三带划分
《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。
《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。
三带的形成
2 “三带”理论与特征2.1“三带”形成及特征工作面煤层开采后，采用垮落法处理采空区，采出空间周围的岩层失去支撑而向采空区内逐渐移动、弯曲和破坏。
这一过程随着采煤工作面的不断推进，逐渐从采场向外、向上（顶板）扩展直至波及地表，引起地表下沉，形成所谓的下沉盆地。
开采引起围岩的移动和破坏在时间及空间上是一个复杂的运动破坏过程，其特点是：上覆岩层移动和破坏具有明显的分带性，从采空区至地表，覆岩破坏范围逐渐扩大、破坏强度逐渐减弱。
在缓（倾）斜中厚煤层条件下，只要采深与采高之比达到一定值（H m>40），覆岩的破坏和移动会出现三个代表性的部分，自下而上分别为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，如图2-1所示。
图2-1 采动覆岩移动破坏“三带”分布1—冒落带 2—裂隙带 3—弯曲下沉带2.1.1 冒落带冒落带也称垮落带，是指失去连续性、呈不规则岩块或似层状岩块向采空区冒落的岩层。
冒落岩块由于碎胀，体积较冒落前增大，增大比率可用碎胀系数表示，碎胀系数大小与岩性及采厚有关。
硬岩及采厚较大时，其值大，反之较小，平均在1.2~1.6的范围。
在自由堆积状态下，由于冒落岩块碎胀性而逐渐充填开采空间，导致冒落带发展到一定高度而自行停止。
冒落带碎落岩块在上覆岩层的沉降压力作用下被逐渐压实，甚至部分形成再生顶板。
厚煤层分层开采时，冒落岩块受重复采动的多次破坏，岩体碎度增大，碎胀系数减小。
冒落带内岩块之间空隙多，连通性强，是水体和泥沙溃入井下的通道，也是瓦斯逸出或聚集的场所。
2.1.2 裂隙带裂隙带又称断裂带或裂缝带。
裂隙大致分为两种：一种是垂直或斜交于岩层的新生裂隙，主要是岩层向下弯曲受拉产生的，它可部分或全部穿过岩石分层，但其两侧岩体基本能保持层状连续性；另一种是沿层面的离层裂隙，这种裂隙主要是岩层间力学性质差异较大，岩层向下异步弯曲移动所致。
离层裂隙要占据一定的空间，致使上部覆岩及地表下沉量减小。
地表下沉总量小于开采煤层厚度，除冒落岩块碎胀外，裂缝带的离层也是其主要原因。
底板岩层下三带
h1 0.0085 H 0.1665 0.1079 L 4.3579
c 考虑采深H、倾角α、面斜长L、岩层坚硬性系数f时：
h1 0.009 H 0.0448 7.929 ln L 0.3113 f 25.18
一般，在断裂带附近，h1比正常底板增大约0.5 ～1.0倍。
这时，产生压裂扩容作用，会发生突水。
② 理论计算法 a 由断裂力学、莫尔—库伦破坏准则：
h1
1.57 2 H
4
2 c
2L
b 由弹性理论和莫尔—库伦破坏准则：
h1
(n
1)H
2
[2 K
K 1
arc c os K K
1] 1
c
(K 1)
n—最大应力集中系数；
K 1 sin 1 sin
c 由弹性理论和格林菲斯破坏准则：
h1
(n 1)P0
④采深：采深↑—h1↑ 100～1200m采深ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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 地质雷达法
超声波探测 经验估算法 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 0.1079 L或h1 0.303 L0.8
3 承压水导升带高度确定： 现场测试法：物探 岩性分析法 理论分析法
理论分析法—薄板理论计算法：
h3
2 2A(Pw h) t h A t
A
12 L2x
L2y ( L2y 3L2x Ly )2
式中：h—底板隔水层厚度；PW—水压
Lx—工作面斜长；
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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。
综采工作面采空区煤炭自燃三带的划分及实测
檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻檻 （ 上接第 142 页） 区的危险区域 参考文献：
表1
位置 进风侧 回风侧
713 工作面采空区 “三带” 范围表
散热带 / m ＜ 30 ＜ 25 自燃带 / m 30 25 90 80 窒息带 / m ＞ 90 ＞ 80
［3 ］
3 ） 采空区遗煤温升速度。 如果采空区内每天 的升温率 K ≥1 ħ / d 时， 就可以认为已进入可能自 燃带
［4 ］
。
采空区内即使漏风流形成了供煤氧化升温的条 件， 但如果某一因素能够限制采空区内积热升温 ， 那 么采空区内温度就不会上升， 从而不会产生自然发 。 ， 火 由此可见 采空区内按漏风流的 O2 浓度划分出 的自燃带内， 浮煤不一定具有氧化积热的条件。 所 以按 O2 浓度指标和漏风速指标划分采空区“三带 ”
1 ） 影响煤矿大面积采空区失稳的自然地质因 素包括煤层厚度、 倾角、 埋深、 断层的影响、 岩体质量 指标 RQD 值、 覆岩的弹性模量和单轴抗压强度、 煤 体的单轴抗压强度、 地应力场中的最大最小主应力 差及应力方向、 采空区积水情况等。 2 ） 影响煤矿大面积采空区失稳的开采技术因 素包括开采面积、 采空区体积、 回采工艺、 顶板垮落 情况、 上下及周围煤层开采情况、 采空区密闭情况、 地表塌陷情况、 采空区失稳事件发生情况、 采空区上 地表建筑物分布情况等。 3 ） 煤矿大面积采空区失稳危险状态等级评定
· 146·
11
（ 第 43 卷第 5 期）
分析·探讨
W1 =
i =1 11 i =1 9
∑G i
∑G imax
i =1 9
18 = = 0． 486 37 18 = 0． 474 38
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裴沟矿32051综采工作面注氮防灭火技术的应用
郑煤集团公司总调度室秦功奇徐涛
[摘要] 介绍了注氮防灭火的原理、方法，采空区“三带”的划分和确定，注氮方法及取得的良好效果。
[主题词] 防灭火技术注氮技术应用效果分析
1、概况
郑煤集团裴沟矿32051综放面剩余可采长度660米，倾斜长150米，平均煤厚9.5米，煤层自燃发火期为65天，发火等级不易自燃。
2005年8月工作面出水停产，无法向前推进（水量1500m3/h）,预计堵水需5—7个月。
虽然在堵水初期对工作面采取了一些防自燃发火的措施，但是在后来的施工过程中发现工作面中部支架附近温度升高，同时CO出现超标。
为了不影响堵水作业，在无法采取其它措施的情况下，选用了注氮防火的方法。
2、注氮防灭火
2.1 注氮防灭火的原理
氮气是一种无毒的不可燃气体，氮气注入井下采空区后具有：降低氧的浓度的作用，既可以迅速扑灭明火，又可以防止采空区遗煤自燃，还具有降温冷却的作用，兼具抑爆的效果。
使用注氮防灭火同时具有恢复工作量小，不损坏其它设备，不影响其它工作，成本低等优点。
注氮原理：制氮装置采用中空纤维膜分离制氮技术。
中空膜分离气体总过程分为溶解和扩散两步，即混合气体（空气）在膜的高压侧表面，以不同的溶解度溶于膜内，然后在膜底侧压力差的推动下，混合气体的分子以不同的速度向膜的低压侧扩散，渗透速度率较快的气体在膜透侧被富集，而渗透速度率相对较慢的气体则在滞留侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。
2.2 注氮设备和工艺选择
注氮设备选用DM-600型膜分离制氮机，采用这种设备具有井下移动灵活，运行可靠，操作方便，节省成本等特点，这种制氮机制氮效果好，氮气浓度可达到97％以上。
注氮方式有两种方法：①连续式；②间歇式。
采用那种方法取决于氮气在采空区的时间的长短，以及漏风和“三带”的情况。
根据32051工作面的现状：漏风渗透范围小，渗气性差，氮气在采空区中滞留的时间较长。
因此采用间歇式注氮。
2.3 采空区自燃“三带”范围的确定及注氮孔的布置
2.3.1 对于采用“U”型通风系统的工作面来说，采空区按漏风的大小可以划分成三个带，见图1采空区自燃“三带”示意图。
图1 采空区自燃“三带”示意图
①散热带（L1）：靠近工作面的采空区冒落岩石处于自由堆积状态，空隙度大，漏风大，氧化生热小而散发热量多，不能自燃，通常宽度为5—20m。
②自燃带（L2）：其岩石的空隙度较小，漏风也小，蓄热条件较好，如果保持时间超过自燃发火期，就可以使遗煤自燃，其宽度大小为20—70m。
③窒息带（L3）：自燃带再向深处延伸便是窒息带。
其离工作面较远，漏风小或无漏风，氧的浓度较低，不具备自燃条件。
2.3.2 注氮孔的确定
根据本矿的实际资料及相关单位的经验（平煤十一矿）:
散热带取：5m 氧化带取：25m 扩氧的扩散半径取：10m
则氧气的释放口距采面的最大距为：25+5-10=20m
注氮孔的间距为：10m
采空区注氮孔可以采用在工作面向采空区打眼或在瓦斯高抽巷做钻场打眼,打眼工具可采用平常用的煤电钻,打眼后及时插入细钢管以防塌孔。
见图2高抽巷钻孔布置示意图。
图2 高抽巷钻孔布置图
2.4 注氮量和注氮时间的选取
工作面采用间歇注氮时，每次注氮必须将采空区的氧化带的氧气含量降到7％以下，才能达到防灭火的作用，可用公式：
Q=R1×W×L×H×L2来计算：
Q：注氮总量；
R1：注氮系数可取3；
W：惰化带长度（工作面斜长）：157；
L：惰化带宽度（采放高度）取其厚的平均值：9.5m；
L2：煤的松散系数取0.5；
即Q=2×157×20×9.5×0.5=44745m3
因注氮机的流量为600m3/h，因此第一次的注氮时间应不少于75小时，此后注氮时间由采空区的氧的浓度决定。
2.5 注氮中的注意事项
虽然氮气无毒，但可使人窒息死亡，因此，应加强现场管理，制定详细的作业规程，严格管理漏气，在注氮前用水泥、黄土对支架间及放煤窗口进行糊堵，同时用快速密闭材料对工作面煤墙架缝、上下尾巷等巷道进行快速密闭，以防止注氮过程中氮气泄露，注氮期间做到悬挂警示标志，每班派救护队员携带化学氧气瓶巡查，并将结果报总工程师。
注氮工和操作人员必须进行培训考核，合格后方可上岗，注氮时要有应急预案并做到人人熟知。
2.6 效果检验
可以利用工作面的注氮管（观察管）来检验注氮效果，经检验温度降到标准之下，CO浓度几乎为0，O2小于3％，达到了预期的目标。
通过观测孔进行效果检验时，可以及时修正注氮参数。
3、结束语
通过工作面采空区注氮可以看出，采取此种方法进行防灭火，施工量少，对巷道及设备破坏少，效果明显，但在施工过程中应制订严格的操作规程，以防人员缺氧窒息。