孟村三帶分析

陜西彬長(zhǎng)孟村礦業(yè)有限公司401101工作面煤自燃預(yù)警指標(biāo)分析及采空區(qū)“三帶”測(cè)試采空區(qū)“三帶”的正確劃分能夠?yàn)槊鹤匀挤乐喂ぷ鞯拈_展提供重要參考，本次觀測(cè)采用現(xiàn)場(chǎng)埋管，束管抽取采空區(qū)氣樣，送入氣相色譜儀分析，得出采空區(qū)氧氣濃度變化規(guī)律，研究分析采空區(qū)自熱變化與分布規(guī)律，確定孟村礦401101工作面自燃“三帶”的分布范圍。1、測(cè)點(diǎn)布置本次測(cè)試束管的布置方式采用從通過工作面的回風(fēng)隅角沿工作面采空區(qū)傾向布置的方式。綜放面平均長(zhǎng)度180m，在工作面支架后部采空區(qū)側(cè)沿傾向共埋入了25、40、70、85架后的4個(gè)測(cè)點(diǎn)，其設(shè)置位置如下圖1。圖1測(cè)點(diǎn)布置圖鋪設(shè)方法：將2寸無縫鋼管截成每根4m長(zhǎng)，兩端焊接快速接頭，將束管管纜和測(cè)溫導(dǎo)線一齊穿入套管內(nèi)，套管之間用快速接頭連接牢固，埋入支架后部采空區(qū),采樣器探頭部位用塊煤或道木加以保護(hù)。2、采空區(qū)“三帶”劃分方法采空區(qū)“三帶”的正確劃分能夠?yàn)槊鹤匀挤乐喂ぷ鞯拈_展提供重要的參考，但對(duì)于如何劃分采空區(qū)的自燃“三帶”，目前尚無統(tǒng)一的指標(biāo)參數(shù)，當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)常用的劃分方法主要有以下三種：1）根據(jù)氧氣濃度劃分根據(jù)氧氣濃度劃分采空區(qū)“三帶”是目前最常用的方法，相關(guān)的指標(biāo)參數(shù)如下：=1\*GB3①不自燃帶：O2%＞15%。該區(qū)域具備充足的供氧條件，但由于漏風(fēng)大造成煤氧化自燃初期產(chǎn)生的微小熱量隨風(fēng)散失，煤的氧化過程始終停留在緩慢發(fā)展階段，不易發(fā)生煤自燃現(xiàn)象。應(yīng)該指出的是，以氧氣濃度作為界定不自燃帶和自燃帶的指標(biāo)，并不是因?yàn)檠鯕鉂舛却笥谀骋惶囟ㄖ刀荒茏匀话l(fā)火，而是由于該區(qū)域的漏風(fēng)風(fēng)速過大帶走了氧化生成的熱量所致，因此不自燃帶也常稱為“冷卻帶”或“散熱帶”。=2\*GB3②自燃帶：15%≥O2%≥5%。該區(qū)域既具備充足的供氧條件，又由于漏風(fēng)量較小，氧化蓄熱環(huán)境較好，煤的氧化自熱過程得以持續(xù)進(jìn)行，最終導(dǎo)致煤自燃的發(fā)生。=3\*GB3③窒息帶：O2%＜5%。該區(qū)域由于缺氧，煤氧化自燃過程將無法進(jìn)行。2）據(jù)根漏風(fēng)強(qiáng)度劃分根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)采場(chǎng)漏風(fēng)的研究，采空區(qū)“三帶”的范圍根據(jù)漏風(fēng)流速一般可分為：=1\*GB3①不自燃帶：流速＞0.24m/min；=2\*GB3②自燃帶：0.1m/min≤流速≤0.24m/min；=3\*GB3③窒息帶：流速<0.1m/min。采空區(qū)的漏風(fēng)強(qiáng)度能夠在一定程度上反映自燃“三帶”特性，但在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)定過程中，由于采空區(qū)內(nèi)設(shè)點(diǎn)困難、測(cè)量?jī)x器精度不足、采空區(qū)風(fēng)流方向的不可預(yù)見性等因素的影響，測(cè)定過程往往無法進(jìn)行或結(jié)果可信度較低。因此，通過漏風(fēng)強(qiáng)度劃分采空區(qū)“三帶”的方法的主要是通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬得到。3）溫度法有人提出用溫升速率作為采空區(qū)三帶的劃分標(biāo)準(zhǔn)。溫升速率有兩種表述方式：一是指單位時(shí)間內(nèi)溫度變化的數(shù)值，表達(dá)式為：式中，T1——初始測(cè)定的采空區(qū)環(huán)境溫度，℃；T2——后期測(cè)定的采空區(qū)環(huán)境溫度，℃；——從T1變化到T2所需的時(shí)間，day；——T1到T2的變化值，℃；——溫升率，℃/day。目前，溫升速率法主要是通過在采空區(qū)埋設(shè)熱電偶探頭，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)溫，以了解采空區(qū)遺煤的溫度變化清況。如果值大，則反映采空區(qū)自燃危險(xiǎn)性大，通常認(rèn)為≥1℃/day的區(qū)域就是氧化帶。第二種表述是指在單位距離內(nèi)的溫度變化，表達(dá)式為式中，T1——初始測(cè)定的采空區(qū)環(huán)境溫度，℃；T2——后期測(cè)定的采空區(qū)環(huán)境溫度，℃；——測(cè)點(diǎn)在采空區(qū)的距離變化，day；——在的距離變化范圍內(nèi)溫度的變化值，℃；——溫升率，℃/m。實(shí)際上，溫度不宜作為劃分“三帶”的主要指標(biāo)，因?yàn)椴⒎撬械牟煽諈^(qū)內(nèi)的溫度都會(huì)上升到某一確定的值。一定條件下自燃帶內(nèi)的遺煤存在自然發(fā)火的可能性，但并不表現(xiàn)為很快會(huì)升溫自燃，在一定時(shí)間內(nèi)，采空區(qū)內(nèi)的溫度不上升并不能認(rèn)為“三帶”不存在。因此，采空區(qū)內(nèi)的溫度變化只能作為條件適合時(shí)的輔助指標(biāo)。但是，當(dāng)采空區(qū)溫度有明顯變化的情況下，以采空區(qū)溫度上升速率劃分為好，因?yàn)闇囟鹊纳仙俾首兓苤苯诱f明采空區(qū)煤炭氧化的情況。本次測(cè)試結(jié)果根據(jù)氧氣濃度劃分孟村礦工作面采空區(qū)的三帶分布。3、測(cè)試結(jié)果觀測(cè)過程中，由于其他組束管進(jìn)水堵塞，束管監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)太少，無法劃分三帶，所以選擇第八組數(shù)據(jù)，其中25架和80架后埋入的束管進(jìn)水堵塞，因此只有40架和70架之后的束管有分析數(shù)據(jù)，這兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)分布在采空區(qū)進(jìn)風(fēng)側(cè)和回風(fēng)側(cè)，從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及后期分析的結(jié)果來看，通過這兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)及趨勢(shì)預(yù)測(cè)基本上能夠真實(shí)的反應(yīng)采空區(qū)內(nèi)部氣體分布的規(guī)律，滿足實(shí)驗(yàn)的要求，能夠得出該工作面三帶分布規(guī)律和危險(xiǎn)區(qū)域范圍。數(shù)據(jù)的采集工作是在測(cè)點(diǎn)安裝完畢后隨即開始的，經(jīng)過一個(gè)多月的現(xiàn)場(chǎng)取樣，并對(duì)氣樣在地面進(jìn)行分析，得出了現(xiàn)場(chǎng)采空區(qū)氣體成分?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如下：距工作面距離（米）第八組40#O2濃度第八組70#O2濃度第八組40#CO濃度第八組70#CO濃度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觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化曲線如下圖所示：圖2進(jìn)風(fēng)側(cè)采空區(qū)氧氣濃度變化

圖3回風(fēng)側(cè)采空區(qū)氧氣濃度變化圖4進(jìn)風(fēng)側(cè)采空區(qū)CO濃度變化趨勢(shì)圖5回風(fēng)側(cè)采空區(qū)CO濃度變化趨勢(shì)4、結(jié)論（1）根據(jù)本次觀測(cè)，孟村礦401101工作面的三帶分布情況如下表所示：三帶范圍（m）位置不自燃帶范圍自燃帶范圍窒息帶范圍回風(fēng)側(cè)（70#）<1010-76>77進(jìn)風(fēng)側(cè)（40#）<1212-94>95采空區(qū)三帶分布示意圖如圖6所示：圖6采空區(qū)三帶分布示意圖由圖6，可知采空區(qū)氧化自燃帶的寬度，在進(jìn)風(fēng)側(cè)自燃帶達(dá)80m左右，回風(fēng)側(cè)為65m左右。由圖可知，采空區(qū)不燃帶寬度較窄，對(duì)于工作面，日推進(jìn)速度在5m左右，因而，遺煤在不燃帶停留時(shí)間較短，對(duì)于回風(fēng)側(cè)，工作面在4天即可進(jìn)入煤氧化自燃帶。（2）工作面的極限推進(jìn)速度式中：:工作面最小推進(jìn)速度，m/天；：煤自燃帶最大寬度，m；：浮煤最短自燃發(fā)火期，天。工作面最小推進(jìn)速度為，當(dāng)推進(jìn)速度小于該速度時(shí)，就存在自燃發(fā)