综采工作面采空区煤炭自燃三带的划分科普文章
在煤矿开采过程中，综采工作面采空区的煤炭自燃问题一直是煤矿安全生产的重要隐患。为了更好地理解和预防这一问题，我们需要了解采空区自燃的“三带”划分方法。本文将详细介绍综采工作面采空区煤炭自燃的“三带”——散热带、自燃带和窒息带的划分及其相关原理。
一、煤自燃的基本条件
煤自燃是一个复杂的物理化学反应过程，它需要四个基本条件同时满足：
煤具有低温氧化性：即煤以破碎状态存在并具有自燃倾向。
充足的氧气：煤自燃需要足够的含氧空气通过这些破碎的煤。
适中的空气流速：使破碎的煤有积聚氧化产生的热的环境。
持续的时间：在上述三个条件同时具备的状态下，持续一定的时间，使煤体可以达到着火温度。
二、“三带”的划分方法
根据煤自燃的基本条件，采空区可以划分为自燃难易程度不同的三个区域，即散热带、自燃带和窒息带。以下是三种常见的“三带”划分方法：
根据采空区漏风流速划分：
散热带：流速 > 0.24 m/min。此区域漏风严重，煤氧化产生的热量被风流带走，不易自燃。
自燃带：流速为 0.24 ~ 0.1 m/min。此区域漏风适中，热量易于积聚，是煤自燃的主要区域。
窒息带：流速 < 0.1 m/min。此区域漏风微弱，氧气不足，煤自燃概率低。
根据氧气浓度划分：
散热带：O2浓度 > 18%。此区域氧气充足，但由于漏风严重，热量不易积聚。
自燃带：O2浓度为10% ~ 18%。此区域氧气适中，有利于热量积聚和煤自燃。
窒息带：O2浓度 < 10%。此区域氧气不足，无法支持煤自燃。
根据采空区遗煤温升速度划分：
如果采空区内每天的升温率K ≥ 1℃/d，则可以认为该区域已进入可能自燃带。
三、“三带”的实测确定
为了更准确地确定“三带”的范围，通常采用实测方法。以下是具体的实测步骤和实例分析：
布置观测点：在采空区的上、下风巷同时布置采集气体的束管和观测遗煤温度的热电偶。这些设备应捆绑在一起，并通过外套钢管进行保护，以提高数据的可靠性。
采集数据：通过观测点采集O2浓度和温度数据，并绘制变化曲线。
分析数据：根据O2浓度和温度的变化曲线，确定散热带、自燃带和窒息带的范围。
以某煤矿713工作面为例，通过实测得到以下结果：
进风侧：散热带与自燃带的分界线为30m，自燃带与窒息带的分界线为90m。
回风侧：散热带与自燃带的分界线为25m，自燃带与窒息带的分界线为80m。
四、预防自燃的措施
了解了“三带”的划分后，我们可以采取有针对性的措施来预防煤炭自燃：
加强通风管理：合理控制采空区的漏风速度和氧气浓度，避免自燃带内的热量积聚。
注入防灭火材料：在自燃带内注入防灭火材料，如凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫等，以降低煤温并隔绝氧气。
监测预警系统：建立煤炭自燃监测预警系统，实时监测采空区的温度和氧气浓度变化，及时发现和处理自燃隐患。
综上所述，综采工作面采空区煤炭自燃的“三带”划分是煤矿安全生产的重要基础。通过了解“三带”的划分方法和实测确定方法，我们可以更好地预防煤炭自燃事故的发生，确保煤矿的安全生产。
