采空区自燃三带的划分
《昌恒矿综放采空区自燃“三带”划分及综合防灭火技术研究》

《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》范文

《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。
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《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,不仅威胁着矿工的生命安全,也对矿山的生产环境造成了严重影响。
昌恒矿作为国内重要的煤炭产区,其综放采空区自燃问题更是备受关注。
因此,针对昌恒矿综放采空区自燃现象,进行“三带”划分及综合防灭火技术研究,对于保障矿山安全生产、提高资源回收率具有重要意义。
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、气候特点以及煤炭自燃的规律,将采空区划分为散热带、自燃带和窒息带三个区域。
其中,散热带为采空区中通风良好、温度较低的区域;自燃带为因煤炭氧化、温度升高而容易发生自燃的区域;窒息带为因氧气含量较低而无法发生自燃的区域。
2. 划分方法通过对采空区的温度、气体成分、风速等参数进行实时监测,结合历史数据及专家经验,确定“三带”的具体范围。
利用地理信息系统(GIS)技术,对监测数据进行处理和分析,绘制出“三带”分布图,为后续的防灭火工作提供依据。
三、综合防灭火技术研究1. 防火措施针对散热带和自燃带,采取以下防火措施:一是加强通风管理,保证采空区内的空气流通,降低温度和有害气体浓度;二是定期对采空区进行检测,及时发现并处理火灾隐患;三是采用阻化剂、泡沫灭火剂等材料进行预防性防火处理。
2. 灭火技术针对已经发生的火灾,采取以下灭火技术:一是利用高压水枪、泡沫灭火器等设备进行现场灭火;二是采用注浆法、注氮法等工程灭火技术,从根本上消除火灾隐患;三是结合信息化技术,如利用无人机进行火源侦查、利用智能监控系统实时监测火情等。
四、技术应用与效果通过对昌恒矿综放采空区自燃“三带”的准确划分及综合防灭火技术的应用,取得了以下效果:一是有效降低了采空区内的温度和有害气体浓度,改善了矿山生产环境;二是提高了火灾隐患的发现和处理效率,降低了火灾发生的风险;三是通过工程灭火技术和信息化技术的应用,提高了灭火效率和准确性,减少了火灾损失。
《昌恒矿综放采空区自燃“三带”划分及综合防灭火技术研究》

《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。
煤矿采空区三带划分

内蒙古*****有限公司******煤矿综采工作面采空区自燃“三带”划分报告编写:内蒙古*****************技术部审核: *** **** **** 批准:*****2017年10月11日制定2017年10月11日实施综采工作面采空区自燃“三带”划分报告作为煤矿五大自然灾害之一,火灾的发生不仅能产生大量的CO造成作业人员中毒,高温烟流可能导致巷道风流逆转、破坏通风系统,而且还会烧毁资源、设备,甚至引起矿井瓦斯燃烧和爆炸。
根据其成因将矿井火灾分为内因火灾和外因火灾,内因火灾因其发生过程缓慢,无明显火焰,不易察觉,也不能及时找到火源的精准位置,一旦发现,大面积自燃发火很难控制和采取措施处理。
据不完全统计,采空区自燃火灾占矿井内因火灾的60%左右,矿井内因火灾大多数都与采空区有关,因此通过测定定采空区自燃三带的宽度,进而确定采空区自燃的安全推进速度,是煤矿效预防采空区自然发火的关键。
一、***********采煤工作面概况***********采煤工作面长度130米,高度4.0米,***********切眼平均坡度32°。
+1500水平一采区***********采煤工作面位于矿井北翼,是本井田9#层煤第二个回采工作面,***********回风顺槽标高为: +1435.1~+1505.5m,平均为:+1470.3m,运输顺槽标高为:+1359.9m~+1453.2m,平均为:+1406.6m。
工作面埋深97.9m~243.5m,平均埋深:170.7m。
,回采方式为综采一次采全高,采用U 型通风方式,全部垮落法控制顶板,所开采9号煤层属于易燃煤层,自燃倾向等级为Ⅱ级,最短自燃发火期为134d。
二、采空区“三带”划分方法目前对采空区“三带”的划分方法主要根据对煤自燃过程产生影响的氧气浓度、漏风流速和温升速率3个指标确定。
1、根据采空区漏风流速划分。
这种方法主要通过实验室模型实验,模拟采场的实际条件来进行。
《2024年昌恒矿综放采空区自燃“三带”划分及综合防灭火技术研究》范文

《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》范文

《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。
桃园煤矿Ⅱ1042采空区自燃三带划分

桃园煤矿Ⅱ1042采空区自燃三带划分发布时间:2021-05-10T07:39:05.538Z 来源:《中国科技人才》2021年第7期作者:陈晓牛[导读] 煤炭自燃火灾是矿井常见主要灾害之一。
不仅可造成工作面停产,冻结已准备的煤炭资源,而且还可能造成大量人员伤亡。
淮北矿区部分矿井如朱仙庄矿、桃园矿、许疃矿、童亭矿、青东矿等开采煤层具有自然发火危险性,最短发火期为3~6个月。
淮北矿业桃园煤矿安徽省 234000摘要:煤炭自燃火灾是矿井常见主要灾害之一。
不仅可造成工作面停产,冻结已准备的煤炭资源,而且还可能造成大量人员伤亡。
淮北矿区部分矿井如朱仙庄矿、桃园矿、许疃矿、童亭矿、青东矿等开采煤层具有自然发火危险性,最短发火期为3~6个月。
自然发火威胁矿井安全生产,因此,研究煤层自然发火特征与防控技术是保证矿井安全生产的主要工作重点任务之一。
桃园煤矿现主采工作面为10煤层1042工作面,工作面采空区内由于遗煤堆积容易成为安全生产的隐患,为了有效地防治10煤层自然发火,保障煤矿安全生产,需要对该矿煤层赋存及采掘接替特征条件下的10煤层煤炭自燃规律进行研究,为10煤层自然发火防治提供科学依据及理论指导。
关键词:自然发火、三带划分、采空区、防灭火Abstract:From the competitive point of view, advertising can help financial institutions to build a unique brand image and product service awareness, so that customers have a good brand association, and then get a good consumer experience; from the perspective of meeting the market, advertising can play a notification function, persuasive function and reminder function, so that consumers can Enough timely understanding of the financial products launched by financial institutions, and then perceive the superiority of the financial products of the enterprise, and ultimately make a purchase decision; from a long-term operating point of view, advertising has a strengthened function, allowing customers to buy the financial products they believe that the decision is correct, or even form a positive. Word of mouth communication brings a wider range of sales.1.概况Ⅱ1042工作面位于Ⅱ4采区一阶段且为该采区的首采工作面,上区段为一水平的1046和1066采空区,左与Ⅱ2采区相邻,右至4-5勘探线南85m。
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采空区自燃三带的划分
【摘要】采空区自燃三带的划分是防范采空区自燃的重要基础。
在进行采空区空间自燃三带划分时,应当综合考虑影响煤炭自然发火的主要影响因素,氧气浓度的指标和浮煤厚度分布的情况,还要把采空区三维空间氧气浓度场与浮煤厚度分布范围相叠加起来,才可划分出综放采空区的空间自燃三带。
本文就采空区自燃三带的划分问题,通过对采空区遗煤的空间分布的分析,对自燃三带作出了解释,最后以煤氧复合理论为依据,对采空区自燃三带作出了划分,即“散热带”、“氧化升温带”、“窒息带”。
【关键词】自燃“三带”;划分指标;空间分布
引言
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。
大幅度提高煤炭生产效率及产量是人们所关注的。
但与此同时,这项技术为采空区也带来了巨大的安全隐患。
比如,遗留下大量的浮煤,推广速度过快、在采空区的自然区域范围内的不严格规划,等等,这些情况让采空区的自然发火问题空前严重。
矿区的安全一直是相关部门注重的首要问题,而综放开采则严重威胁着矿区的安全。
我们应该清楚的认识到,矿区工作应该是在安全的基础上去实现高产高效的目的。
采空区分为三带,而煤炭的自燃一般发生在自然带。
因此,为了确保工作人员的人身安全,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放面的安全生产具有十分重要的现实意义。
一、采空区遗煤的空间分布状态
根据资料及实际运用可知,综放的主要特点如下:随着工作面的推进,在压力的作用下,顶煤不断地被破坏、冒落并最终被放出;接着是直接顶岩层发生垮落,由于采出空间的增大,采空区不能被首先先垮落的下位直接顶充满,以至于顶板岩层的垮落会继续向上发展,直到充满采空区或形成较为稳定的结构;紧接着就是基本顶的垮落。
根据现场观测,顶煤的冒落一般伴随着下位直接顶的冒落,又因为受到冒落顶煤和矸石的限制,开始冒落时,下位直接顶冒落较规则;但是,随着顶煤的放出,已冒落的下位直接顶岩块呈不规则排列;在工作面放煤的后期,这部分冒落的矸石会混入顶煤一起落下,在实际放煤工作中,保障煤质是关键,为了达成目的,一般操作是将放煤口关闭,停止放煤。
这样在采空区空间高度上形成了浮煤的不同分布状态,自上而下形成了冒落矸石带、矸石与浮煤混合带、浮煤带等3个带。
综放开采工作面的采空区浮煤在空间高度上呈现条带状分布,底部浮煤厚度相对均匀,上部的矸石与浮煤混合带厚度因人工控制放煤具有一定的随机性,导致其厚度分布不均匀,但是总体上,矸石与浮煤混合带的厚度要小于下部的浮煤带。
采空区的这种特殊分布状态,决定了其采空区的自燃三带是三维空间的,而不是传统意义上的二维平面。
空间自燃三带是指综放采空区三维空间范围内存在着散热带、氧化带和窒息带,即不仅在工作面走向上存在自燃三带,而且在工作面采空区垂直高度上也存在自燃三带,2个方向上的自燃三带的组合构成综放采空区的空间自燃三带。
二、采空区自燃三带的划分
2.1传统采空区自燃三带的划分及评价
目前采空区自燃三带划分有三个指标[1][2]:漏风风速、氧气浓度、温升。
划分如下:
1)散热带是指采空区漏风风速大于0.24m/min,氧气体积分数大于18%,温升ΔT18%)∪(10%≤C≤18%∩hhmin)。
3)窒息带。
窒息带是指由于不具备维持煤继续自燃升温的供氧条件,煤氧化反应减缓或停止的区域,其判定条件为C<10%。
三、结论
综放采空区冒落空间很大,而且在空间高度上存在着大量的浮煤,传统上把采空区简化为二维平面的自燃三带划分方法,已不能够反映综放采空区浮煤的实际自燃状态,必须建立三维空间的思维方式,才能科学合理地对综放采空区进行自燃三带划分。
这种划分方法既考虑了采空区的漏风风场、氧气浓度场,又考虑了浮煤的堆积状态,理论上合理,实践上可行。
对综放采空区空间自燃三带的划分结果表明:沿采空区走向上,采空区氧化带的范围分布并不均匀,在进风巷侧的范围大,回风巷侧次之,采空区中部氧化带的范围最窄。
在垂直高度上,采空区氧化升温带范围,紧近工作面后方较窄,逐步变宽,随着高度的降低,氧化带的范围逐步变宽。
这些结果与现场实际非常吻合。
【摘要】采空区自燃三带的划分是防范采空区自燃的重要基础。
在进行采空区空间自燃三带划分时,应当综合考虑影响煤炭自然发火的主要影响因素,氧气浓度的指标和浮煤厚度分布的情况,还要把采空区三维空间氧气浓度场与浮煤厚度分布范围相叠加起来,才可划分出综放采空区的空间自燃三带。
本文就采空区自燃三带的划分问题,通过对采空区遗煤的空间分布的分析,对自燃三带作出了解释,最后以煤氧复合理论为依据,对采空区自燃三带作出了划分,即“散热带”、“氧化升温带”、“窒息带”。
【关键词】自燃“三带”;划分指标;空间分布
引言
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。
大幅度提高煤炭生产效率及产量是人们所关注的。
但与此同时,这项技术为采空区也带来了巨大的安全隐患。
比如,遗留下大量的浮煤,推广速度过快、在采空区的自然区域范围内的不严格规划,等等,这些情况让采空区的自然发火问题空前严重。
矿区的安全一直是相关部门注重的首要问题,而综放开采则严重威胁着矿区的安全。
我们应该清楚的认识到,矿区工作应该是在安全的基础上去实现高产高效的目的。
采空区分为三带,而煤炭的自燃一般发生在自然带。
因此,为了确保工作人员的人身安全,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放面的安全生产具有十分重要的现实意义。
一、采空区遗煤的空间分布状态
根据资料及实际运用可知,综放的主要特点如下:随着工作面的推进,在压力的作用下,顶煤不断地被破坏、冒落并最终被放出;接着是直接顶岩层发生垮落,由于采出空间的增大,采空区不能被首先先垮落的下位直接顶充满,以至于顶板岩层的垮落会继续向上发展,直到充满采空区或形成较为稳定的结构;紧接着就是基本顶的垮落。
根据现场观测,顶煤的冒落一般伴随着下位直接顶的冒落,又因为受到冒落顶煤和矸石的限制,开始冒落时,下位直接顶冒落较规则;但是,随着顶煤的放出,已冒落的下位直接顶岩块呈不规则排列;在工作面放煤的后期,这部分冒落的矸石会混入顶煤一起落下,在实际放煤工作中,保障煤质是关键,为了达成目的,一般操作是将放煤口关闭,停止放煤。
这样在采空区空间高度上形成了浮煤的不同分布状态,自上而下形成了冒落矸石带、矸石与浮煤混合带、浮煤带等3个带。
综放开采工作面的采空区浮煤在空间高度上呈现条带状分布,底部浮煤厚度相对均匀,上部的矸石与浮煤混合带厚度因人工控制放煤具有一定的随机性,导致其厚度分布不均匀,但是总体上,矸石与浮煤混合带的厚度要小于下部的浮煤带。
采空区的这种特殊分布状态,决定了其采空区的自燃三带是三维空间的,而不是传统意义上的二维平面。
空间自燃三带是指综放采空区三维空间范围内存在着散热带、氧化带和窒息带,即不仅在工作面走向上存在自燃三带,而且在工作面采空区垂直高度上也存在自燃三带,2个方向上的自燃三带的组合构成综放采空区的空间自燃三带。
二、采空区自燃三带的划分
2.1传统采空区自燃三带的划分及评价
目前采空区自燃三带划分有三个指标[1][2]:漏风风速、氧气浓度、温升。
划分如下:
1)散热带是指采空区漏风风速大于0.24m/min,氧气体积分数大于18%,
温升ΔT<1℃/d且靠近工作面的区域[4];
2)氧化升温带是指漏风风速在0.10~0.24m/min,氧气体积分数为10%~18%,温升ΔT≥1℃/d的区域[4];
3)窒息带是指漏风风速小于0.10m/min,氧气体积分数小于10%温升ΔT<1℃/d的采空区压实区[4]。
上述3个指标中,①漏风风速是矢量,很难进行实际的测量,因此,在采用该标准进行三带划分时,通常采用的是数学模型建立求解的方法,最后通过计算机对不同边界条件下采空区漏风的流线和风速分布进行数值模拟,最后来划分采空区三带,然而采空区的边界条件是十分复杂的,会导致计算误差很大,使用此方法划分出的三带与实际相差较大。
②温度指标,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。
③采空区内氧气分布,不仅与漏风状态有关,同时与煤的氧化程度有关,自燃程度高的区域耗氧量大,氧气浓度低,氧含量的大小,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。
同时,氧气浓度是个标量,在实际中也便于测定。
氧化带进一步细分,又可划分为“氧化自燃非危险带”和“氧化自燃危险带”。
氧化带的前段即靠近冷却带的区域,虽然已具备煤自然发火的个基本条件,煤的氧化反应也能正常进行。
但由于煤的自然发火需要一个由缓慢氧化到加速氧化乃至激烈氧化的时间过程,即在煤的自然发火期内不会发生自燃现象,我们把这一区域称为“氧化自燃非危险带”。
剩余的部分同时具备了自然发火的浮煤、蓄热、供氧和时间条件,能够发生自然发火,因此称为“氧化自然危险带”。
因此,本文在进行空间自燃三带划分时,采用氧气浓度指标。