综采面采空区遗煤氧化_三带_宽度的测定

1、2008年第 3期淮南职业技术学院学报NO. 3, 2008第 8卷 (总第 28期 )JOURNAL OF HU INAN VOCATIONAL & TECHN ICAL COLLEGEVOL. 8, Serial No. 28综采面采空区遗煤氧化“三带 ”宽度的测定余 熠(淮浙煤电有限责任公司顾北煤矿 ,安徽淮南 232100)摘 要 介绍了顾北煤矿 1232 ( 3)综采面在上下风巷预埋束管 ,抽取采空区气样 ,测定使用采空区气体变化情况 ,分析采空区氧气浓度沿工作面走向的分布规律 ,确定采空区遗煤氧化的“三带 ”宽度 ,找出工作面推进速度与采空区遗煤处在氧化带时间的关系 ,为工作面安全

2、回采提供指导。关键词 遗煤 ; 氧化 ; “三带 ”宽度中图分类号 TD75文献标识码 B文章编号 1671 - 4733 ( 2008) 03 - 0009 - 021 问题的提出1232 ( 3)是顾北煤矿第一个综采工作面 , 该工作面煤层厚度变化较小 ,平均厚度为 3. 86 m ,煤层倾角 8. 412. 9,平均 9. 8,属于中硬 12. 5 % ,挥发份 36 % , 煤尘具有强爆炸性 , 瓦斯含量为 4. 8m3 / t。本工作面所采的 13 煤层自燃发火比较严重(发火期为 3 6 个月 ) 。随着工作面向前推进 ,由于矿压的作用 ,采空区遗煤在空间上经历散热带、氧化带与窒息带

3、即通常所说的采空区遗煤氧化“三带 ”。采空遗煤是否自燃 ,主要取决于遗煤处在氧化带的时间 t ,当 t大于煤层在该开采条件下自然发火期值时 ,若不采取防火措施 , 则采空区遗煤必自燃 ,因此 ,测定采空区氧化“三带 ”对于确定推进速度临界值与防止采空区遗煤自燃有十分重要的意义。为了确定保证该工作面安全的回采 ,在上下风巷预埋束管 ,抽取采空区气样 ,确定采空区氧气浓度沿走的分布情况及随工作面推进测点氧浓度变化情况 ,确定采空区三带宽度 ,为工作面安全回采提供技术指导。2 采空区气体取样方法为了探索 1232 ( 3)工作面采空区氧浓度随工作面向前推进变化规律 ,在工作面上、下顺槽各布置了带有强

4、力保护套的束管 ,内径为 10 mm。为了防止束管被冒落的矸石砸坏 ,外用 33 mm 铁管保护 , 取样头外面套上50 mm 和100 mm 铁管 ,两层铁管壁上打有 30个小孔 ,用铜网将取样头的铁管包裹起来以防碎煤进入 ,并通过 90的弯头和法兰与沿采空区走向布置的铁管联接起来。为了防止抽气时铁管中的空气漏入束管中 ,在法兰与铁管的联接处 ,塞入 600 mm 厚的黄泥和 50 mm 厚的泡泥。以防止漏气与阻塞。束管在采空区的布置方式如图 1所示。1# 6#为取样头位置; 7为保护钢管; 、为抽气站图 1采空区束管布置示意图各取样点间距 20 m ,最长取样距离 180 m。在第一个取样

5、点埋进 20 m 后 ,开始用抽气站内防爆抽气泵抽取气样 ,每天由通风科派专人下井开启抽气泵 ,为提高取样精度 , 每次取样前应先预抽 20 m in 排除束管中的空气 ,抽取的气样送安徽理工大学通风实验室进行气相色谱分析。3 测定结果的分析在正常回采过程中 ,每天取样一次 ,一直取到工作面推到取样站为止。具体测定结果见表 1所示。收稿日期 2008 - 07 - 30作者简介 余熠 ( 1964 - ) ,男 ,安徽六安人 ,工程师 ,从事生产管理工作 ,电话:10淮南 职 业 技 术 学 院 学 报第 8卷通过对数据分析知 ,埋入同一顺槽的三个取样地点趋势相似 ,

6、因此 ,只列出上下风巷氧浓度与 L埋入 的的氧浓度与取样头与回采工作面的距离 L埋入 变化变化情况 ,如图 2所示。表 1O2浓度与 L埋入 的变化情况L埋入 (m )0204060801001201401601801#取样点 O2浓度 ( % )20.319.215.213.39.58.56.85.24.63.82#取样点 O2浓度 ( % )20.319.516.814.19.88.97.36.25.14.13#取样点 O2浓度 ( % )20.319.415.914.39.28.576.14.83.94#取样点 O2浓度 ( % )20.319.314.510.68.77.55.94.8

7、3.73.25#取样点 O2浓度 ( % )20.319.313.311.87.85.53.93.22.62.16#取样点 O2浓度 ( % )20.319.214.110.97.66.34.63.82.93.1图 2 1232 ( 3)工作面上下风巷采空区氧的浓度沿走变化趋势图4 采空区“三带 ”宽度的确定假设采空区是二维流场 ,采空区冒落介质孔隙是各项同性 ,采空区视为连续孔隙介质 ,以连续性方程和质量守恒方程为基本方程 ,通过测点的氧气浓度为已知边界条件。将采空区划分成为若干个边长为 10 m 的等腰直角三角形单元 ,将直角边、节点以及三角形单元按一定的顺序编号 ,借助于计算机用有限元解

8、算方法求出采空区各点的氧浓度 ,再结合测点氧浓度作出采空区“三带 ”宽度分布图 ,如图 3所示。图 31232 ( 3)综采工作面采空区“三带 ”分布图5结论通过测算得出 1232 ( 3 ) 工作面采空区“三带 ” 宽度分布情况为: 从工作面向采空区深部 0 30 m 为散热带 , 30 80 m 为氧化带 , 大于 80 m 为窒息带。该测定结果只适用相同地质条件、巷道布置与开采方法的工作面;采空区氧气浓度只能作为划分采空区“三带 ” 宽度的依据之一 ,为更准确采空区“三带 ”宽度 ,还应结合采空区漏风与遗煤温度变化情况综合确定;确定采空区“三带 ”宽度 ,实测采空区遗煤实际发火期 ,并根据采空区遗煤实际发火期值与采空区遗煤处在氧化带的时间确定工作临界推进速度。通过相关计算得 1232 ( 3 ) 工作面临界推进速度为 3m / d,当工作面推进速度大于 3 m / d,则不需要采取防火措施;当工作面推进速度小于 3 m / d,则需要采取注氮、注浆等防火措施。参考文献: 1 何启林. 采空区瓦斯弥散流场研究 J . 焦作工业学院学报 , 1997, ( 3) : 36 - 40. 2 何启林等. 徐庄煤矿综放采空区“三带 ”宽度的确定 J . 煤矿安全 , 2001, ( 2) : 6 - 7. 3 何启林.