综放工作面采空区自燃“三带”的观测与划分
《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，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。
煤层工作面采空区自燃三带划分项目研究方案
煤层自然发火期、自燃标志性气体及工作面采空区自燃“三带”划分项目研究方案中国矿业大学安全工程学院二○一六年五月1 研究内容1.1主要研究内容1)测试煤层自然发火期；2)研究煤层煤氧化过程中生成的气体与煤温之间的关系，筛选预报煤层自然发火的标志气体，确定预报临界参数，建立指标气体与煤温的对应关系；3)测定工作面采空区内部温度、气体浓度随着工作面推进的变化规律，确定工作面采空区自燃“三带”；1.2研究目标1)确定煤层自燃早期预报的指标气体及其预报临界参数；2)查明工作面采空区自燃“三带”宽度；3)掌握工作面采空区自燃规律。
1.3技术路线1)通过对相邻矿井开采同类煤层的自然发火规律调查，并进行现场调研，分析煤炭自燃的发生规律及其影响因素；2)现场采集煤样，通过实验测试研究，对煤层的自然发火危险性、氧化特性和自燃倾向性进行鉴定评价；3)研究煤层氧化升温过程中各种气体的生成规律，确定工作面煤自燃预测预报标志气体；4)进行工作面采空区自燃“三带”测定，研究采空区自燃规律；2 研究方法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、许疃矿等开采煤层具有自然发火危险性，发火期为3～6个月。
自然发火威胁矿井安全生产，因此，研究煤层自燃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。
2.1 “三带”划分指标及方法的确定目前，确定划分“三带”的指标主要有三种：①采空区漏风风速V（V>0.24m/min为散热带；0.24≥V≥0.1m/min为自燃带；V＜0.1m/min为自窒息带）；②采空区氧浓度（C）分布（认为C＜6%为窒息带，C≥6%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，否则则氧化过程将受到抑制；③温度升高速率。
在较长的一段时间内采空区遗煤温升速度1℃/d，则为自燃带。
1307首采面三带观测方案
招贤矿1307工作面采空区气体及温度观测现场实施方案对于一个特定煤层的自然发火，其煤的氧化放热性能是一定的，即是一个定数，只要浮煤厚度和粒度适中，采空区供氧充分，在发火期内推进距离小于自燃带宽度，就有可能发生采空区后方浮煤自燃。
因此，要对综放面采空区浮煤自燃做出预测，必须掌握采空区自燃带范围、原始温度，O2，CO，CO2和CH4浓度，以及工作面日常实际推进度、工作面风量等参数。
因此，采用现场埋管，束管抽取采空区气样，送入气相色谱仪分析，得出采空区各种气体浓度变化规律，辅助埋设的温度探头（根据实际情况而定）测定采空区温度变化情况，并结合数值模拟，研究分析采空区自热变化与分布规律，确定招贤矿1307工作面自燃“三带”的分布范围。
1 技术特点以及关键的仪器设备本次实测采用WRN系列热电偶和UT系列测温仪测试系统与束管抽气系统为现场实测手段，以色谱仪实验室分析采空区气体成份为依据，获得工作面采空区内气体、温度分布，以氧气含量8~18%作为“氧化蓄热带”的划分依据，以采空区实测温度作为三带划分的辅助指标。
1.1 温度测试系统WRN系列热电偶是工业用装配式热电偶，将其作为测量温度的传感器，显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。
通过补偿导线与测温仪相连，可远距离直接测量0℃~1800℃范围内的液体，蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。
与该传感器配套的测温仪为UT系列测温仪，采用液晶显示，清晰易读，如图1所示。
图1 UT系列测温仪和WRR系列热电偶1.2 抽气系统因铺设至采空区的束管长度较长，阻力较大，为能有效抽取深部采空区的气样，结合矿上现有的设备，本次测试采用CFZ20型自动负压采样器，它有效解决了用手动抽气筒抽取气样效率低、速度慢的缺点。
图2 CFZ20型自动负压采集器表1 自动负压采样器主要技术参数型号抽气速率正常工作实际CFZ-20 20L/min 12 h1.3 色谱分析系统抽取的气样由取样球胆承载送至地面气相色谱仪进行色谱分析。
采空区自燃三带的划分
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 ｌ自 燃‘ ‘ 三带” ； 划分指标 ；空间分布
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
一
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。
２ ． ２ 自 燃 三带 划分的理论依据
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 和采 空 区浮煤 厚度分布可 以正 确反应 采空 区浮煤 的 自 燃 环境 和 自燃条 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 件， 利 用这 ２ 个指标 就可以将采空 区科学 地划分为空 间自 燃 三带。 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 ２ ． ３ 自燃三带划分 的方法 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 ， 自 然 发火是煤 氧复合发生 反应 的结果 ， 在进行采空 区空间自燃三带 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 划分 时， 不仅要考虑 采空 区氧气 浓度的分布 ， 还要考 虑煤 自 然 发火 的物
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 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 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 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 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 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
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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。
采空区自燃“三带”划分与综采面极限推进速度研究
① 该系统安装在采煤机截割部上，由于采煤过程中 落煤点产生高浓度粉尘，对系统污染严重，很容易 导致高压喷雾系统产生堵塞现象；② 该系统相比传 统喷雾洒水装置降尘效果好，但是装置及降尘材料 成本费用高，而且该装置局限性大，无法实现综采 工作面大面积降尘目的，需进一步优化改进。
【参考文献】 ［1］ 吕玉芝 . 矿井尘源泡沫化治理技术研究与应用 [J].
122
2021 年第 6 期
采空区自燃“三带”划分与综采面 极限推进速度研究
孙晋乐
（山西忻州神达金山矿，山西 忻州 034000）
摘 要 为精准测定神达金山矿 13101 综放工作面采空区“三带”区域，试验应用进、回风两侧采空区内 O2 含量变化对其进行划分，得出工作面进风侧处散热带为 0~30.4 m，氧化带为 30.4~72 m，窒息带为 72 m 以里；
中国煤炭工业，2019（08）：58-59. ［2］ 魏斌 . 岩巷炮掘工作面泡沫降尘技术研究 [J]. 煤
炭与化工，2019，42（01）：121-123. ［3］ 金雪琪，陈明健 . 一种矿用泡沫除尘装置的研究
[J]. 装备制造技术，2018（08）：103-105. ［4］ 王瑞青，孙星 . 泡沫除尘喷雾技术及其应用实践
浮煤最短自然发火期 Tmin=区可能发生自燃的极限推进度为：
= vmax
Lmax × 30 τ min × k
（3）
= 41.6 ×= 30 12.89 m/月=0.43 m/d 88 ×1.1
因此，当 13101 采面推进速度大于 0.43 m/d 时， 采空区无自然发火危险；当工作面推进速度小于 0.43 m/d 时，采空区将有自然发火危险。
图 2 气体取样管的设置及保护
综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法与实践
综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法与实践余明高;晁江坤;贾海林【摘要】根据目前采空区自燃“三带”的研究现状,确定了基于采空区煤自燃的上限氧浓度和下限氧浓度、采空区自燃“三带”现场观测及数值模拟、MIN-MAX 综合处理法的采空区自燃“三带”的综合划分方法,划分了采空区自燃“三带”范围.以新疆哈密三道岭煤矿4204综放工作面为例进行实际应用,确定了该工作面采空区的自燃“三带”范围.实践表明,该划分方法确定的“三带”能更好地反映浮煤自燃的实际情况,对具有类似条件的采空区防火具有参考价值.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(032)002【总页数】6页(P131-135,150)【关键词】自燃"三带";极限氧浓度;漏风风速;MIN-MAX方法【作者】余明高;晁江坤;贾海林【作者单位】河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TP3230 引言采用综采放顶煤开采方法开采大采高、特厚煤层时，往往在采空区留有大量的松散遗煤，这些遗煤通过物理吸附和化学吸附，在合适的条件下很容易与采空区漏风流中的氧气发生氧化反应，导致采空区自燃火灾的发生，严重威胁矿井生产［1-5］.对于“U”型通风系统的采空区，按遗煤发生自燃的可能性可将采空区划分为散热带、自燃带、窒息带［6］.采空区自燃“三带”划分是矿井防灭火基础工作的重要内容之一，工作面正常生产时，采空区自燃“三带”是客观存在的，而且处于一个动态的稳定状态［7］.采空区自燃“三带”观测的主要内容是检测采空区内氧气浓度随工作面推进的变化情况，并根据煤氧化的临界氧气浓度确定出散热带、自燃带和窒息带的范围.目前，对于采空区自燃“三带”的划分，国内外尚无统一的标准，但总的说来有3种划分指标:采空区漏风风速、采空区氧气浓度以及采空区温度.以采空区的氧气浓度为划分标准的方法是目前在工程实践中应用最为广泛，也是最有效的划分方法.本文选取一个试验工作面进行埋管布点观测，并进行FLUENT模拟，从而更真实的显示采空区自燃“三带”的分布.最后，利用MIN-MAX的方法优化采空区“三带”分布范围，为采空区防灭火提供形象直观的指导.1 综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法1.1 煤氧化自燃的极限氧浓度确定氧气供给是煤自燃的另一个物质基础，对于特定的松散煤体，氧气供给越充分，煤与氧的化学吸咐和化学反应越快，放热强度越大［8-9］.在某一温度下，其放热强度近似与氧浓度成正比，当氧浓度达到上限漏风强度对应的浓度值时，煤体的氧化生热大于散热，煤体的升温速度达到最大，因为是根据上限漏风强度计算出的氧气浓度，所以将这个极限浓度称为上限氧浓度，用Cmax表示.理论研究表明:上限氧浓度与上限漏风强度、煤氧化放热性、浮煤堆积厚度、周围散热条件和煤岩体原始温度有关.现场实践中，煤体的氧化放热特性、浮煤堆积厚度、采空区的上限漏风强度、周围散热条件和煤岩体原始温度均为定值，故上限氧浓度为可知的极限参数.理论上，上限氧浓度的计算公式［9］为式中:ρg为工作面风流密度，kg/m3;Cg为工作面风流热容，J/(g·℃);q0(Tc)为试验测定的放热强度，J/(m3·s);λc为浮煤导热系数，J/(s·m·℃);Qmax为采空区上限漏风强度，m3/(min·m2);C0新鲜风流氧浓度，mol/m3;Tc为煤体平均温度，℃;Ty为岩层平均温度，℃;h为松散煤体厚度，m;由上限氧浓度Cmax换算为煤体氧化生热的最大氧浓度Cu的计算公式为式中:V为气体的摩尔体积，L/mol;n为氧气的分子量.引起煤自燃的必要条件之一是有连续充分的供氧条件，当风流在破碎煤层孔隙中流动时，随着煤对氧气的吸附和反应，风流中的氧浓度逐渐降低，当氧浓度降低到某个下限值时，煤氧化产生的热量较小，产热量可通过顶底板岩层全部散发出去.此时，煤体温度不再上升，煤体升温速度为0，则称该极限氧浓度为下限氧浓度，用Cmin表示.理论上，下限氧浓度的计算公式为式中为采空区漏风强度，m3/(min·m2)，其它参量的含义如式(1)中所述.由下限氧浓度Cmin换算为煤体氧化生热的最小氧浓度Cd的计算公式为1.2 采空区流场数值模拟根据工作面的具体情况建立模型，气体在采空区的流动，可看作是空气在多孔介质中的渗流.模拟是在GAMBIT中建模，然后采用FLUENT软件进行计算，最后导入到TECPLOT进行后处理.考虑流场的非均匀性，对进风口附近和回风口附近进行局部加密.采空区非均质多孔介质分布情况，采空区氧气浓度和一氧化碳浓度变化方程的源项采用用户自定义函数UDF进行导入、编译.速度与压力之间的耦合采用SIMPLE算法，迭代的最大误差都小于10－3.1.3 基于MIN-MAX方法的采空区“三带”分布范围确定MIN-MAX方法的原理就是将各种方法得到的采空区“三带”范围进行处理，散热带的范围取最小值，窒息带取最大值，从而得到自燃带的最优范围.根据采空区实测氧气浓度和Fluent模拟结果，利用MIN-MAX的方法确定自燃“三带”的最优范围.2 采空区自燃“三带”划分实践将本文确定的综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法，以新疆哈密三道岭煤矿4204综放工作面为例进行实际应用.该工作面走向长度1 687.1 m，倾向长度240 m，煤层平均倾角为6°，煤层平均厚6.3 m，采用走向长壁后退式综采放顶煤全部垮落式采煤法.上顺槽为进风巷兼作轨道运输巷，下顺槽为回风巷兼作皮带运输巷，两巷都为实体煤巷道，沿煤层底板掘进，巷道净宽4 m，净高3 m.2.1 煤氧化自燃的极限氧浓度的具体计算根据现场实测与计算:ρg=1.18 kg/m3;Cg=1.302 J/(g·℃);q0(Tc)=2.87 × 10J/(m3·s);λc=2.13 ×10－1J/(s·m·℃);Qmax=2.48 ×10－4m3/(min·m2)=7.2 × 10－5m3/(min·m2);C0=9.375 × 10－10mol/m3;Tc=30℃;Ty=12 ℃;h=1.3 m;V=22.4 L/mol;n=32.由式(1)得Cmax≈2.64 ×10－1kg/m3;由式(2)得 Cu=18.5%;由式(3)得Cmin≈5.8 ×10 －1kg/m3;由(4)式得 Cd=4.65%.2.2 采空区自燃“三带”范围划分标准的确定煤自燃“三带”的分布特征既与冒落岩石堆放压实状况、遗留浮煤的分布状况、漏风源、漏风汇的位置和漏风强度等因素有关，又与工作面的推进速度有很大的关系.采空区氧含量分布最能反映采空区浮煤氧化状况，因此，采空区三带划分应以氧含量分布为主，其它指标为辅.根据上节中计算的煤体氧化生热的最大氧浓度和最小氧浓度值，本文确定的采空区自燃“三带”划分标准为:散热带φ(O2)≥18.5%;自燃带φ(O2)为18.5%～4.65%;窒息带φ(O2)≤4.65%.2.3 采空区自燃“三带”观测的测点布置采空区自燃“三带”观测采用的方法是在采空区预埋束管检测系统.为分析工作面自燃三带分布情况，沿4204工作面进风巷、回风巷和工作面支架中部各布置3个测点，测点间隔30 m.需要说明的是，进风巷、支架中部和回风巷的每一个测点处都布置一个防倒装置的采样探头，高度为0.6 m，下部有三条腿支撑.为防止采空区积水或浮煤堵塞束管，每个探头高于底板0.5 m左右，端头用三通连接，顶部三通钢管内保护着气体采样器.支架中部的测点布置在支架底放溜槽后部采空区，并且导出到进风巷进行观测.采空区抽气导管采用聚氯乙烯硬质塑料束管，直径为6 mm，为了避免抽气管被采空区冒落的岩石砸坏，外部用直径为70 mm的钢管进行保护.采空区自燃“三带”观测采用抽气法，其抽气探头放在三通钢管中进行保护.将测点编号1-9，按照图1布置，测点之间间隔30 m.其中，测点 1，4，7为第一组;2，5，8为第二组;3，6，9为第三组.2.4 采空区自燃“三带”的观测数据分析由现场实测可知4204工作面采空区氧气体积分数如图2所示，根据煤炭氧化自燃理论，煤炭自燃的决定性因素是漏风风流中的氧气体积分数，用氧气体积分数来划分采空区煤炭氧化自燃“三带”是可靠的，在现场实际测定中也经常使用这种方法［10-11］.分析图2所反映的4202工作面采空区氧气体积分数变化和实测结果可知:(1)当工作面推进50 m后氧气体积分数就迅速减少.这是由于煤层顶板为松软岩石，采空区顶板垮落时，冒落的顶板压实程度较好，采空区漏风较少.(2)各测点氧气体积分数下降的趋势为:靠回风侧的测点下降最快，靠近进风侧的最慢.实测结果充分说明了U型通风系统工作面的采空区漏风流场与漏风变化规律为采空区中部靠进风侧漏风较大，回风侧较小.2.5 采空区自燃“三带”实测范围的确定根据图2从氧气体积分数的变化规律分析可以得出4204综放工作面采空区自燃“三带”的范围如表1～3所示.表1 第一组测点所反映的自燃“三带”分布范围Tab.1 Distribution of the spontaneous combustion three-zone reflected by the first points?表2 第二组测点所反映的自燃“三带”分布范围Tab.2 Distribution of the spontaneous combustion three-zone reflected by the second points?表3 第三组测点所反映的自燃“三带”分布范围Tab.3 Distribution of the spontaneous combustion three-zonereflected by the third points?根据采空区实测氧气体积分数，利用MINMAX的方法所确定的自燃三带范围如表4所示.表4 现场实测数据反映的自燃“三带”分布范围Tab.4 Range of coal spontaneous combustion three-zone reflected by the on-site measured data?由表4可知，采空区自燃“三带”的位置和范围与工作面的漏风量有直接关系.工作面进风巷漏风充足，所以进风巷的自燃带在采空区深部，且范围最大，回风巷漏风最小，所以回风侧进入自燃带比较早，且自燃带范围较小.因此，工作面漏风量越大，采空区自燃带位置越向采空区深部延伸，且自燃带的范围越大.2.6 4204工作面采空区流场分布的数值模拟根据现场观测可知，4204综放工作面采空区两端浮煤厚度达3.0 m，中部采空区浮煤厚度为1.3 m，由于顶板压力较大，根据地质资料可假设中部采空区浮煤距离顶板3 m处为致密边界，工作面的长度为240 m，采空区的深度为300 m，工作面的横截面尺寸为4 m×3 m.数值模拟的物理模型如图3所示.采空区流场分布对采空区的组分浓度分布以及“三带”划分均有重要影响，煤自然发火的主要条件是供氧和蓄热，其中蓄热程度由风速决定.根据国内外学者对采场漏风的研究，一般认为［12-14］，采空区风速介于 0.1 ～0.24 m/min 之间为氧化自燃带.采空区高度为1.5 m平面的漏风速度场、氧气体积分数场的分布如图4和图5所示.根据采空区漏风风速模拟得出距进风巷不同距离处自燃“三带”的分布范围见表4所示.根据采空区氧气体积分数模拟得出距进风巷不同距离处自燃“三带”的分布范围见汇总表5和表6所示.表5 漏风风速模拟的自燃三带分布Tab.5 Distribution of coal spontaneous combustion three-zone according to leakage air viscosity?表6 氧气体积分数模拟的自燃三带分布Tab.6 Distribution of coal spontaneous combustion three-zone according to oxygen concentration?3 4204工作面采空区“三带”范围综合确定根据实测氧气浓度变化得到的进风巷采空区自燃“三带”的分布，以及模拟得到的自燃“三带”范围，利用MIN-MAX的方法进行优化，得出最优的自燃带范围是17.5～160 m.根据对进风巷自燃“三带”范围的综合确定，同理，可以计算出距进风巷120 m和240 m的“三带”范围如表7所示.表7 综合确定的自燃“三带”的分布Tab.7 Distribution of coal spontaneous combustion three-zone based on comprehensive method?4 结论(1)确定了基于采空区煤自燃的上限氧浓度和下限氧浓度、采空区自燃“三带”现场观测及数值模拟、MIN-MAX综合处理法的采空区自燃“三带”的综合划分方法，据此划分的采空区自燃“三带”范围，能更好地反映浮煤自燃的实际情况. (2)研究表明，采空区自燃“三带”的位置和范围与工作面的漏风量有直接关系.工作面漏风量越大，采空区“自燃带”位置越向采空区深部延伸，且自燃带的范围越大.(3)根据MIN-MAX方法，4204工作面进风巷采空区自燃“三带”范围为散热带0～17.5 m，自燃带17.5～160 m，窒息带＞160 m;工作面中部的自燃“三带”范围为散热带0～14.5 m，自燃带14.5～139 m，窒息带＞139 m;回风巷的自燃“三带”范围为:散热带 0～9 m，自燃带 9～74.5 m，窒息带＞74.5 m.(4)根据现场观测、数值模拟和MIN-MAX方法表明，距进风巷距离不同位置的采空区自燃“三带”范围有一定的差异，可为采空区防火提供基础数据，据此可有针对性地采取防灭火措施.参考文献:［1］王省身，张国枢.矿井火灾防治［M］.徐州:中国矿业大学出版社，1990. ［2］王德明.矿井火灾学［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2008.［3］邬剑明.煤自燃火灾防治新技术及矿用新型密闭堵漏材料的研究与应用［D］.太原:太原理工大学，2008:3-5.［4］王俊峰，邬剑明，靳钟铭.一种预测采空区自燃危险区域的新方法——CFD 技术的应用［J］.煤炭学报，2009，34(11):1483-1488.［5］郝宇，刘杰，王长元，等.综放工作面超厚煤层注氮防灭火技术应用［J］.煤矿安全，2008，12(7):41-43.［6］张国枢.通风安全学［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2008.［7］文虎.综放工作面采空区煤自燃过程的动态数值模拟［J］.煤炭学报，2002，27(1):54-58.［8］余明高，黄之聪，岳超平.以氧指标划分采空区自燃“三带”的实验研究［J］.西安矿业学院学报，1998，18(1):1-5.［9］刘晨瑶，陈曦，王亚超，等.亭南煤样自燃极限参数实验研究［J］.陕西煤炭，2002，25(1):4-5.［10］刘华锋，张人伟.综放工作面采空区自燃“三带”的观测与分析［J］.煤炭安全，2009，19(3):38-40.［11］董建立，邓五先.安一井S4101工作面采空区自燃“三带”观测及防止自然发火的措施［J］.矿业安全与环保，2006，33(4):1-3.［12］褚廷湘，余明高，杨胜强.基于FLUENT的采空区流场数值模拟分析及实践［J］.河南理工大学学报:自然科学版，2010，29(3):2-5.［13］余明高，常绪华，贾海林.基于Matlab采空区自燃“三带”的分析［J］.煤炭学报，2010，35(4):1-4.［14］王家学，潘荣锟，余明高.王台矿2304采面自燃“三带”观测及数值模拟［J］.煤炭安全，2010，39(4):1-3.。
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综放工作面采空区自燃“三带”的观测与划分
刘文永;滕福义;王东;刘少泽
【期刊名称】《矿业安全与环保》
【年(卷),期】2014(000)004
【摘要】通过实际观测采空区浮煤状况、工作面推进速度和采空区进回风侧O2浓度的分布规律,根据“三带”划分方法及划分指标,对白羊岭煤矿15101综放工作面进行了“三带”划分,掌握了采空区煤自燃“三带”分布规律及危险区域。
15101工作面散热带的分布范围在采空区距离工作面10~100 m,进风侧由于漏风强度较大,散热带宽度较宽。
窒息带在距离工作面165 m以上的采空区深部；在工作面回风侧,窒息带的深度约为137 m。
氧化升温带宽度在工作面进风侧最大,达到55 m左右。
%Division of spontaneous combustion “three Zones” in 1510 fully mechanized top-coal caving face in Baiyangling Mine was conducted through the actual observation of the float coal status in the gob, the face advance speed and the distribution law of oxygen concentration on the air intake and return side of the gob and according to the division method and index of spontaneous combustion “three zones”, and the distribution rule of coal spontaneous combu stion “three zone” and the danger zone in the gob were kept abreast. The distribution range of the heat radiating zone in 15101 working face was within 10 to 100 m from the gob, and the heat radiating zone on the air intake side was wider due to stronger air leakage. The choking zone was in the deep part of the gob 165m away from the working face. The depth of the choking zone on air
return side was about 137 m. The oxidation temperature-rise zone was the widest on the air intake side of the working face, it was about 55 m.
【总页数】4页(P66-68,72)
【作者】刘文永;滕福义;王东;刘少泽
【作者单位】西安科技大学，陕西西安710054;国投昔阳能源有限责任公司，山西昔阳045300;国投昔阳能源有限责任公司，山西昔阳045300;国投昔阳能源有限责任公司，山西昔阳045300
【正文语种】中文
【中图分类】TD75+2.2
【相关文献】
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