孟村三带分析

陕西彬长孟村矿业有限公司401101工作面煤自燃预警指标分析及采空区“三带”测试采空区“三带”的正确划分能够为煤自燃防治工作的开展提供重要参考，本次观测采用现场埋管，束管抽取采空区气样，送入气相色谱仪分析，得出采空区氧气浓度变化规律，研究分析采空区自热变化与分布规律，确定孟村矿401101工作面自燃“三带”的分布范围。1、测点布置本次测试束管的布置方式采用从通过工作面的回风隅角沿工作面采空区倾向布置的方式。综放面平均长度180m，在工作面支架后部采空区侧沿倾向共埋入了25、40、70、85架后的4个测点，其设置位置如下图1。图1测点布置图铺设方法：将2寸无缝钢管截成每根4m长，两端焊接快速接头，将束管管缆和测温导线一齐穿入套管内，套管之间用快速接头连接牢固，埋入支架后部采空区,采样器探头部位用块煤或道木加以保护。2、采空区“三带”划分方法采空区“三带”的正确划分能够为煤自燃防治工作的开展提供重要的参考，但对于如何划分采空区的自燃“三带”，目前尚无统一的指标参数，当前现场常用的划分方法主要有以下三种：1）根据氧气浓度划分根据氧气浓度划分采空区“三带”是目前最常用的方法，相关的指标参数如下：=1\*GB3①不自燃带：O2%＞15%。该区域具备充足的供氧条件，但由于漏风大造成煤氧化自燃初期产生的微小热量随风散失，煤的氧化过程始终停留在缓慢发展阶段，不易发生煤自燃现象。应该指出的是，以氧气浓度作为界定不自燃带和自燃带的指标，并不是因为氧气浓度大于某一特定值而不能自然发火，而是由于该区域的漏风风速过大带走了氧化生成的热量所致，因此不自燃带也常称为“冷却带”或“散热带”。=2\*GB3②自燃带：15%≥O2%≥5%。该区域既具备充足的供氧条件，又由于漏风量较小，氧化蓄热环境较好，煤的氧化自热过程得以持续进行，最终导致煤自燃的发生。=3\*GB3③窒息带：O2%＜5%。该区域由于缺氧，煤氧化自燃过程将无法进行。2）据根漏风强度划分根据国内外学者对采场漏风的研究，采空区“三带”的范围根据漏风流速一般可分为：=1\*GB3①不自燃带：流速＞0.24m/min；=2\*GB3②自燃带：0.1m/min≤流速≤0.24m/min；=3\*GB3③窒息带：流速<0.1m/min。采空区的漏风强度能够在一定程度上反映自燃“三带”特性，但在现场实际测定过程中，由于采空区内设点困难、测量仪器精度不足、采空区风流方向的不可预见性等因素的影响，测定过程往往无法进行或结果可信度较低。因此，通过漏风强度划分采空区“三带”的方法的主要是通过计算机数值模拟得到。3）温度法有人提出用温升速率作为采空区三带的划分标准。温升速率有两种表述方式：一是指单位时间内温度变化的数值，表达式为：式中，T1——初始测定的采空区环境温度，℃；T2——后期测定的采空区环境温度，℃；——从T1变化到T2所需的时间，day；——T1到T2的变化值，℃；——温升率，℃/day。目前，温升速率法主要是通过在采空区埋设热电偶探头，实现远距离测温，以了解采空区遗煤的温度变化清况。如果值大，则反映采空区自燃危险性大，通常认为≥1℃/day的区域就是氧化带。第二种表述是指在单位距离内的温度变化，表达式为式中，T1——初始测定的采空区环境温度，℃；T2——后期测定的采空区环境温度，℃；——测点在采空区的距离变化，day；——在的距离变化范围内温度的变化值，℃；——温升率，℃/m。实际上，温度不宜作为划分“三带”的主要指标，因为并非所有的采空区内的温度都会上升到某一确定的值。一定条件下自燃带内的遗煤存在自然发火的可能性，但并不表现为很快会升温自燃，在一定时间内，采空区内的温度不上升并不能认为“三带”不存在。因此，采空区内的温度变化只能作为条件适合时的辅助指标。但是，当采空区温度有明显变化的情况下，以采空区温度上升速率划分为好，因为温度的上升速率变化更能直接说明采空区煤炭氧化的情况。本次测试结果根据氧气浓度划分孟村矿工作面采空区的三带分布。3、测试结果观测过程中，由于其他组束管进水堵塞，束管监测到的数据太少，无法划分三带，所以选择第八组数据，其中25架和80架后埋入的束管进水堵塞，因此只有40架和70架之后的束管有分析数据，这两个测试点分布在采空区进风侧和回风侧，从现场实测数据以及后期分析的结果来看，通过这两个点的数据及趋势预测基本上能够真实的反应采空区内部气体分布的规律，满足实验的要求，能够得出该工作面三带分布规律和危险区域范围。数据的采集工作是在测点安装完毕后随即开始的，经过一个多月的现场取样，并对气样在地面进行分析，得出了现场采空区气体成分数据，数据如下：距工作面距离（米）第八组40#O2浓度第八组70#O2浓度第八组40#CO浓度第八组70#CO浓度0.818.9418.820.00090.00111.518.8118.690.00080.0013318.7218.810.0030.0026317.7217.40.00280.0041617.6317.50.00330.00497.517.8817.320.00430.00567.516.516.350.0050.0061916.2916.180.00470.006510.615.6615.530.00660.006910.614.7515.280.00750.006911.414.6315.340.00730.007612.214.5315.340.00790.007812.214.7114.880.00740.008413.815.4715.840.00820.007614.615.1515.290.00990.009114.614.515.140.009620.009416.214.6914.560.00970.009817.813.9814.340.01060.009417.89.2111.540.01890.014917.87.19.090.0220.018717.86.598.750.02160.01917.87.817.810.01740.017419.47.498.920.01720.015217.659.470.01590.0138217.529.380.01650.01412111.2110.90.01270.01272513.8311.170.01440.01252513.4911.810.01560.01227.413.0313.750.0160.01252912.9814.140.01520.01362913.113.930.0160.01531.412.6913.290.01690.01463312.5313.240.01580.01573312.2713.290.01650.016435.411.7612.950.01670.0163711.5913.180.01720.01543710.8212.510.01610.015739.410.6511.730.01570.01544110.9311.760.01620.01564110.7811.380.01790.014343.410.7411.120.01820.01444510.911.250.01880.01384510.711.190.01920.0174910.3510.840.01870.0164519.9810.870.02040.01065110.0710.020.01910.015452.69.7710.550.01880.016954.29.8110.090.01790.017354.210.0610.420.01970.015955.89.8910.020.02080.016555.810.0110.130.02120.01655.810.4610.120.02110.016457.410.439.920.02060.017859.810.149.710.01980.01959.810.4510.70.01820.017761.411.1110.210.01920.0186311.880.01861.411.770.019864.613.370.014666.212.170.014766.413.140.010767.813.170.010969.414.220.009369.412.720.01227112.530.012772.612.740.010872.613.460.00997412.810.010375.612.590.010275.612.450.013877.212.330.014978.811.320.018878.89.910.016980.49.710.0153829.130.0157828.280.014884.48.060.0141867.960.013888.47.780.0153观测数据的变化曲线如下图所示：图2进风侧采空区氧气浓度变化

图3回风侧采空区氧气浓度变化图4进风侧采空区CO浓度变化趋势图5回风侧采空区CO浓度变化趋势4、结论（1）根据本次观测，孟村矿401101工作面的三带分布情况如下表所示：三带范围（m）位置不自燃带范围自燃带范围窒息带范围回风侧（70#）<1010-76>77进风侧（40#）<1212-94>95采空区三带分布示意图如图6所示：图6采空区三带分布示意图由图6，可知采空区氧化自燃带的宽度，在进风侧自燃带达80m左右，回风侧为65m左右。由图可知，采空区不燃带宽度较窄，对于工作面，日推进速度在5m左右，因而，遗煤在不燃带停留时间较短，对于回风侧，工作面在4天即可进入煤氧化自燃带。（2）工作面的极限推进速度式中：:工作面最小推进速度，m/天；：煤自燃带最大宽度，m；：浮煤最短自燃发火期，天。工作面最小推进速度为，当推进速度小于该速度时，就存在自燃发