采空区三带精编版

量又不会及时带走 , 形成热量蓄积 , 使煤的温 度不断上升。经过一定时间, 导致自燃。 # 窒息带。此区内风速过小 , 风流中氧浓度太 低, 不能维持氧化过程不断发展; 另外 , 即使 已经发生自燃 , 也会因缺氧而窒息。 划分 三带 有三种标准。一种是按照采 空区内漏风速划分的: 低温不自燃带, 采空区 内漏风风速在 0. 24~ 0. 1m/ m in 的区域; 可 能自燃带, 漏风风速在 0. 24~ 0. 1m/ min 之 间的区域; 窒息带 , 漏风风速小于 0. 1m/ m in 的区域。另一种是按照氧气浓度划分 : 低温 不自燃带, 氧气浓度大于 18% ; 可能自燃带 , 氧气浓度在 18% ~ 10% 之间; 窒息 带, 氧气 浓度低于 10% 。漏风速指标和氧气浓度指 特性曲线应以顶板下沉量为横坐标 , 以支柱 阻力为纵坐标通过现场实测来绘制。各矿井 可以把所使用的各种支架, 在用于不同煤层 工作面及顶板条件下时, 现场实测其实际工 作特性曲线 , 根据此工作特性曲线计算顶板 释放能量。
煤炭工程师
199. 3
1997
标实质上是一致的, 二者都是以采空区内漏 风流情况为划分 三带 的依据。只是在采空 区内测量漏风速较难做到 , 按漏风速划分 三 带 的标准通常用在理论数值解算上较多, 而 测取采空区内氧气浓度相对容易些, 所以在 现场实测分析中多采用按氧气浓度划分 三 带 的标准。最近国内外一些学者提出用升 温率指标划分采空区 三带 的标准。如果采 空区内每天的升温率 K %1 & / d 时, 就可以 认为已进入可能自燃带。 上述三种划分采空区 三带 的指标, 在 实际应用中的适用性如何, 下面将进行这方 面的研究分析。 2 氧浓度和漏风速指标的局限性 图 1 为平庄古山二井 380 工作面采空区 进回风两侧测取的氧气浓度距工作面距离变

《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。

度测量。
工作面 回风巷 ・— Ｌ＿＿ ’
，
￥ １１ ４０ 工作面为安 一井首采 工作面 ， 布置在 ４
煤层 ， 工作面长 １ ５ 采面长 ２０ｍ， ０ｍ， ５ ３ 工作面埋 深
１０ ８ 煤层平均厚度 １ ． ｍ ３ ～１ ｍ， ０ ０４ 。回采工艺为综
采放顶煤开采 ， 通风量为 １ ０ ／ ｎ ０ ｎ 。 ５ ｉ ｆ
能满足氧化需求 ， 因此最容易发生 自然发火。窒息
图 １ ￥１１ ４０ 工作面采空 区 自 “ 燃 三带” 观测测点布置示意 图
２ 煤样 测试结果
收稿 日期 ：０ ５ １ １２０ —１ —３ 回 ２ Ｑ —１ —２ ；０５ ２ ０修
作者简介 ： 一建 立 （９９ ＿ ， ， １６ － ）男 河南 夏 邑人 ， 工程 师， 主
２１ 煤 样 自然 发火 基础 参数 测 定 结果 ．
４ 煤水分 ４２ ％， ． ０ 灰分 ９ ４ ％， ．５ 挥发分 ３ ．％， ９５ 真密度 １４ ， 。有氧量 （ ． ｇｃ ９ 干煤 ） ． Ｕｇ 自 ０ ４ ｍ 。 燃 ４
要从事 生产管理 工作。
・
５ ・ ６
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１２ “ 带” ． 三 观测 的方 法及 测点 布 置
面积 ５０ ｍ ， ． ２矿井地质储量 ６ ３ ｔ ｋ ．亿 ， 可采储量 ３ １ ．３ 亿ｔ 。矿井设计能力 ３０ ５ 万 ａ 。矿井瓦斯绝对涌 出 量为 ００ ３ ｆ ， ． ｍ ／ ｎ 相对涌出量为 ０ ０２ ３ ， 低 ２ ｎ ｉ ．０ ｍ／ 属 ２ ｔ
在自 然发火模拟实验室 ， 经过一系列模拟测试确定）
采用主、 副斜井和 回风立井相结合 水平集 中开拓 方 式， 主水平 布置 在 ９ 煤 层 ， 助水平设 置在 ４ 煤 辅 层 ， 辅水平分别 布置胶带输送机 大巷 、 主、 胶轮车辅

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。

底板岩层三带划分
垂直层面的裂隙：是由剪切作用和层向拉力造成。
2 影响因素： ①工作面长度L：L↑—h1↑
统计：L＜70m h1≈8～9m；
L=100～130m L=180m ②悬顶距： 悬顶距↑—超前支承压力峰值↑—h1↑ ③采高： 对于单层开采或分层的第一分层开采，采高↑—h1↑。 h1≈13～17m； h1≈20m。
理论计算法
① 经验估算法：
a 仅考虑工作面宽度（斜长）L时：
h1 0.7007 0.1079L或h1 0.303L0.8
b 考虑采深H、倾角α、工作面斜长L时：
h1 0.0085H 0.1665 0.1079L 4.3579
c 考虑采深H、倾角α、面斜长L、岩层坚硬性系数f时：
L每增加10m，h1增加1m。
开采第二分层时，仅在第一分层破坏深度的基础上增加
2 ～3m，再下一分层开采时增加深度更小。
④采深：采深↑—h1↑
100～1200m采深范围内，每增加100m，破坏深度增加 0.8m， 深度一般在1～10m之间变化。 3 深度确定方法： 钻孔注水法 现场实测法 经验估算法 地质雷达法 超声波探测
体，使原有裂隙进一步扩展。
②渗水软化：承压水在底板隔水层中，降低了有效应力 和内聚力，使隔水层强度降低。
2 突水条件：
一般，承压水的压裂扩容作用是否发生，与底板隔水层 中的最小主应力σ3有直接关系。 只有PW＞σ3时，才会产生压裂扩容作用。
突水条件：
a) 采动矿压及水压未能使底板隔水层形成贯通破裂，即：
h1 0.009H 0.0448 7.929ln L 0.3113f 25.18
一般，在断裂带附近，h1比正常底板增大约0.5 ～1.0倍。

注氮对采空区自燃“三带”影响及注氮效果考察现场观测方案综放工作面正常生产情况下采空区三带分布范围，特别是氧化带的宽度较宽，目前的推进速度（平均1.5-3.5m/d）很难保证通过加快推进速度的办法使其“氧化带”进入到“窒息带”。

为防患于未然，应适时启动氮气防灭火系统与堵漏相结合的防灭火技术，以缩短三带尤其是氧化带的范围，以保证在目前推进速度下工作面的防火安全。

基于现有工作面仅装备了氮气防灭火系统，而堵漏防灭火技术的相关装备与材料未及时到货，因此此次仅进行“注氮对采空区自燃“三带”影响及注氮效果考察研究”，现场具体观测方案见图1所示。

即在综放工作面正常生产情况下，通过埋设在综放工作面采空区的取样管道对注氮时气体定期取样，得出不同采空区深度的气样参数，以便进行注氮对采空区自燃“三带”影响及注氮效果考察，为综放工作面注氮防火参数确定及注氮效果的检验提供可靠依据。

其中气样的采集借助于矿上装备的束管监测系统并辅以人工定期取样色谱分析等手段。

束管监测能有效的对采空区气体进行实时动态监测，利用束管监测系统分析的气体成分和气体浓度，来考察注氮情况下工作面采空区三带分布规律及注氮效果的好坏，这对工作面的防火安全具有重要意义。

需要说明的是：1、探头1~8的保护支架高度为0.5m左右，下部有三条腿支撑，顶部为开有多个小孔的保护钢管，以保护内部的取气探头。

为防止采空区积水或浮煤堵塞束管，每个探头需要抬高0.5m左右，端头用三通连接，具体见图2所示。

2、注氮释放口应高于底板，以90度弯管且与工作面平行尽可能长的沿倾向伸向采空区，并用石块或者木垛等加以保护。

注氮管路采用单管，管道中设置三通。

从三通上接阀门、短路进行注氮。

3、为防止氮气泄漏，造成灾害性的后果，注氮必须为工作面已推过并埋住氮气释放口，且工作面与已埋氮气释放口距离不小于40m时才能启动注氮4、先埋好图1中的1号释放口，当埋入40m后开始注氮，并适时准备2号释放口的埋设，2号释放口埋设管路与1号释放口埋设管路的埋设步距为40m。

摘 要 ： 过 对 阳泉 三 矿 １ 通 ５号 煤 层 ８６６工 作 面 的 具 体 分 析 ， 定 了 综 放 工 作 面 采 空 区 内的 “ ００ 确 三 带 ” 围 ． 防 治 综 放 工 作 面 自然 发 火提 供 了依 据 。 范 为
关键 词 ： 综放 工作 面 ； 自然发 火 ； 空 区； 带 采 三
２ ２ 工 作 面 采 空 区 内 “ 带 ” 围 的 确 定 与 分 析 ． 三 范
２ ２ １ 通 过矿 压显现 规律 观测确 定采空 区压实带 的范 围 ．． 通过 围岩移 动观测 ， 出 ８ ６６工作 面 采空 区的压 实带 范 围是在 从 工作 面 向采 空 区方 向第 １９ 得 ００ ２ ｍ至
闭， 大量 资源被 冻结 ， 值 千万 元的设备 被封 闭在火 区内 ， 价 因此 ， 分 析 １ 研究 ５号煤层 特别 是综放 工作 面采
空 区 自然 发火 ， 能有效 地 预防事 故发 生 ， 对矿井 安 全生 产是非 常重 要 的。
１ 采 空 区 内“ 带 ” 围 的 确 定 与 分析 三 范
Ｍａ ．０ ２ ｒ２ ０
文 章 编 号 ： ０ —６ ４ （０ ２ ０ —０ ７ —０ １ ７ ７ ３２０ ） １ ０９ ４ ０
综放工作 面采空区 内“ 三带” 围的确定与分析 范
蔡 锋 光 ， 长 春 赵
（ 阳泉 煤业 （ 团 ） 限 责 任 公 司 ， 西 阳泉 集 有 山 ０５０ ） ４００
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第 ｌ ９卷 第 ｌ 期 ２０ ０ ２年 ３月
河
北
建
筑
科
技
学
院
学
报
ｖ０ ．９ １１
． １
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｈｅ ｅ Ｉ ｓｉ ｔ ｏ Ａ ｃ ｅ ｔ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃｍｏ￣ ｏ ｒａ ｆ ｂ ｉ ｎ ｔ ｕｅ ｆ ｔ ｒ １ｃｔ ｄ Ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｌ ｌ

・技术经验・文章编号:1003-496X(2001)02-0006-02徐庄煤矿综放采空区“三带”宽度的确定何启林1,袁树杰1,王新建2,郑旺来2(1.淮南工业学院资源系,安徽淮南232001;2.大屯煤电公司,江苏沛县221611) 摘　要:介绍了徐庄煤矿7235综放工作面开采后,为掌握采空区遗煤氧化规律,在采空区埋设束管与温度探头,测量氧浓度与煤温变化情况,并用计算机模拟解算采空区漏风风速。

在此基础上确定采空区“三带”宽度,为选择预防采空区遗煤自燃的合理措施提供了科学依据。

关键词:综采放顶煤;“三带”宽度;束管;模拟中图分类号:TD752.2 文献标识码:B 大屯煤电公司徐庄煤矿7235工作面是该矿的第一综放工作面,本工作面所采的七层煤自然发火比较严重(发火期3～6个月)。

为了保证该工作面安全回采,防止采空区遗煤自燃,对该工作面采空区进行了“三带”宽度的观测与研究。

1　7235综放工作面概况该工作面煤层厚度变化较小,平均厚度为5.16m,煤层倾角8.4o～22.9o,平均17.8o,属于中硬煤层,煤层灰份12.5%,挥发份36%,煤尘具有强爆炸性,瓦斯含量低。

工作面宽140 m,走向长1200m,采用大屯煤电公司研制的M G D-150NW型综放采煤机割煤,工作面运输使用SG D-70/90W型输送机,日进尺3.6 m,平均日产量2800t。

2　采空区“三带”划分随着工作面向前推进,由于矿压的作用,采空区遗煤在空间上将经历散热带、氧化带与窒息带即通常所说的“三带”。

采空区遗煤是否自燃,主要取决于该煤处于氧化带的时间t,当t 大于该煤层的自然发火期时,煤就有可能自燃。

因此,掌握采空区“三带”的宽度和遗煤处于氧化带的时间,对于防治采空区遗煤自燃具有十分重要的意义。

3　采空区束管取样与热电偶测温方法为探索7235工作面采空区氧浓度随着工作面向前推进的变化规律,在该工作面上、下顺槽各布设了3趟束管,如图1所示。

序号
表 $ 采空区 ") 浓度实测数据
距工作面距离% 米&
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综放工作面采空区“三带”分布规律分析曾海利，李川，赵洪伟（内蒙古伊泰煤炭股份有限公司煤炭生产事业部技术中心，内蒙古鄂尔多斯017000）摘要：通过在阳湾沟煤矿6202综放工作面采空区现场埋管观测，取得了采空区内进、回风侧不同测点距工作面不同距离处温度、O2、CO气体浓度等参数，分析得到了采空区内O2浓度及漏风强度的分布规律。

依据“三带”划分方法对阳湾沟煤矿自燃危险区域进行了划分，确定了6202综放工作面采空区“三带”范围，并根据氧化升温带宽度及浮煤最短自然发火期确定了工作面极限推进速度。

关键词：综放工作面；采空区；三带；自然发火；极限推进速度中图分类号：TD75+2．2文献标志码：B文章编号：1003－496X（2012）05－0137－04Analysis of Distribution Laws of"Three Zones"in Gob of Fully－mechanized Caving FaceZENG Hai－li，LI Chuan，ZHAO Hong－wei（Coal Production Department Technology Centre，Inner Mongolia Yitai Coal Co．，Ltd，Ordos017000，china）Abstract：This paper gets the parameters of temperature，O2and CO at different distances of different measuring points in the intake and return side from working face by site buried tube observation in the gob of Yangwangou coal mine6202fully－mechanized cavingface，and gets the distribution laws of O2concentration and air leakage intensity in the gob．The hazardous area of spontaneous combus-tion in Yangwangou coal mine is divided by"three zone"division method，and the scope of the"three zones"in the gob of6202fully －mechanized caving face is determined．The limited advance speed of working face is determined by the width of the oxidation and heat accumulation zone and the shortest time of floating coal spontaneous combustion．Key words：fully－mechanized caving face；gob；three zones；spontaneous combustion；limited advance speed阳湾沟煤矿6202综放工作面可采总走向长度514m，倾斜长度150m。

成自然发火的， 把采空区的 O2 浓度和温度结合起来 综合考虑， 可以合理的划分“三带 ” 的范围， 从而确 定采空区的危险区域， 而综采面采空区危险区域的 划分能够防止和减少自燃火灾的损失， 对煤矿的安 全生产具有很重要的指导作用。 1 煤自然发火的基本规律
煤要发生自燃必须具备 4 个条件： 具有低温氧 化性， 即有自燃倾向的煤以破碎状态存在 ； 有充足的 足够煤自燃的含氧空气通过这些破碎的煤 ； 空气流 动的速度要适中， 使破碎的煤有积聚氧化产生的热 的环境； 在上述的 3 个条件同时具备的状态下， 持续 ［2 ］ 一定的时间， 使煤体可以达到着火温度 。 可以将采空区分 按照煤发生自燃的必要条件， 为自燃难易程度不同的 3 个区域， 即散热带、 自燃带 和窒息带， 一般称之为采 空 区“三 带 ” 。 采 空 区
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（ 第 43 卷第 5 期）
分析·探讨
是有一定的局限性的。 如果利用采空区内按 O2 浓 度和温度相结合的方法来确定“三带 ” 的范围， 就能 “三带” 宽度。 够更准确的确定 2 2． 1 “三带” 采空区煤炭自燃 的实测确定 工作面概况及观测点布置
图2 回风侧温度随距离关系图

祁南矿井位于安徽省宿州市埇桥区祁县镇境 内， 矿井于 2000 年 12 月 26 日正式投产， 核定生产 能力为 300 万 t / a。 矿井采用立井、 集中运输大巷、 分区石门开拓方式， 采煤方式为走向长壁全陷垮落 法， 开采方法综采和炮采。713 工作面标高 － 501． 6 － 533． 3 m， 走向长 788 m， 倾斜长 144 m。 在上、 下风巷同时布置采集气体的束管和观测 且束管和热电偶应捆绑在一起， 遗煤温度的热电偶， 然后通过外套钢管进行保护， 以提高系统 （ 获得数 据） 的可 靠 性。 上、 下 风 巷 中 分 别 布 置 4 个 测 点。 测点外管路再延伸 100 m， 在离工作面 150 m 左右 。 1 处布置观测站 具体如图 。713 工作面采空区温 回风侧和进风侧各 3 个， 回 度探头共布置 6 个测点， # # # # 2 和 1 测点， 6# 和 风侧测点为 3 、 进风侧测点为 7 、 5 # 测点。其相应的各测点温度变化曲线图， 如图 2 、 图 3， 图中黑粗线为各测点平均线。

６ ． ３； Ｔ Ｄ ７ ５
１工作 面概 况
文献 标 志码 ： Ｂ
文章 编号 ： １ ０ ０ ８— ０ １ ５ ５ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ８—０ １ ４ ０— ０ ２
金庄生建煤矿核定生产能力 ０ ． ６ Ｍ ｔ ／ ａ ， 现有 １ 个采煤工作面既 ３ ３ ０ ２工作面 ， 工作面西部为 ３下 煤层未开拓 区、 东部 为 Ｆ ５断层保护煤柱 、 南部 为 田陈煤矿边 界保 护煤柱 、 北部 为 ３下煤层风氧 化 带 。３ ３ ０ ２ 工作面为 ３ ３ 采区首采工作面 ， 开采深度 在 一 ６ ４ ０ ｍ ～ 一７ ０ ７ ． ２ ｍ采 用倾 斜 长 壁 后 退 式综 采 放顶煤采煤法开采 ， 全部垮落法管理 顶板。工作 面长度 １ ３ ８ ｍ， 平均煤厚 ８ ｍ， 采高 ２ ． ６ ｍ， 放煤高度 ５ ． ４ ｍ， 采放 比为 １ ： ２ ． ０ ８ 。煤尘 具有爆 炸性 ， 爆 炸 指数 ４ ９ ． ２ ％； 煤 层 为 Ⅱ类 自然煤层 ， 自然发 火期 ５ ６天． 通风采用 “ Ｕ” 形通风方式 ， 运输巷进风 、 轨 道巷 回风 ， 工作 面风 量 ７ ８ ７ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ 。 ２ ３ ３ ０ ２工作 面 采空 区 自燃 三 带的 分析 与测 定
＝２ ． ３ ｍ／ ｄ
ａｉ ｒ ｎ
式中 ： Ｌ ｍ ａ ｘ 一工 作面 距窒 息带最大 宽度 ， Ｌ ｍ ａ ｘ＝
工作面采空区三带分布规律
宗磊 杜玉峰 曹崇昊（ 枣庄金庄生建煤 矿 ， 山东 枣庄 ２ ７ ７ ５ ２ ２ ）
摘 要： ３ ３ ０ ２工作面为综采放顶煤工作 面 ， 自然发 火期 短。通过布置测点 ， 对３ ３ ０ ２工作 面采空 区自燃三 带进 行测定 、 分析 。 确 定了采空区自燃三带分布 范围 ， 对３ ３ ２ 工作 面防 灭火工作 提供数据 支持 ， ０ 及时 采取措施对 ３ ３ ０ ２工作面 自然发 火 进行预防 ， 取得了良好的效果 。 关键词 ： 综放工作面 ； 自燃三带 ； 分布规 律

淮南矿业集团潘集第一煤矿潘一矿13煤层综采工作面采空区“三带”测试 (光纤热电偶)施工措施编制单位：通风区2013年3月份编制:孙国友审核:参加会审人员调度所:通风防突一科:安监处:信息工区:综采一队:生产预备队:合肥容知测控仪器有限公司: 安徽理工大学能源与安全学院：副总工程师：总工程师:会审意见措施目录一、概述二、测试系统的安装方案三、测试系统的保护设计四、设备安装期间的注意事项五、观测记录六、设备清单七、各单位职责一、概述潘一矿13煤具有煤层自燃倾向性，煤层自燃发火期3~6个月，存在自然发火隐患。

本项目以13煤2341（3）综采面采空区为试验地点，通过在采空区上下两巷附近布置分布式光纤温度传感器和束管进行连续的监测，同时采用热电偶测温与光纤测温所测数据进行对比，通过对监测数据（主要是温度和氧气浓度）的分析，结合13煤的自燃特性和采空区“三带”的划分标准，准确确定出综采工作面采空区防火“三带”的范围，为制定针对性的防火措施提供理论和技术支持。

二、测试系统的安装方案根据潘一矿2341（3）工作面的具体情况，本次试验分别在进、回风巷道各布置一套测试系统。

进风巷选用长度为715米的光纤及715米、480米两组三芯聚乙烯束管，长度分别为715米、695米、675米的热电偶。

回风巷选用长度为545米的光纤及545米、310米两组三芯聚乙烯束管，长度分别为545米、525米、505米的热电偶。

束管用来采集气样，光纤用来连续测温，热电偶可用来测温也可以与光纤测温进行比较。

1、将两组束管、光纤和热电偶用胶带两两捆绑在一起，捆绑结实，确保不分离，以便井下穿管时不会松散。

热电偶捆绑时要留有0.5米的距离，同时在各测点处需将束管剥离，并留有0.5米的长度，以便穿管保护。

2、考虑工作面过断层因素，在进风巷中距工作面20m处设置第一个测点，依次隔20米、20米、195米、20米、20米布置第二个测点、第三个测点、第四个测点、第五个测点和第六个测点；在回风巷中距工作面20m处设置第一个测点，依次隔20米、20米、195米、20米、20米布置第二个测点、第三个测点、第四个测点、第五个测点和第六个测点。

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。

0引言采空区自燃三带的划分是防范采空区自燃的重要基础[1-2]。

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然发火问题空前严重[3]。

煤炭的自燃一般发生在氧化带。

因此，为了确保安全生产的正常进行，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采工作面的安全生产具有十分重要的现实意义。

漏风风速、氧气浓度和温升是划分采空区自燃“三带”的三个标准[4-5]。

其中采空区氧气浓度最能反应煤的氧化程度。

氧气含量的大小，反映遗煤氧化的供氧条件和蓄热条件，根据采空区内氧气浓度的分布就可以确定三带的范围。

具体划分标准如下：散热带氧气浓度>18%；5%<氧化带氧气浓度<18%；窒息带氧气浓度<5%[6-7]；从理论来讲温度是反应煤自然发火程度的最直接的指标，然而煤是热的不良导体，采空区内煤岩的热量传递过程十分复杂，很难掌握采空区各个区域的温升变化，因此，温度指标在三带划分中一般作为辅助指标。

红阳二矿通过感温光纤监测采空区温度变化，尝试使用温升划分采空区自燃“三带”。

1工作面概况红阳二矿位于沈阳市苏家屯区红菱堡镇南红村，矿井瓦斯相对涌出量19.84m3/t，绝对瓦斯涌出量58.76m3/min,属于煤与瓦斯突出矿井，瓦斯抽放造成煤层破碎严重，影响了采空区自燃“三带”的范围；煤为Ⅰ级易自燃煤层，煤层自燃发火期为81-202天，采不同回采进度与煤质条件下采空区自燃“三带”划分王庆国，杨帅，杨程（沈阳焦煤股份有限公司红阳二矿，沈阳辽宁110106）摘要：瓦斯抽放、煤层自燃等级高会增大采空区煤自燃的危险性，因此需要对采空区自燃“三带”进行划分。

为了探究不同回采进度与煤质条件对采空区自燃“三带”分布的影响，红阳二矿分别对1203、1204、1301采煤工作面进行自燃“三带”划分。