基于氧气浓度分布规律的综采工作面采空区自燃“三带”的特征研究.pdf

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1、2012年1O月矿业安全与环保第39卷第5期基于氧气浓度分布规律的综采工作面采空区自燃“三带’’的特征研究程卫民，孙路路一，张孝强，(1．山东科技大学资源与环境工程学院，山东青岛266590；2．矿山灾害预防控制教育部重点实验室，山东青岛266590)摘要：基于对采空区自燃“三带”理论和标准的分析，结合鲁西煤矿3下109工作面开采3下煤层时条件比较复杂，受3109工作面采空区遗煤的影响较大，存在自然发火隐患的实际情况，采用在工作面和两巷埋设气体监测装置的方法进行了采空区自燃“三带”的研究。通过采集各测点的0：浓度数据，分析采空区0，浓度分布规律，掌握

2、了3109S-作面采空区自燃“三带”的特征，对鲁西煤矿防灭火工作具有重要的指导作用。关键词：综采工作面；采空区；自燃“三带”；0浓度中图分类号：TD75文献标志码：A文章编号：1008-4495(2012)05-0007—04综采工作面采空区散热带、氧化带和窒息带(自垮落法控制顶板，采高3．5In，割煤深度0．6tn。燃“三带”)随着工作面的推进不断前移，采空区遗2自燃“三带”划分标准煤自燃一般发生在氧化带⋯。准确划分自燃“三带”，特别是氧化带，对于防止采空区遗煤自燃，保证目前划分自燃“三带”有3种方法[4]，即按采工作面的安全回采具有十分重要的现实

3、意义J。空区内漏风风速划分、氧浓度划分和温度划分，其标针对鲁西煤矿3109工作面和3下109工作面开采准如表1所示。3煤层的上下两分层层间距较小，且两工作面上下表1采空区自燃“三带”划分方法位置基本重合问题，对工作面进行了采空区自燃“三划分方法划分依据散热带氧化带窒息带带”的观测，并且利用所得0：浓度分布规律进行了风速法采空区内漏风风速／(m／min)>0．240．10～0．24181018<10空区自燃“三带”的特征。温度法采空区温度／(℃／d)<1≥由K≥11工作

4、面概况<13下109综采工作面位于一采区中部，其东侧为按采空区内漏风风速划分的方法多用于理论计3下107工作面采空区，西侧为3111工作面(未开算，实测时很难测得采空区的真实漏风强度。即便拓)，北侧至分叉区3下煤一分层防水煤柱，南侧至是在具备测定条件的工作面，受各种条件的制约，测-300ITI水平胶带、轨道大巷保护煤柱。定的数据也不太准确。3下109工作面的环境复杂，工作面开采煤层为3下煤层，其厚度为2．4～4．2in，漏风通道多，不能测得真实的漏风强度，故不能采用平均煤厚3．5In，煤层倾角平均为6。。工作面走向风速法进行“三带”的划分。长1358

5、．5m，倾向长平均125m。采用走向长壁后采空区内氧含量的大小，能够反映遗煤的氧化退式采煤法，综合机械化一次采全高回采工艺，全部环境和氧化状态，采用多点综合划带的方法，可以合理地确定自燃“三带”的范围。按照氧浓度划分的具收稿日期：2012—03—05；2012—05—12修订体标准和依据如下：从工作面向采空区方向一定范基金项目：山东省科技发展计划应急项目(2010GSF10808)作者简介：程卫民(1966一)，男，山东曹县人，教授，博士围内漏风量较大，氧化生成的热量易被漏风带走，不生导师，主要从事矿井通风与防灭火、粉尘防治和矿井瓦斯治易积聚，为散热

6、带；从工作面向采空区方向延伸，漏理等方面的研究工作。风量较小，供氧适宜，而氧化生成的热量不易被漏风·7．2012年1O月矿业安全与环保第39卷第5期带走，热量积聚，有自然发火的可能，为氧化带；从工25一一1#作面再向采空区方向延伸，漏风量最小，供氧不足，20一15氧化生成的热量很少，而且由于岩石传导，热量被逸一310散较多，一般无自然发火可能，为窒息带。5综合来看，利用0浓度分布规律来研究采空区自燃“三带”的范围及特征是科学合理的，也符合U10r2U304O50607080推进距离，m3下109工作面的实际情况，便于实施。图21一3测点0浓度变化曲线

7、33下109工作面自燃“三带”观测方案由图2分析可知，随着工作面的推进，进风侧鲁西煤矿3下109工作面“三带”观测采用在采各测点0：浓度整体呈下降趋势。1测点在推进18．4—22．0m时，02浓度由18．01％下降到空区埋设气体采集探头、束管传输、人工取样分析的l7．42％，由散热带进入氧化带；在推进51．4—55．0m方法进行气体监测，如图1所示。在进风巷和回风时，0：浓度由10．39％下降到9．62％，由氧化带进入巷分别布置3路、工作面架后布置2路监测管路，每个监测点都安设气体采集探头。随着工作面的推窒息带。2测点在推进18．0—21．6m时，0

8、浓度由进，气体采集探头及束管将埋人采空区，通过采集采18．23％下降到17．64％，由散热带进人氧化带；在推