專利名稱：一種高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”的判別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采煤工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”的判別方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)煤自燃的基本條件，采空區(qū)遺煤自燃大體可劃分為三個(gè)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(biāo)準(zhǔn)，分別為以采空區(qū)內(nèi)的漏風(fēng)強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)劃分自燃“三帶”、以采空區(qū)內(nèi)的氧氣濃度為標(biāo)準(zhǔn)劃分自燃“三帶”、以采空區(qū)內(nèi)的溫度分布為標(biāo)準(zhǔn)劃分自燃“三帶”。以采空區(qū)內(nèi)的漏風(fēng)強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)劃分自燃“三帶”，即按照采空區(qū)內(nèi)漏風(fēng)風(fēng)速劃分，采空區(qū)內(nèi)散熱不自燃帶漏風(fēng)風(fēng)速大于0. 24m/min，可能自燃帶漏風(fēng)風(fēng)速為0. 24 0. Im/min，窒息帶漏風(fēng)風(fēng)速小于0. lm/min。以采空區(qū)內(nèi)的溫度分布為標(biāo)準(zhǔn)劃分自燃“三帶”，即根·據(jù)測(cè)點(diǎn)的升溫特征，在采空區(qū)某區(qū)域升溫率K(°C /d)大，反映了該區(qū)域危險(xiǎn)性大，根據(jù)升溫率K這一指標(biāo)，可以圈劃出可能自燃氧化帶寬度。以升溫率K可能出現(xiàn)大于等于1°C /d的區(qū)域作為劃分標(biāo)準(zhǔn)。以采空區(qū)內(nèi)的氧氣濃度為標(biāo)準(zhǔn)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(gè)劃分自燃“三帶”的標(biāo)準(zhǔn)，其中漏風(fēng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)和氧氣濃度標(biāo)準(zhǔn)實(shí)質(zhì)上是一致的，二者都是以采空區(qū)內(nèi)漏風(fēng)流情況為劃分“三帶”的依據(jù)。但是在采空區(qū)內(nèi)測(cè)量漏風(fēng)風(fēng)速較難做到，按漏風(fēng)強(qiáng)度劃分“三帶”的標(biāo)準(zhǔn)通常用在數(shù)值模擬計(jì)算分析中。測(cè)取采空區(qū)內(nèi)氧氣濃度相對(duì)容易，所以在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)分析中多采用氧氣濃度的劃分標(biāo)準(zhǔn)。在煤層開采過程中，采空區(qū)內(nèi)的氣體不僅來自于工作面的漏風(fēng)，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(qū)內(nèi)的氣體混合,并占據(jù)氣體成分中的一定比例,使采空區(qū)混合氣體中各種氣體成分所占比例發(fā)生變化。因此,導(dǎo)致氧氣濃度降低的原因可能是這一區(qū)域的遺煤氧化強(qiáng)度增加，也有可能是瓦斯涌出而導(dǎo)致氧氣濃度降低。因此目前采用的氧氣濃度的劃分標(biāo)準(zhǔn)會(huì)受到煤層中解析出來的瓦斯氣體的影響，從而不能準(zhǔn)確客觀地反映由遺煤氧化強(qiáng)度增加而導(dǎo)致的氧氣濃度下降，因此導(dǎo)致采空區(qū)自燃“三帶”的劃分不夠準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高瓦斯采空區(qū)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(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”的判別方法，采用氧氣氮?dú)鉂舛缺萵為判別標(biāo)準(zhǔn)，所述氧氣氮?dú)鉂舛缺萵=采空區(qū)氣樣中氧氣的體積百分比濃度/采空區(qū)氣樣中氮?dú)獾捏w積百分比濃度，n^O. 221的區(qū)域?yàn)樯岵蛔匀紟В?. 1117彡n < 0. 221的區(qū)域?yàn)榭赡茏匀紟В琻 < 0. 1117的區(qū)域?yàn)橹舷А?br> 在煤層開采過程中，采空區(qū)內(nèi)的氣體不僅來自于工作面的漏風(fēng)，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(qū)內(nèi)的氣體混合,并占據(jù)氣體成分中的一定比例，使采空區(qū)混合氣體中各種氣體成分所占比例發(fā)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(fā)生變化。因此，采用氧氣氮?dú)鉂舛缺萵為判別標(biāo)準(zhǔn)來判別高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”，可消除煤層釋放瓦斯對(duì)采空區(qū)自燃“三帶”劃分的影響，本發(fā)明提供的判別方法不會(huì)受到涌出瓦斯的影響。對(duì)于煤礦高瓦斯工作面采空區(qū)來說，采空區(qū)的氣樣中氧氣氮?dú)鉂舛缺萵發(fā)生了較大的變化，原因?yàn)橐弧⒚簩又嗅尫懦鰜淼脑纪咚箽怏w中包含了部分N2 ;二、采空區(qū)遺煤的物理吸附和低溫氧化消耗掉部分氧氣。以上兩個(gè)原因就導(dǎo)致了采空區(qū)氣樣中的氧氣氮?dú)鉂舛缺萵比新鮮風(fēng)流中的氧氣氮?dú)鉂舛缺萵要小。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(duì)氧氣氮?dú)鉂舛缺萵的影響很小，可忽略不計(jì)，則采空區(qū)氣樣中的氧氣氮?dú)鉂舛缺萵的減小主要是由于采空區(qū)遺煤的低溫氧化耗氧所引起的。因此，采用本發(fā)明提供的高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”的判別方法可以比較準(zhǔn)確的反映高瓦斯礦采空區(qū)遺煤氧化 的強(qiáng)度，氧氣氮?dú)鉂舛缺萵降低,說明氧氣消耗增大,從而可以反映此區(qū)域的自燃發(fā)火危險(xiǎn)程度高。本發(fā)明提供的高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”的判別方法比較準(zhǔn)確的反映了采空區(qū)氣體中氧氣的消耗情況，為高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”的判別提供了一種較為科學(xué)準(zhǔn)確的方法。一般采空區(qū)氣體中，散熱不自燃帶邊界的氮?dú)?、氧氣和瓦斯?jié)舛瓤偤图s為99. 5%左右，其中，在沒有瓦斯涌出時(shí)(即煤層中沒有瓦斯氣體解析出來時(shí))，氧氣體積百分比濃度為18%，氮?dú)獾捏w積百分比濃度約為81. 5 %，氧氣氮?dú)鉂舛戎萵為0. 221。在考慮瓦斯涌出影響時(shí)，由于瓦斯的涌出導(dǎo)致氧氣濃度和氮?dú)鉂舛韧瑫r(shí)降低，但氧氣氮?dú)鉂舛戎萵仍為0. 221。通過實(shí)測(cè)結(jié)果計(jì)算得出，氧氣氮?dú)鉂舛缺萵和目前的采空區(qū)內(nèi)氧氣濃度判別標(biāo)準(zhǔn)是--對(duì)應(yīng)的，氧氣氮?dú)鉂舛缺萵對(duì)應(yīng)的氧氣濃度判別標(biāo)準(zhǔn)見表I所示。表I氧氣氮?dú)鉂舛缺萵與氧氣濃度判別標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)表
_自燃“三帶”__氧氣濃度__氧氣氮?dú)鉂舛缺萵 散熱不自燃帶__Cq2>18%__n>0.221
可能自燃帶__18%>Cq2>10% 0.1117<n<0.221
_窒息帶__Co2<10%__n <0.111

圖I為氧氣氮?dú)鉂舛缺萵為0. 221和0. 1117時(shí)，不同瓦斯?jié)舛惹闆r下采空區(qū)“三帶，，劃分氧氣濃度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)值圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例本實(shí)施例提供的一種高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”的判別方法，采用氧氣氮?dú)鉂舛缺萵為判別標(biāo)準(zhǔn)，氧氣氮?dú)鉂舛缺萵=采空區(qū)氣樣中氧氣的體積百分比濃度/采空區(qū)氣樣中氮?dú)獾捏w積百分比濃度，n彡0. 221的區(qū)域?yàn)樯岵蛔匀紟В?. 1117 <0. 221的區(qū)域?yàn)榭赡茏匀紟?，n < 0. 1117的區(qū)域?yàn)橹舷А?br> 試驗(yàn)例表2為山西某礦實(shí)測(cè)的不同采空區(qū)氣體成份的平均數(shù)據(jù)，從表2中可以看出，15108面的采空區(qū)瓦斯?jié)舛纫叱?5101面采空區(qū)的一倍左右，雖然它們的氧氣濃度差不多，但是15108面采空區(qū)的氧氣氮?dú)鉂舛缺萵卻比15101面采空區(qū)高0.015，15108面采空區(qū)的氮?dú)鉂舛缺?5101面采空區(qū)要低近4%。因此在散熱不自燃帶和可能自燃帶的邊界劃分過程中，氧氣氮?dú)鉂舛缺萵相比氧氣濃度能更好的反應(yīng)采空區(qū)遺煤的自燃發(fā)火危險(xiǎn)性。即本實(shí)施例提供的高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”的判別方法更為科學(xué)準(zhǔn)確。表2山西某礦氧氣氮?dú)鉂舛缺萵值
權(quán)利要求
1.一種高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”的判別方法，其特征在于，采用氧氣氮?dú)鉂舛缺萵為判別標(biāo)準(zhǔn)，所述氧氣氮?dú)鉂舛缺萵=采空區(qū)氣樣中氧氣的體積百分比濃度/采空區(qū)氣樣中氮?dú)獾捏w積百分比濃度，n>0. 221的區(qū)域?yàn)樯岵蛔匀紟В?. 1117彡n<0. 221的區(qū)域?yàn)榭赡茏匀紟В琻 < 0. 1117的區(qū)域?yàn)橹舷А?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”的判別方法，該判別方法采用氧氣氮?dú)鉂舛缺萵為判別標(biāo)準(zhǔn)，所述氧氣氮?dú)鉂舛缺萵＝采空區(qū)氣樣中氧氣的體積百分比濃度/采空區(qū)氣樣中氮?dú)獾捏w積百分比濃度，n≥0.221的區(qū)域?yàn)樯岵蛔匀紟В?.1117≤n＜0.221的區(qū)域?yàn)榭赡茏匀紟?，n＜0.1117的區(qū)域?yàn)橹舷А１景l(fā)明提供的高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”的判別方法較準(zhǔn)確的反映了采空區(qū)氣體中氧氣的消耗情況，為高瓦斯采空區(qū)自燃“三帶”的判別提供了一種較為科學(xué)準(zhǔn)確的方法。
文檔編號(hào)E21F17/00GK102748073SQ201210104130
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者嚴(yán)家程, 劉壘, 宋萬新, 楊相玉, 楊勝強(qiáng), 胡新成, 路培超, 鹿存榮 申請(qǐng)人:徐州中礦安達(dá)礦山科技有限公司