[發明專利]一種高瓦斯采空區自燃“三帶”的判別方法

有效

• 申請號: 201210104130.0
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102748073A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 楊勝強;胡新成;宋萬新;鹿存榮;楊相玉;嚴家程;路培超;劉壘
• 申請（專利權）人: 徐州中礦安達礦山科技有限公司
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

技術領域

本發明涉及采煤工業技術領域，具體涉及一種高瓦斯采空區自燃“三帶”的判別方法。

背景技術

根據煤自燃的基本條件，采空區遺煤自燃大體可劃分為三個帶，即散熱不自燃帶、可能自燃帶和窒息帶。目前劃分自燃“三帶”有三種標準，分別為：以采空區內的漏風強度為標準劃分自燃“三帶”、以采空區內的氧氣濃度為標準劃分自燃“三帶”、以采空區內的溫度分布為標準劃分自燃“三帶”。

以采空區內的漏風強度為標準劃分自燃“三帶”，即按照采空區內漏風風速劃分，采空區內散熱不自燃帶漏風風速大于0.24m/min，可能自燃帶漏風風速為0.24～0.1m/min，窒息帶漏風風速小于0.1m/min。以采空區內的溫度分布為標準劃分自燃“三帶”，即根據測點的升溫特征，在采空區某區域升溫率K(℃/d)大，反映了該區域危險性大，根據升溫率K這一指標，可以圈劃出可能自燃氧化帶寬度。以升溫率K可能出現大于等于1℃/d的區域作為劃分標準。以采空區內的氧氣濃度為標準劃分自燃“三帶”，即按照氧氣濃度劃分，散熱不自燃帶氧氣濃度大于18％，可能自燃帶氧氣濃度為18％～10％，窒息帶氧氣濃度低于10％。

以上三個劃分自燃“三帶”的標準，其中漏風強度標準和氧氣濃度標準實質上是一致的，二者都是以采空區內漏風流情況為劃分“三帶”的依據。但是在采空區內測量漏風風速較難做到，按漏風強度劃分“三帶”的標準通常用在數值模擬計算分析中。測取采空區內氧氣濃度相對容易，所以在現場實測分析中多采用氧氣濃度的劃分標準。

在煤層開采過程中，采空區內的氣體不僅來自于工作面的漏風，還來自于煤層中解析出來的瓦斯氣體。瓦斯氣體從煤層中解析出來后，與原有采空區內的氣體混合，并占據氣體成分中的一定比例，使采空區混合氣體中各種氣體成分所占比例發生變化。因此，導致氧氣濃度降低的原因可能是這一區域的遺煤氧化強度增加，也有可能是瓦斯涌出而導致氧氣濃度降低。因此目前采用的氧氣濃度的劃分標準會受到煤層中解析出來的瓦斯氣體的影響，從而不能準確客觀地反映由遺煤氧化強度增加而導致的氧氣濃度下降，因此導致采空區自燃“三帶”的劃分不夠準確。

發明內容

本發明的目的是提供一種高瓦斯采空區自燃“三帶”的判別方法，該判別方法可消除煤層中解析出來的瓦斯氣體的影響。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：一種高瓦斯采空區自燃“三帶”的判別方法，采用氧氣氮氣濃度比n為判別標準，所述氧氣氮氣濃度比n＝采空區氣樣中氧氣的體積百分比濃度/采空區氣樣中氮氣的體積百分比濃度，n≥0.221的區域為散熱不自燃帶，0.1117≤n＜0.221的區域為可能自燃帶，n＜0.1117的區域為窒息帶。

在煤層開采過程中，采空區內的氣體不僅來自于工作面的漏風，還來自于煤層中解析出來的瓦斯氣體。瓦斯氣體從煤層中解析出來后，與原有采空區內的氣體混合，并占據氣體成分中的一定比例，使采空區混合氣體中各種氣體成分所占比例發生了變化。但是，各種氣體成分的物理混合并沒有使各種氣體成分相互之間的濃度比值發生變化。因此，采用氧氣氮氣濃度比n為判別標準來判別高瓦斯采空區自燃“三帶”，可消除煤層釋放瓦斯對采空區自燃“三帶”劃分的影響，本發明提供的判別方法不會受到涌出瓦斯的影響。

對于煤礦高瓦斯工作面采空區來說，采空區的氣樣中氧氣氮氣濃度比n發生了較大的變化，原因為：一、煤層中釋放出來的原始瓦斯氣體中包含了部分N₂；二、采空區遺煤的物理吸附和低溫氧化消耗掉部分氧氣。以上兩個原因就導致了采空區氣樣中的氧氣氮氣濃度比n比新鮮風流中的氧氣氮氣濃度比n要小。其中煤層中釋放出來的原始瓦斯氣體中所包含的N₂量極少，對氧氣氮氣濃度比n的影響很小，可忽略不計，則采空區氣樣中的氧氣氮氣濃度比n的減小主要是由于采空區遺煤的低溫氧化耗氧所引起的。因此，采用本發明提供的高瓦斯采空區自燃“三帶”的判別方法可以比較準確的反映高瓦斯礦采空區遺煤氧化的強度，氧氣氮氣濃度比n降低，說明氧氣消耗增大，從而可以反映此區域的自燃發火危險程度高。本發明提供的高瓦斯采空區自燃“三帶”的判別方法比較準確的反映了采空區氣體中氧氣的消耗情況，為高瓦斯采空區自燃“三帶”的判別提供了一種較為科學準確的方法。