综采轻放面采空区遗煤自燃“三带”试验研究

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摘要:通过对峰峰集团小屯矿综采轻放面采空区气体成分变化和温度变化规律的测定,并结合采空区煤炭自燃理论,确定综采轻放面采空区煤炭自燃“三带”的范围,为合理选择采空区煤炭自燃的预防和治理措施提供了科学依据。

Abstract: Though determination of the change of the gas composition and temperature in the goaf of fully mechanized light face by the Xiaotun mine of FengFeng group,combined with the spontaneous combustion theory of the coal in the goaf,the range of the spontaneous combustion three belt in the goaf of fully mechanized light face is determined,it can provide a scientific basis for selecting the reasonable preventive and curative measures of spontaneous combustion of the coal in the goaf.

关键词:综采轻放面;采空区;自燃“三带”;气体成分

Key words: the fully mechanized light face;goaf;spontaneous combustion three belt;gas composition

中图分类号:TD167文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)21-0221-02

0引言

随着综采放顶煤回采工艺的在煤矿的广泛应用,提高了煤矿的经济效益,但也加剧了采空区的煤炭自燃,严重影响了矿井的安全生产。因此,确定采空区煤炭自燃“三带”的范围至关重要。我国一些科研院所和部分高校对此也开展了很多的研究,取得了一定的效果,但成本很高。本文针对小屯矿综采轻放面的实际情况,采用自行研制的束管检测系统,对采空区的气体成分和温度的变化进行了测定,力求探索一种更为经济合理的方法。

1取样和测温系统

1.1 取样系统取样系统由采样器、输气管和抽气泵组成。气体采样器用直径150mm,壁厚5mm,长500mm的钢管焊接而成。管壁上打10mm孔60个,管壁内焊接衬垫16目不锈钢金属丝网,采样器一侧焊接有铝塑管接头。

采空区抽样气体输气管采用高强度铝塑管,该种铝塑管直径18mm,内外壁表面材料为高强度塑料,中间夹层为铝合金,故此,其具有一定的强度,又有环境条件所需要的柔韧性。克服了采空区传统束管检测系统输送管难维护的问题。抽气泵是整个气体采集系统的动力装置,试验选用了2X-8型旋片真空泵。

1.2 测温系统温度测试采用XMT-7智能数字温度控制仪,它是采用国际先进技术研制开发的新一代高性能智能仪表。它具有工业PID自整定和双LED窗指示功能,具备优异的控制精度、迅捷的扰动响应和强大的抗干扰能力。为了适应温度测试的需要,我们对智能数字温控仪表的电路进行了改造,采用三导线四分之一电桥电路,以消除因铂电阻引线较长(400m)带来的误差。这种电桥的电阻计RT由三根引线接到被测点。引线2和3被分配在两个相对应的桥臂中,从而引线电阻及由于环境温度变化而引入的误差被相互抵消,可以使用较长的测量电缆。

2测点的布置

为了检测采空区氧化气体成分和其温度的变化情况,在工作面上、下巷和工作面采空区分别布置测点。每个测点均埋设气体采样器和带有保护装置的稳定传感器。

1号测点分别在工作面上端头布设,2、3、4、5、6号测点采用科学的沿工作面倾向均匀布设的方法,在轻放支架底放溜槽后部采空区布设,7号测点在工作面下端头布设。见图1所示。

3测定结果与分析

根据现场实测,可以得到小屯矿14254轻放工作面采空区的气体成分和温度变化的数据。

3.1 气体成分测定结果及分析由于篇幅所限,在此只列出O2浓度的实测数据,如表1所示;根据实测数据得出O2浓度随工作面距离变化图,如图2所示。

煤炭燃烧的窒息实验表明,窒息燃烧的最低氧浓度为8%左右。即氧浓度C18%;自燃带:8%～18%;窒息带:C

从各测点氧气浓度变化曲线中可以得出:

①采空区内氧气浓度C

②在距工作面小于50m的范围内,氧气浓度基本保持在20%左右,变化梯度很小,说明在这个范围内漏风、散热条件较好,煤的氧化作用不强,耗氧量低,可视为散热带。

③自燃带的宽度为50m左右,在这一宽度范围内,氧气浓度为8%～18%,属于煤炭易燃区域。

此外,对一氧化碳、二氧化碳、甲烷的实测结果分析中显示:在距工作面50～105m之间,其浓度急剧增加,尤其在70～90m范围内,煤炭氧化比较剧烈,各测点出现波峰。另外C2H2、C2H6间断出现,范围在距工作面15～30m,浓度很低。

3.2 温度测定结果及分析根据采空区温度随工作面距离变化实测结果,通过分析中可得出:布置在进风巷工作面上端头的1号测点,在距工作面70m左右时,温度有所增加,最高达34.8℃,结合气体成分分析结论,说明在靠近进风测的测点这段区域,供氧较为充足,是煤炭氧化自燃的主要区域,这一现象符合采空区漏风流动规律。除1号测点外,其他测点的温度变化缓慢,曲线斜率小。

因此,温度变化不宜作为划分采空区煤炭自燃“三带”的主要指标。

4结论

通过对小屯矿采空区温度及气体成分变化的实测分析,可以得出以下结论:

①氧气浓度的大小可作为采空区煤炭自燃“三带”的划分依据,小屯矿采空区煤炭自燃“三带”宜氧气浓度为依据划分,其浓度值分别为:散热带:>18%;自燃带:8%～18%;窒息带:C110m。③轻放面采空区进风侧氧气供给充足,易发生自热氧化自燃现象,气体浓度变化剧烈,曲线多出现波峰,这符合采空区漏风流动规律。④为自燃“三带”划分试验提供了一种新的方法,节约了成本,创造了较好的经济效益。

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