工作面“三带”观测技术与应用

摘 要：为确定采煤工作面采空区三带范围及动态移动情况、采煤范围内着火隐患源头面积及采煤的允许回采工作进度。推断采空区在不同速度推进时的自燃危险性和实际条件下的自然发火期，以及对相似工作面的防灭火措施提供依据，做到超期预控，需对工作面采空区进行“三带”观测工作。

关键词：采煤工作面;“三带”;技术;应用

一、现状分析

采空区自然发火是影响煤矿安全生产的一项重大隐患，控制采空区自然发火的措施多样，超前掌握采空区发火规律有利于更好的采取灭火措施，更好的确保煤矿安全生产。目前，提前获取采空区发火规律的措施主要有热电偶和束管取样测定技术，而我公司以前采用埋管抽气法观测采空区气体浓度分布，此次采空区内的气体成分采用埋管抽取检测。由于前期束管敷设没有充分考虑到采空区积水的影响，导致束管被堵，无法获取准确的数据。因此，考虑重新敷设束管进行第二次观测。

为确定采煤工作面采空区三带范围及动态移动情况、采煤范围内着火隐患源头面积及采煤的允许回采工作进度。推断采空区在不同速度推进时的自燃危险性和实际条件下的自然发火期，以及对相似工作面的防灭火提供依据，对首采工作面采空区进行“三带”观测工作。该矿首采201工作面已经回采450m，剩余380m，推进速度为6m/天。由施工单位生产服务工区根据现场实际情况，采用埋管抽气法观测采空区气体浓度分布，束管采用DN50钢管进行保护，并将束管吊挂至距底板1.5米处的巷帮，防止束管进水，每隔50米设置一个观测位置。将监测束管安装在采煤工作的两侧巷道内，当监测到工作面内O2的浓度不超过百分之五时，监测开始完毕。观测位置具体分布如图下图所示。

按照热力学第一定律：即在一个封闭（孤立）系统的总能量保持不变。当采煤工作面老空区内的残留煤氧化导致自然放出的热能超过煤层上下平面散发的热能和空气流动带走的热能的和时，就会引起工作面内的煤层的温度上升，进而会促使煤层自燃，也就是说煤矿工作面老空区内残留煤受空气氧化增加了热量导致温度上升应该符合以下算式：

最终结论：煤矿工作面老空区内残留煤自然发火应，首先是工作面回采完毕后留有大量的残煤在老空区内，才导致工作面内残留煤受空气的氧化释放出大量的热能并且聚集在一起;其次是含有大量氧气的空气混入到煤矿工作面老空区内给予煤层温度上升提供支持;再就是要求漏风不能过于严重，以免煤层温度上升产生的热能让风吹走。

参照采煤面的受压分布、采煤面老空区内“两道”受力情况，包括氧气的含量情况，模拟了渗流模型，构造出来了采煤工作面老空区内风流的泄露情况和氧气的含量情况。

二、主要创新点

参照采煤工作面老空区残煤被氧化温度上升范围的宽度Lx，得出最大氧化升温带宽度Lmax=max{L}，从而计算出工作面极限推进速度νmin，然后根据实际推进速度ν是否大于极限推进速度νmin，确定采空区是否有自燃危险性。

三、推广应用情况

在充分讨论、查阅资料的基础上，该矿实施了《首采工作面“三带”观测技术与应用》技术创新，此项技术在我公司新建矿井进行了使用，效果良好，提前掌握到了一手技术资料，为下一步工作面防灭火工程具有指导意义。该项目科学合理，实用性强，质量合格，同意推广使用，为后期采空区防火工作打下坚实基础。

四、社会效益和经济效益

（一）经济效益

该项《首采工作面“三带”观测技术与应用》创新技术，可用来指导工作面的防灭火工作，做到了“预测预报、超前控制”避免了采空区自燃发火，提前消除了隐患。减少了因自然发火带来的停工、停产，给该企业带来的直接经济效益达上千万元。

（二）社会效益

该项技术的推广应用，为礦井防灭火工程提供了安全保障，建立了矿井防灭火的技术保障体系，顺应了科学发展观和建设安全和谐矿井的趋势。大大满足了矿井的安全生产需要，实施效果良好，避免了采空区自燃发火，极大地提高了矿井安全生产的效率，促进了职工生产、生活的稳定。

参考文献：

[1]陈庆鸿，陆长杰.“孤岛”综放工作面防灭火技术研究与应用[J].山东煤炭科技，2016（08）.

[2]裴晓东，张人伟，马伟南.高瓦斯易自燃采空区瓦斯与煤自燃耦合模拟研究[J].煤炭科学技术，2016（04）.

[3]李军.氮气防灭火技术在火区治理中的应用[J].煤炭与化工，2015（12）.

[4]赵春瑞，张锡佑，余大洋，王俊峰，邬剑明.复合胶体防灭火材料的制备及其性能试验研究[J].中国煤炭，2015（11）.

作者简介：夏步友（1980-），男，汉族，山东金乡人，本科，工程师，研究方向：采矿工程。