采空区“三带”测试技术方案
工作面“三带”观测技术与应用
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。
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。
煤矿采空区三带划分-精选.pdf
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。
采空区三带
采空区三带
采空区三带
不知道你是指哪个专业，顶板专业上有个三带划分，是根据采煤工作面开采后顶板情况划分为冒落带、裂隙带和缓慢下沉带；另外，
从通防专业的防灭火来说，采煤工作面采空区沿走向方向，按照氧气
浓度的不同，可划分为冷却带、氧化带和窒息带。
供你参考。
顶板三带
顶板三带通常是指：冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。
裂隙带又可划分
为严重断裂带、一般断裂带和微小断裂带。
从纵向上讲，采煤区域采完以后会形成三带，即冒落带就是垮落带，然后再向上则是裂隙带，再向上则是弯曲下沉带。
煤层开采后拆除支护或者液压支架前移，形成采空区，则顶板冒落，
形成垮落带，垮落到一定高度一般也就是采高的两到五倍（根据上覆
岩层岩性）；
然后也就是上部岩层因为下部垮落带出现裂隙，这个裂隙带的高度大概是采高的十到十五倍，再向上就是弯曲下沉带，有时候采空区
距地表较近的时候，弯曲下沉地表很明显，甚至地表就是属于裂隙带
或者直接垮落下去了（那是小煤窑乱采乱挖的恶果）。
当然是先垮落带再裂隙带，弯曲下沉带，然后地面缓慢下沉啊,
还有个弯曲下沉带
垮落带：由于直接顶下部煤炭被采空直接顶受上部岩层压力作用破碎下沉
裂隙带：直接顶破碎下沉后，老顶受上覆岩层的压力产生裂隙
弯曲下沉带：老顶产生裂隙和下沉后老顶上部的一部分岩层受上覆岩层压力产生弯曲下沉
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关于采空区“三带”的学习心得
采空区的〃三带〃高度计算
工作面高位抽放钻场的和合理布置层位:（高突厚煤层高位钻孔抽放技术参数优化•毕德纯）
1, 由于高位钻场钻孔抽放是，工作面上方的冒落带和裂隙带还没有完全定型，因此,高位钻孔的最正确布置层位并不一定在所考察的最发育裂隙带内，最正确抽
放最低层为应低于所考察的冒落带上部,最正确最高层位也低于裂隙发育层位
上部,这并不与实际考察的〃三带"结果相矛盾。
另外,由于工作面上隅角附近
采动裂隙0型圈的作用，钻孔距离回风巷水平位置不同，最正确抽放效果的层
位也有一定差距。
2 , 瓦斯抽放效果与
我国学者刘天泉在总结大量岩石破坏性位移实验数据的根底上，提出在中等硬度的岩
体内进行回采后的上覆基岩的冒落带高度仇为：
IOO Y M
H c=―
c 4.7^M+19
WO Y M
H f =—--------------
f
M 一累计开采深度，m;
H c—冒落带I W J度，m;
H一裂隙带高度，m・
根据煤层倾角和覆岩岩性给出了垮落带最大高度及规那么移动带的统计计算公式：£h = MI（kp-B
式中：顶板岩石垮落厚度，叫
采面采面，m；、一岩石破胀系数。
双马煤矿4-2煤层采空区自然发火“三带”研究
双马煤矿4-2煤层采空区自然发火“三带”研究周学军1，孙凯2（1国家能源集团宁夏煤业有限责任公司双马煤矿，宁夏灵武750408；2.山东鼎安检测技术有限公司，山东济南250000）摘要：为加强国家能源集团宁夏煤业有限责任公司矿井防灭火管理，更好地指导现场防灭火工作，双马煤矿采用温升速率和氧浓度指标的方法，对4-2煤层采空区自然发火“三带”测定、划分展开专项技术研究，现场通过采用布置束管和温度传感器相结合的措施，对采空区的气体和温度进行采集整理分析，确定了“三带”范围和合理注氮位置，为同一煤层不同工作面回采过程中煤层自燃预测预报和防灭火技术管理提供了良好的借鉴经验，确保矿井安全生产。
关键词：自然发火；“三带”测定；防灭火中图分类号：TD75文献标识码：B 文章编号：2096-7691（2022）02-030-04作者简介：周学军（1975—），男，工程师，2014年毕业于东北大学，现任职于国家能源集团宁夏煤业有限责任公司双马煤矿，主要从事矿井“一通三防”安全管理工作。
Tel：180****5097，E-mail：**********************.cn引用格式：周学军，孙凯.双马煤矿4-2煤层采空区自然发火“三带”研究［J ］.能源科技，2022，20（2）：30-33.0引言《国家能源集团宁夏煤业有限责任公司矿井防灭火管理规定》宁煤办〔2020〕48号文第二章第五条规定：开采自燃、易自燃煤层的矿井、水平、采区，每一个开采煤层的首采工作面应进行采空区自然发火“三带”测定，确定最小安全推进速度［1］。
确定采空区的自然发火“三带”范围，可以有效增加对防灭火措施的针对性，提高防灭火工程的预防效果，进而有效预防自燃事故的产生［2-3］。
目前，主要根据采空区漏风风速、遗煤温升速率和O 2浓度指标3个方法来确定自然发火“三带”范围。
国内外学者普遍认为：当采空区中漏风风速>0.9m/min 或O 2浓度>18%，温升速率K<1℃/d 的区域即认为是散热带；氧化带中采空区区域漏风风速为0.02~0.9m/min 或O 2浓度在8%~18%，温升速率K≥1℃/d ；采空区中漏风风速<0.02m/min 或O 2浓度<8%，温升速率K<1℃/d 的区域即认为是窒熄带。
采空区“三带”观测及注氮防灭火研究
带 ” 的安全 性 ，将 安全 隐患 掐灭 在 源头 ， 降 低火 灾发生 的机 率 。 ３ ３ 注氮 防灭火 效果 分析 经 过 调 查 研 究 发 现 ，对 采 空 区 “ 三 带 ”进 行合 理 的注 氮操 作 ，是有 效 预防 采
郭 君 柳
（ 太原煤炭 气化 （ 集 团 ）有限责任公 司，山西 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４）
摘 要 ：我 国煤炭 资 源非 常 丰 富 ，煤 炭是 支撑人 们 日常生 活 、促 进 经济发 展 的 重要 能 源之 一 。每 天全 国上 下 同 时开 工的 煤矿 不 计其 数 ，但 是煤 矿 事故 发 生率 也是 一个 令人 头疼 的 问题 ，虽然 近年 来我 国对 于煤炭 开 采行 业进 行 了大规 模 整 顿 ， 但是事故的发生总是 让人防不胜防。火灾是煤炭最常见的事故 ，而且大多数都发生在 “ 采 空区” ，本文 旨在探讨采空区 “ 三带 ”的 观测 以及 注 氮防 灭 火的 实用 方法 ，提 高煤 炭开 采的 安全 性和 经 济效 益 。
作 ，并做好 火 灾预 防工作 和灭 火工 作 。
工作面“三带”观测技术与应用
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。
采场矿压监测及“三带”演化规律研究--实施方案
《采场矿压监测及“三带”演化规律研究》实施方案山东新河矿业有限公司山东科技大学2012.12目录1 矿井概况 (1)1.1交通位置 (1)1.2自然概况 (1)2 3303工作面概况 (3)2.1概况 (3)2.2地质构造 (3)2.3水文地质及水害评价 (4)2.4防水煤（岩）柱的留设 (5)2.5其它地质情况 (6)2.6安全措施或建议 (7)3 研究内容及技术路线 (9)3.1研究目标 (9)3.2研究内容 (9)3.3技术路线 (9)4 项目实施方式、方法与步骤 (11)4.1采场覆岩“三带”发育规律及影响因素研究 (11)4.2工作面顶板运动及矿压显现研规律究 (25)4.3工作面底板承载性能测试 (28)5 所需购买仪器汇总及价格 (33)1 矿井概况山东新河矿业有限公司行政区划属山东省济宁市嘉祥县疃里镇管辖，矿井东距济宁市约10公里，西距嘉祥县城约7.5公里，位于新、老327国道之间，新修嘉祥至济宁的呈祥大道南侧2km，嘉祥新河工业园南北大道东侧。
新河井田位于济宁煤田唐口勘探区西南边部，是唐口勘探区的一部分。
井田范围东起F13断层及嘉祥支三断层，西至17煤层露头，北起T19-1、T19-2号钻孔连线延长线，南到兖（州）新（乡）铁路。
井田面积约5.29km2。
可采煤层3、16、17煤层，主采煤层3煤层，平均厚度6m左右。
2012年4月25日顺利完成井田扩大区采矿许可证的变更工作，扩大区范围位于唐口矿井三维勘探区F区的西部，边界调整后井田总面积10.0367 km2，开采深度由-180m至-1300m标高。
于2012年6月25日，矿井-980延深设计通过集团公司的审查批复。
山东新河矿业公司原隶属于山东里能集团，2008年5月份，通过竟标淄矿集团与山东里能集团签定了收购合同，并于2008年12月10日正式移交给淄矿集团管理。
矿井由煤炭工业济南设计研究院设计，矿井工业建筑及井巷工程按30万t/a设计，核定生产能力30万t/a。
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柳塔矿工作面采空区“三带”实测技术方案
一、气体采样点布置
在运输顺槽和回风顺槽沿采空区走向敷设束管200~300m，外面用套管保护。
套管采用1寸刚管，里面放有四芯束管，采样点1和采样点2各用两根束管。采
样点1和采样点2间隔50m，采样点2使用三通连接。采样点1和采样点2所对
应束标记好序号，以免混淆。具体布置方式如图1所示。
图1 采样点布置示意图
二、采样束管敷设与保护
如图2所示，束管进、回风顺槽沿采空区走向敷设200~300m，根据采空区
气体观测结果，该距离可能再做适当延长；在工作面后部，束管测、温导线敷设
贯穿整个工作面倾向长度。为防止束管进入采空区后被采空区冒落的岩石所破
坏，在整个敷设线路上必须采用如图2所示的1寸钢管做保护套管对束管进行保
护。
图2 1寸快速接头钢管
为了防止束管因急转弯收到折损，将每个测点位置的保护套管做成如图3
所示的带有一定倾角的1寸三通。
图3 2寸三通（带倾角、带快速接头）
1寸短接（如图4所示）和1寸三通连接用作采样点保护套管（连接方式如
下图5所示）。1寸短接长为50cm，底端加工成快速接头，顶端封闭，端头40cm
采用花管形式布置。花管参数为：每间隔8cm布置一组通气孔，每组等弧度分布
4个通气孔。
快速接头连接方式
快速接头连接方式
图4 1寸钢管短接（用作采样点保护）
图5 采样点保护套管处的连接方式
三、气体的抽取与分析
采用防爆的旋片式抽气泵（图10）抽取采空区气体，将气体抽入“球胆”
后带至地面色谱分析。
图10采样抽气泵
气样采集与分析的工作可由瓦检员每天早班检修时间段内左右进行，通过单
芯束管对不同的采样点采集气样，将采集的气样通过球胆送至地面检测室分析，
并将分析数据进行记录，气体分析采用气相色谱仪由专业操作员进行。将分析数
据记录在表1中。
表1 三带测试的数据记录表
巷道名称 序号 检测点 取样时间 气体成分（%） 距工作面
的距离
N2 O2 CO CO2 C2H6 C2H2 C2H4
运输
顺槽
1
2
3
4
回风
顺槽
5
6
7
8
四、三带划分标准
三带观测的距离一般达到200m为宜，具体观测距离根据实测的氧气浓度再
做调整（一般观测到的采空区氧气浓度普遍低于5%为止）。根据测试数据，绘制
采空区“氧气浓度——工作面距离”关系曲线，通过这些曲线及曲线间的关系对
比来分析采空区内部的氧化规律；依据支持采空区浮煤氧化的氧气浓度上下限来
划定采空区自燃三带。划分标准如下表2.
表2 三带划分标准
氧气浓度C C＞18% 8≤C≤18 C＜8
所属区域 散热带 自燃带 窒息带