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【摘要】：在采煤工作面正常生产情况下 ，通过埋设在采空区的取样管道 ，对注氮前及注氮时气体定期取样 ，得出不同采空区深度的气样参数 ，结合采空区遗煤自燃氧化理论 ，进行定量定性分析 ，得出“三带”的分布情况 ，为综采工作面注氮、注浆防火参数的确定及注氮效果的检验提出了可靠的依据。
【关键词】： 综采工作面 采空区 注氮、注浆防火 自燃氧化
中图分类号：TQ534.2
【正文快照】：
1997年-2009年，我矿十三年来通过采用常规防灭火措施，没有对矿井安全感生产造成较大威胁。随着向深部开采，地温升高，2009-2010年连续发生3次CO超限，采空区自然发火形势严峻，治理难度加大。因此，为防治煤层自燃发火事故，针对长距离工作面主采煤层散热带、氧化带、窒息带进行划分和研究，同时为制定相应防火措施建立防火系统提供依据势在必行。
一、煤层自燃三带分布研究
结合孙村煤矿2423工作面防灭火实际情况，对工作面采空区自燃危险区域的分布进行考察研究。主要观测工作面过断层、生产过程中采空区、停采线等处煤层自燃危险区域。采用在2423工作面顺槽铺设束管，利用气相色谱仪对采空区气体分布进行取样分析，研究其采空区危险区域的分布情况。
1、 观测目的
（1）掌握实际开采条件下采空区浮煤分布规律、氧气分布规律和漏风规律；
（2）确定采空区三带划分指标，判定采空区三带范围及动态移动规律；
（3）确定自燃危险区域及工作面最小安全推进速度；
（4）预测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；
（5）实现2423工作面煤层自燃的早期预测预报；
（6）对相似工作面的防灭火提供依据。
2、 观测的参数
（1）主要是通过采空区预埋管路进行气样分析，掌握采空区内部气体浓度隨工作面推进的变化情况，主要测定参数有：
（2）采空区内CO、O2、CH4浓度以及其它有机气体的浓度
（3）工作面日推进速度
（4）工作面日回采率统计
（5）顶板垮落情况描述（工作面浮煤厚度、冒落系数）
（7）工作面供风量、温度
3、 测点位置布置
（1） 测点的布置
采空区气体成份测定范围整个采空区约120米，两顺槽同时观测。预埋取气管布置方式如图1。测点的基本位置如表1所示。
4、四层煤自燃三带划分及分布
采空区三带的划分主要有以下三种指标：
按各带间的氧浓度来划分，散热带内由于漏风充分，其氧浓度偏高，常取大于18%；窒息带的氧浓度小于10%，氧化带内的氧浓度为10～18%。通过采集采空区各部位的气体进行分析，可以比较真实地代表各个区域的气体组分。束管监测系统可以连续监测各个区域内的氧浓度变化，方法简单易行，而且较为合理可靠。因此，可通过束管监测系统抽样分析氧浓度，以确定“三带”范围。
根据2423综采工作面采空区“三带”观测结果，可确定采空区遗煤自燃危险区域：
采空区进风侧氧化自燃带范围在采空区距工作面距离大于35米，小于105米的区域；回风侧的氧化自燃带范围在采空区内部距工作面大于65米，小于160米的区域。2423综采工作面采空区可能自然发火区域（即氧化升温区）主要分布在采空区两道浮煤较厚的区域。
三、煤炭自燃防灭火技术的研究
煤层自燃的防治就是要消除煤层自燃四个条件中的一个或多个条件，在煤矿井下，扑灭煤层火灾主要应该从两个方面着手：一是隔离煤氧接触，当煤体隔绝氧气后，煤不再氧化放热，自燃火灾被窒熄，高温煤体热量向周围温度较低的围岩发散，煤温逐渐下降；二是降低煤温，通常情况下，煤氧复合速度随煤温升高增加很快，随着煤温下降，煤氧化放热强度也不断降低。
目前煤矿井下常用的防灭火技术主要有：堵漏、均压、惰气、惰泡、三相泡沫、阻化剂、雾化阻化剂、惰化阻化剂、用水灭火、灌浆、胶体防灭火技术等，
总之，这一课题的研究成果，不仅对孙村煤矿乃至新汶矿业集团下一步防灭火工作具有重要的指导作用，而且对其他矿区开采高温矿井提高防灭火措施的有效性、改进防灭火技术具有积极的借鉴作用。因此，课题的研究成果具有广阔的推广应用市场和应用前景，经济效益和社会效益巨大。
【关键词】： 综采工作面 采空区 注氮、注浆防火 自燃氧化
中图分类号：TQ534.2
【正文快照】：
1997年-2009年，我矿十三年来通过采用常规防灭火措施，没有对矿井安全感生产造成较大威胁。随着向深部开采，地温升高，2009-2010年连续发生3次CO超限，采空区自然发火形势严峻，治理难度加大。因此，为防治煤层自燃发火事故，针对长距离工作面主采煤层散热带、氧化带、窒息带进行划分和研究，同时为制定相应防火措施建立防火系统提供依据势在必行。
一、煤层自燃三带分布研究
结合孙村煤矿2423工作面防灭火实际情况，对工作面采空区自燃危险区域的分布进行考察研究。主要观测工作面过断层、生产过程中采空区、停采线等处煤层自燃危险区域。采用在2423工作面顺槽铺设束管，利用气相色谱仪对采空区气体分布进行取样分析，研究其采空区危险区域的分布情况。
1、 观测目的
（1）掌握实际开采条件下采空区浮煤分布规律、氧气分布规律和漏风规律；
（2）确定采空区三带划分指标，判定采空区三带范围及动态移动规律；
（3）确定自燃危险区域及工作面最小安全推进速度；
（4）预测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；
（5）实现2423工作面煤层自燃的早期预测预报；
（6）对相似工作面的防灭火提供依据。
2、 观测的参数
（1）主要是通过采空区预埋管路进行气样分析，掌握采空区内部气体浓度隨工作面推进的变化情况，主要测定参数有：
（2）采空区内CO、O2、CH4浓度以及其它有机气体的浓度
（3）工作面日推进速度
（4）工作面日回采率统计
（5）顶板垮落情况描述（工作面浮煤厚度、冒落系数）
（7）工作面供风量、温度
3、 测点位置布置
（1） 测点的布置
采空区气体成份测定范围整个采空区约120米，两顺槽同时观测。预埋取气管布置方式如图1。测点的基本位置如表1所示。
4、四层煤自燃三带划分及分布
采空区三带的划分主要有以下三种指标：
按各带间的氧浓度来划分，散热带内由于漏风充分，其氧浓度偏高，常取大于18%；窒息带的氧浓度小于10%，氧化带内的氧浓度为10～18%。通过采集采空区各部位的气体进行分析，可以比较真实地代表各个区域的气体组分。束管监测系统可以连续监测各个区域内的氧浓度变化，方法简单易行，而且较为合理可靠。因此，可通过束管监测系统抽样分析氧浓度，以确定“三带”范围。
根据2423综采工作面采空区“三带”观测结果，可确定采空区遗煤自燃危险区域：
采空区进风侧氧化自燃带范围在采空区距工作面距离大于35米，小于105米的区域；回风侧的氧化自燃带范围在采空区内部距工作面大于65米，小于160米的区域。2423综采工作面采空区可能自然发火区域（即氧化升温区）主要分布在采空区两道浮煤较厚的区域。
三、煤炭自燃防灭火技术的研究
煤层自燃的防治就是要消除煤层自燃四个条件中的一个或多个条件，在煤矿井下，扑灭煤层火灾主要应该从两个方面着手：一是隔离煤氧接触，当煤体隔绝氧气后，煤不再氧化放热，自燃火灾被窒熄，高温煤体热量向周围温度较低的围岩发散，煤温逐渐下降；二是降低煤温，通常情况下，煤氧复合速度随煤温升高增加很快，随着煤温下降，煤氧化放热强度也不断降低。
目前煤矿井下常用的防灭火技术主要有：堵漏、均压、惰气、惰泡、三相泡沫、阻化剂、雾化阻化剂、惰化阻化剂、用水灭火、灌浆、胶体防灭火技术等，
总之，这一课题的研究成果，不仅对孙村煤矿乃至新汶矿业集团下一步防灭火工作具有重要的指导作用，而且对其他矿区开采高温矿井提高防灭火措施的有效性、改进防灭火技术具有积极的借鉴作用。因此，课题的研究成果具有广阔的推广应用市场和应用前景，经济效益和社会效益巨大。