工作面“三帶”觀測技術與應用

摘?要：為確定采煤工作面采空區三帶范圍及動態移動情況、采煤范圍內著火隱患源頭面積及采煤的允許回采工作進度。推斷采空區在不同速度推進時的自燃危險性和實際條件下的自然發火期，以及對相似工作面的防滅火措施提供依據，做到超期預控，需對工作面采空區進行“三帶”觀測工作。

關鍵詞：采煤工作面;“三帶”;技術;應用

一、現狀分析

采空區自然發火是影響煤礦安全生產的一項重大隱患，控制采空區自然發火的措施多樣，超前掌握采空區發火規律有利于更好的采取滅火措施，更好的確保煤礦安全生產。目前，提前獲取采空區發火規律的措施主要有熱電偶和束管取樣測定技術，而我公司以前采用埋管抽氣法觀測采空區氣體濃度分布，此次采空區內的氣體成分采用埋管抽取檢測。由于前期束管敷設沒有充分考慮到采空區積水的影響，導致束管被堵，無法獲取準確的數據。因此，考慮重新敷設束管進行第二次觀測。

為確定采煤工作面采空區三帶范圍及動態移動情況、采煤范圍內著火隱患源頭面積及采煤的允許回采工作進度。推斷采空區在不同速度推進時的自燃危險性和實際條件下的自然發火期，以及對相似工作面的防滅火提供依據，對首采工作面采空區進行“三帶”觀測工作。該礦首采201工作面已經回采450m，剩余380m，推進速度為6m/天。由施工單位生產服務工區根據現場實際情況，采用埋管抽氣法觀測采空區氣體濃度分布，束管采用DN50鋼管進行保護，并將束管吊掛至距底板1.5米處的巷幫，防止束管進水，每隔50米設置一個觀測位置。將監測束管安裝在采煤工作的兩側巷道內，當監測到工作面內O2的濃度不超過百分之五時，監測開始完畢。觀測位置具體分布如圖下圖所示。

按照熱力學第一定律：即在一個封閉（孤立）系統的總能量保持不變。當采煤工作面老空區內的殘留煤氧化導致自然放出的熱能超過煤層上下平面散發的熱能和空氣流動帶走的熱能的和時，就會引起工作面內的煤層的溫度上升，進而會促使煤層自燃，也就是說煤礦工作面老空區內殘留煤受空氣氧化增加了熱量導致溫度上升應該符合以下算式：

最終結論：煤礦工作面老空區內殘留煤自然發火應，首先是工作面回采完畢后留有大量的殘煤在老空區內，才導致工作面內殘留煤受空氣的氧化釋放出大量的熱能并且聚集在一起;其次是含有大量氧氣的空氣混入到煤礦工作面老空區內給予煤層溫度上升提供支持;再就是要求漏風不能過于嚴重，以免煤層溫度上升產生的熱能讓風吹走。

參照采煤面的受壓分布、采煤面老空區內“兩道”受力情況，包括氧氣的含量情況，模擬了滲流模型，構造出來了采煤工作面老空區內風流的泄露情況和氧氣的含量情況。

二、主要創新點

參照采煤工作面老空區殘煤被氧化溫度上升范圍的寬度Lx，得出最大氧化升溫帶寬度Lmax=max{L}，從而計算出工作面極限推進速度νmin，然后根據實際推進速度ν是否大于極限推進速度νmin，確定采空區是否有自燃危險性。

三、推廣應用情況

在充分討論、查閱資料的基礎上，該礦實施了《首采工作面“三帶”觀測技術與應用》技術創新，此項技術在我公司新建礦井進行了使用，效果良好，提前掌握到了一手技術資料，為下一步工作面防滅火工程具有指導意義。該項目科學合理，實用性強，質量合格，同意推廣使用，為后期采空區防火工作打下堅實基礎。

四、社會效益和經濟效益

（一）經濟效益

該項《首采工作面“三帶”觀測技術與應用》創新技術，可用來指導工作面的防滅火工作，做到了“預測預報、超前控制”避免了采空區自燃發火，提前消除了隱患。減少了因自然發火帶來的停工、停產，給該企業帶來的直接經濟效益達上千萬元。

（二）社會效益

該項技術的推廣應用，為礦井防滅火工程提供了安全保障，建立了礦井防滅火的技術保障體系，順應了科學發展觀和建設安全和諧礦井的趨勢。大大滿足了礦井的安全生產需要，實施效果良好，避免了采空區自燃發火，極大地提高了礦井安全生產的效率，促進了職工生產、生活的穩定。

參考文獻：

[1]陳慶鴻，陸長杰.“孤島”綜放工作面防滅火技術研究與應用[J].山東煤炭科技，2016（08）.

[2]裴曉東，張人偉，馬偉南.高瓦斯易自燃采空區瓦斯與煤自燃耦合模擬研究[J].煤炭科學技術，2016（04）.

[3]李軍.氮氣防滅火技術在火區治理中的應用[J].煤炭與化工，2015（12）.

[4]趙春瑞，張錫佑，余大洋，王俊峰，鄔劍明.復合膠體防滅火材料的制備及其性能試驗研究[J].中國煤炭，2015（11）.

作者簡介：夏步友（1980-），男，漢族，山東金鄉人，本科，工程師，研究方向：采礦工程。