要手段之一　这就要求城管执法人员必须具有较高的　

法律素质和道德修养．能够熟知并理解城管执法活动中所涉及的法律　

法规及程序．在实际操作中依法、依程序办事；具备较好沟通能力，能　

够与行政相对人进行平等有效的沟通；具备优良的身体素质，能够出　

色完成日常的外出执法活动。因此，我们要建立健全准人、培训、奖惩　

和退出机制．以提高执法人员整体素质和服务意识，调动和激发他们　

的＿Ｔ作热情和积极性，全面提升执法水平和服务质量。●　

【参考文献】　『１］莫于川．城管执法工作法治化的基本路径『Ｊ１．北京联合大学学报：人文社会科　

学版．２００６（４）：６７—７６．　

ｆ２］陈俊．我国城市管理综合行政执法问题与对策ｆｊ１．辽宁行政学院学报，２０１５　

（２）：６－９．　［３］刘亚娟．我国城管执法困境与对策研究策［Ｊ】．湘潮（下半月），２０１４（１）：５８—５９．　

Ｉ４］胡静．论和谐社会城管执法的人性化『】１．法制与社会．２００７（３）：４４１—４４２　『５］唐翠蓉．城管执法模式初探Ｕ］．法制与社会，２０１０（４）：１６３—１６４　

［６］马科力．城管执法工作面临的困境及对策研究明．神卅Ｉ，２０１５（４）：１６６—１７０．　

『７］薛寒．我国城管执法存在的问题及其对策『Ｊ］ｌ湖北警官学院学报，２０１３（１２）：　

７６—７８．　［８］吴军飞．我国城市管理综合执法问题探讨【Ｊ１ｌ成都大学学报：社会科学版，　

２００６（５）：５－６．　

［责任编辑：曹明明］　

（上接第２７３页）空区窒息带。　

ｆ３）ｉ２￣所测得该工作面采空区内温度的分布规律与采空区内煤　

氧化耗氧分布规律吻合．以此说明实测结果基本符合现场实际。　

（４）影响工作面采空区自然发火的主要因素是工作面推进速度和　

采空区漏风分布．应加快工作面推进速度和加强采空区漏风控制，在　

工作面上、下隅角封堵向采空区漏风时采用不燃材料代替碎煤，减少　

采空区内煤自燃的物质基础．对防止采空区遗煤自燃，可起到重要作　

风ｅ　【参考文献】　

［１］徐精彩，张辛亥．常村煤矿２１０６综放面采空区”三带”规律及自燃危险性研　

究ｆＪ］．湖南科技大学学报，２００４，１９（３）：１－４．　

［２］谢中朋，庞庄煤矿采空区“三带”范围确定及防灭火技术研究【Ｊ１ｌ华北科技学　院学报．２０１４（１）：５９—６１．　

［责任编辑：曹明明］　

｛上接第２３４页）积极探讨，学习氛围浓厚。每个项目进行完之后，绝　

大多数学生能掌握所讲知识点。为《电机与拖动》课程开设各类综合性　

实验提供了条件　

３．２学生反馈良好　每学期末对学生进行了问卷试调查表明，９０％以上的学生认为实　

施考核方式改革非常成功．不仅使他们能通过形式多样的试验实训，　

学到很多书上没有涉及到的知识，也进一步提高了学习兴趣。ｅ　【参考文献】　

［１］李元庆，等．《电机与拖动》一体化模块教学改革的研究与实践【ｊ】ｌ中国电力教　

育．２００６（１２）．　

［２］方荣惠，等．ＣＡＩ在控制电机课程中的应用［Ｍ】．电气电子教学学报．２００３（２）．　

［３］张水平．整体直观模型教学观在《电机与拖动》教学改革中的应用［Ｊ］．考试周　刊．２０１４（１　ｌ１．　

［责任编辑：曹明明］　

（上接第２４５页）需要教师的不断努力，不断的在实践中总结经验，并　

将原有的方式进行更新，也需要学生的不断配合。教师在教学中起着　

引导的地位．一定要对学生下足功夫．让学生在轻松的环境下学习到　

更多的知识．也让学生在积极参与的状态中完成初中课堂的复习，使　

学生学的更加快速，更加轻松。●　■瞳　

【参考文献】　［１］李燕．浅谈如何提高初中英语复习课的有效性［Ｊ】ｌ读写算（教育教学研究）　

２０ｌ２．４０．　［２］徐倩．如何提高初中英语复习的有效性【Ｊ］．试题与研究（教育论坛），２０１３．１４．　

［３］沈世强．如何提高初中英语复习课教学的有效性【Ｊ］．教育界，２０１４．２０．　［４］谭定平．浅谈初中英语复习教学的有效性ｆＪ】．科学咨询，２０１２．９．