特厚煤層綜放工作面安全開采防滅火技術(shù)體系研究

梁運(yùn)濤，田富超，景珂寧，孫勇，劉春剛

（1.煤科集團(tuán)沈陽(yáng)研究院有限公司煤礦安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽(yáng) 110016；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院，江蘇徐州 221008；3.大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司同大科技研究院，山西大同 037003））

特厚煤層綜放工作面安全開采防滅火技術(shù)體系研究

梁運(yùn)濤1,2，田富超1,2，景珂寧3，孫勇1，劉春剛1

（1.煤科集團(tuán)沈陽(yáng)研究院有限公司煤礦安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽(yáng) 110016；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院，江蘇徐州 221008；3.大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司同大科技研究院，山西大同 037003））

針對(duì)特厚煤層大采高綜放工作面采空區(qū)漏風(fēng)量和丟煤量增加、采空區(qū)自燃“三帶”分布規(guī)律發(fā)生較大的變化、采空區(qū)自燃問(wèn)題突出的特點(diǎn)，本文應(yīng)用紅外光譜分析技術(shù)研究了特厚煤層綜放工作面自然發(fā)火規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了自然發(fā)火的分級(jí)預(yù)警，確定了塔山煤礦煤樣氧化自燃標(biāo)志性氣體應(yīng)采用以CO為主，C2H4為輔的指標(biāo)體系，建立了以注氮為主的綜合防滅火技術(shù)體系，為大采高綜放工作面火災(zāi)防治提供了技術(shù)保障。

特厚煤層；紅外光譜；自然發(fā)火；分級(jí)預(yù)警；制氮裝置

1 引言

厚煤層綜放工作面開采具有高產(chǎn)、高效、高回收率特點(diǎn)，對(duì)我國(guó)煤炭工業(yè)的發(fā)展具有重要影響，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，能源消費(fèi)將維持較高增長(zhǎng)速度。得益于特厚煤層放頂煤開采技術(shù)和裝備水平的提升，綜放工作面煤炭產(chǎn)量逐年提高，一次采出厚度及放頂高度大，引起采空區(qū)漏風(fēng)量和丟煤量增加，工作面煤塵量增加等[1-3]。原有的采空區(qū)自燃“三帶”分布規(guī)律已經(jīng)不適用于特厚煤層大采高綜放工作面，開采時(shí)面臨著全新的瓦斯、火災(zāi)防治等問(wèn)題，嚴(yán)重地制約綜放面機(jī)械化采煤優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，造成巨大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)[4-6]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前已建成和正在建設(shè)的千萬(wàn)噸級(jí)礦井主采煤層均為厚及特厚煤層，這些千萬(wàn)噸級(jí)高效現(xiàn)代化礦井（如大同礦區(qū)的塔山礦）均面臨著瓦斯、火災(zāi)、煤塵等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了工作面的生產(chǎn)[7-8]，主要表現(xiàn)：一是煤層開采強(qiáng)度大且不均衡，造成工作面上隅角和回風(fēng)瓦斯常超限，工作面被迫停產(chǎn)；二是工作面風(fēng)量增加、放煤高度大，造成采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，煤炭自然發(fā)火的危險(xiǎn)性增加[9-11]。上述問(wèn)題在我國(guó)煤礦厚煤層綜放工作面具有共性，極大地限制了高效能采煤技術(shù)裝備的發(fā)揮，并給礦井的安全生產(chǎn)帶來(lái)了隱患。

針對(duì)厚煤層大采高綜放工作面采空區(qū)漏風(fēng)量和丟煤量增加、瓦斯空間分布及采空區(qū)自燃“三帶”分布規(guī)律發(fā)生較大的變化、采空區(qū)自燃問(wèn)題突出的特點(diǎn)，本文應(yīng)用紅外光譜分析技術(shù)研究了特厚煤層綜放工作面自然發(fā)火規(guī)律，建立了以注氮為主的綜合防滅火技術(shù)體系，為大采高綜放工作面火災(zāi)防治提供了技術(shù)保障。

2 厚煤層綜放工作面自然發(fā)火規(guī)律研究

塔山礦位于大同煤田東翼中東部邊緣地帶，在大同市西南，距市區(qū)約30 km。井田東西走向長(zhǎng)17.22～20.84 km，平均走向長(zhǎng)24.3 km，南北傾斜寬9.36～12.56 km，平均傾斜寬11.7 km，井田面積170.91 km2。

塔山煤礦3-5#煤層原始瓦斯壓力為0.14～0.17 MPa，煤層瓦斯含量為1.6～1.97 m3/t，平均為1.78 m3/ t。煤層透氣性系數(shù)為171.71～428.80 m2/MPa2·d，百米鉆孔瓦斯流量為0.015～0.0212 m3/min·hm；鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為0.602～0.7427d-1。3-5#煤層原煤瓦斯殘存量為1.17 m3/t。煤層屬自燃煤層，最短發(fā)火期為60天；煤層具有煤塵爆炸的危險(xiǎn)性，爆炸指數(shù)為37%。

2.1 煤樣氧化過(guò)程中不同溫度下結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的變化規(guī)律

煤分子官能團(tuán)結(jié)構(gòu)的研究方法可分為物理和化學(xué)研究方法。其中物理方法有，X射線衍射圖譜分析、紅外吸收光譜研究、核磁共振波譜研究、質(zhì)譜研究、計(jì)算機(jī)斷層掃描、電子透射、掃描顯微鏡、掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡等。本文采用是紅外光譜研究方法，將煤樣在實(shí)驗(yàn)室條件下升溫氧化自燃，應(yīng)用紅外光譜檢測(cè)分析技術(shù)研究煤分子結(jié)構(gòu)及化學(xué)鍵和官能團(tuán)在不同溫度下的變化規(guī)律并與應(yīng)用量子化學(xué)理論研究的煤的自燃機(jī)理結(jié)論進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了理論研究的可靠性與正確性[12-14]。

實(shí)驗(yàn)煤樣是塔山8105綜放工作面煤樣。實(shí)驗(yàn)儀器采用德國(guó)生產(chǎn)的TENSOR27型傅利葉變換紅外光譜儀，將煤樣在STA6000型綜合熱重分析儀上加熱，實(shí)驗(yàn)條件為：將煤樣研磨成顆粒度＜250目，升溫為速率為5℃·min，反應(yīng)氣體流速為N2，O2，分別為40 ml/min和l0ml/min，模擬在空氣中氧化自燃，從室溫開始加熱，每間隔20℃將煤樣做KBr壓片，樣品與KBr的比率為1：180，作定量分析，累加掃描次數(shù)32次。以下是塔山8105綜放工作面煤樣氧化過(guò)程中不同溫度下的紅外光譜圖。

圖1 塔山礦8105綜放工作面煤樣不同溫度紅外光譜圖

根據(jù)氧化燃燒生成的氣體紅外光譜圖可知，煤氧化燃燒生成的氣體產(chǎn)物有H2O、CO2、CO、CH4和C2H4等五種生成物。在煤的分子結(jié)構(gòu)中，在300℃以下能生成以上5種物質(zhì)的官能團(tuán)有胺基、甲基、烯烴基團(tuán)、R-XCH3基團(tuán)、芳香甲基、芳香亞甲基、羧酸、酯等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得出如下結(jié)果：

（1）從煤樣在不同溫度下氧化自燃紅外光譜圖官能團(tuán)變化的峰面值來(lái)看，從室溫25℃～100℃的升溫過(guò)程中，煤分子中胺基基團(tuán)的紅外光譜圖峰面值變小。從紅外光譜圖峰面值變化曲線來(lái)看，在25℃～100℃胺基基團(tuán)峰面值變化的斜率比其它基團(tuán)的斜率都大，說(shuō)明煤在氧化自燃的開始階段，主要是胺基基團(tuán)中的氫被氧化生成了水，并放出熱量。

（2）從乙烯基團(tuán)-CH=CH2的氧化峰面值來(lái)看，從室溫～120℃峰面值逐漸變小，到120℃～170℃以后峰面值變大，說(shuō)明從室溫～100℃的氧化過(guò)程中與苯環(huán)相連的-CH=CH2被氧化生成CO、CO2、H2O等。到120℃～170℃以后峰面值變大，說(shuō)明苯環(huán)斷裂，生成大量的-CH=CH2基團(tuán)和乙烯。

2.2 大采高綜放工作面煤的自燃傾向性規(guī)律

熱重分析法是研究氧化動(dòng)力學(xué)反應(yīng)常用的一種經(jīng)典方法，該法操作簡(jiǎn)單，靈敏度高，具有快速、準(zhǔn)確和直觀等特點(diǎn)，通過(guò)TG和DSC曲線進(jìn)行定性和定量分析，可以獲得有關(guān)樣品氧化自燃過(guò)程中的重要信息以及相應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)選取8105綜放工作面煤樣，熱重分析是在STA6000型綜合熱重分析儀上進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)條件為：將煤樣研磨成顆粒度＜50 mm，升溫速率為5℃min-1，反應(yīng)氣體N2、O2流速分別為40 ml/min和10 ml/min，模擬在空氣中氧化自燃，樣品質(zhì)量為13～14 mg，反應(yīng)溫度范圍為25～800℃，得到的TG-DSC曲線和程序升溫曲線如圖2所示。

（1）從TG曲線可以看出，煤氧化自燃過(guò)程可分為三個(gè)階段：失水失重階段、氧化增重階段和燃燒失重階段。DSC曲線表明，在失水失重階段中，從25℃～60℃左右為吸熱反應(yīng)，之后為放熱反應(yīng)，到大約400℃之后為吸熱反應(yīng)。在煤的自燃過(guò)程中，一般在25℃～60℃要吸收熱量。所吸收熱量的來(lái)源是煤與氧發(fā)生物理化學(xué)吸附的吸附熱。

圖2 塔山8105綜放工作面煤樣25-600℃升溫氧化熱重曲線圖

（2）從加熱失重到失重結(jié)束轉(zhuǎn)為增重階段的溫度為失水溫度結(jié)束點(diǎn)，從增重階段轉(zhuǎn)為失重階段的溫度為著火溫度。實(shí)驗(yàn)煤樣的著火與失水溫度結(jié)束點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)煤樣各階段溫度匯總表

（3）溫度繼續(xù)升高，約在400℃，煤樣在DSC曲線上出現(xiàn)了第一個(gè)放熱峰，此峰點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度反映了揮發(fā)物的最大燃燒溫度，從放熱轉(zhuǎn)為吸熱，從而也指示著煤焦的開始燃燒。

2.3 大采高綜放面煤樣氧化自燃生成的指標(biāo)性氣體

應(yīng)用熱重分析儀和紅外光譜儀聯(lián)用的方法，分析塔山煤礦8105綜放面煤樣在升溫氧化過(guò)程中煤結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的變化規(guī)律，研究此種煤樣在不同溫度下煤氧化自燃生成氣體的紅外光譜圖譜，確定此煤樣在氧化自燃過(guò)程中在不同溫度下出現(xiàn)的指標(biāo)性氣體。研究結(jié)果表明，采空區(qū)自然氧化過(guò)程監(jiān)測(cè)應(yīng)以CO氣體為主，C2H4氣體為輔的標(biāo)志氣體。煤氧化自燃生成的氣體產(chǎn)物有H2O、CO2、CO、CH4和C2H4等五種生成物。在加熱到30～100℃左右有水和二氧化碳體析出，溫度升至100～150℃左右時(shí)，有CO生成，溫度升至120～170℃左右時(shí)，有CH4和C2H4生成。在溫度達(dá)到200～300℃時(shí)，H2O、CO2、CO、CH4和C2H4出現(xiàn)強(qiáng)峰，但強(qiáng)峰出現(xiàn)后CH4和C2H4由強(qiáng)變?nèi)踉僮儚?qiáng)，說(shuō)明CH4和C2H4由側(cè)鏈、苯環(huán)和環(huán)烷生成的。在溫度低的時(shí)候生成的CH4是由甲基支鏈生成的，C2H4是由帶乙烯基的側(cè)鏈生成；當(dāng)溫度很高的時(shí)候，生成的CH4和C2H4是由芳香環(huán)和環(huán)烷生成的，因此，采空區(qū)煤氧化自然發(fā)火標(biāo)志氣體應(yīng)以CO氣體為主，C2H4氣體為輔。

3 大采高綜放工作面防滅火技術(shù)研究

3.1 大采高綜放工作面采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)定

塔山礦8105工作面部分新風(fēng)經(jīng)過(guò)采空區(qū)進(jìn)入回風(fēng)順槽，屬于內(nèi)部漏風(fēng)。漏風(fēng)的原因：當(dāng)有漏風(fēng)通路存在，并在其兩端有壓差時(shí)，就可產(chǎn)生漏風(fēng)。漏風(fēng)風(fēng)流通過(guò)孔隙的流態(tài)，視孔隙情況和漏風(fēng)大小而異。

（1）8105綜放工作面采空區(qū)風(fēng)流流場(chǎng)模擬

塔山煤礦8105綜放工作面運(yùn)輸順槽斷面積為21.86 m2，入風(fēng)風(fēng)速測(cè)量平均為2.11 m/s，回風(fēng)順槽斷面積為21.98 m2，回風(fēng)風(fēng)速測(cè)量平均為2.13 m/s，建立了一源一匯的二維模型，并對(duì)其利用GAMBIT軟件進(jìn)行網(wǎng)格化，將坐標(biāo)原點(diǎn)定在工作面下端頭入風(fēng)側(cè)，指向采空區(qū)的方向?yàn)閄軸正方向，指向工作面的方向?yàn)閅軸正方向，兩方向的步長(zhǎng)均取1 m，即網(wǎng)格大小為1 m× 1 m，網(wǎng)格數(shù)量共計(jì)29 946個(gè)。由于工作面空間存在支架立柱、梁，采煤機(jī)機(jī)組，人員設(shè)備等，增加了工作面通風(fēng)阻力，因此，將這四部分都定義成為多孔介質(zhì)區(qū)，采空區(qū)風(fēng)阻壓力等值線見(jiàn)圖3。

圖3 風(fēng)阻壓力等值線分布

圖4 采空區(qū)漏風(fēng)流線分布

圖4為采空區(qū)漏風(fēng)流場(chǎng)流線圖，可以看出：U型通風(fēng)一源一匯工作面漏風(fēng)流場(chǎng)流線在假設(shè)采空區(qū)介質(zhì)均勻分布的條件下呈對(duì)稱分布；距離入風(fēng)巷道煤柱側(cè)越近的漏風(fēng)分流，漏入采空區(qū)的深度越大。因此，在工作面下隅角位置要防止風(fēng)流直接流入采空區(qū)，工作面推進(jìn)后，入風(fēng)巷要及時(shí)撤除支護(hù)使其迅速冒落。

（2）漏風(fēng)測(cè)定數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)2010年10月22日、10月23日兩次測(cè)風(fēng)，得出8105工作面漏風(fēng)量。根據(jù)10月22日數(shù)據(jù)，運(yùn)輸順槽進(jìn)風(fēng)量為2 820.06 m3/min，回風(fēng)順槽風(fēng)量為2 856.214 m3/min，依據(jù)各測(cè)點(diǎn)風(fēng)量的變化情況確定漏風(fēng)量為355.731 m3/min；根據(jù)10月23日數(shù)據(jù)，運(yùn)輸順槽進(jìn)風(fēng)量為2 770.975 m3/min，回風(fēng)順槽風(fēng)量為2 806.378 m3/min，依據(jù)各測(cè)點(diǎn)風(fēng)量的變化情況確定漏風(fēng)量為522 m3/min。取10月22日與10月23日測(cè)風(fēng)平均值，得到8105工作面采空區(qū)漏風(fēng)風(fēng)量為439 m3/min。

3.3 采空區(qū)自燃“三帶”的確定

采空區(qū)松散煤體及巖體各為均勻多孔介質(zhì)，計(jì)算區(qū)域內(nèi)，流體密度不變，空氣滲流符合達(dá)西定律。空氣中的氧與煤反應(yīng)而被消耗，同時(shí)產(chǎn)生CO2等氣體，氣體消耗量與產(chǎn)生量相等，使空氣總量不發(fā)生變化?？諝庵懈鹘M分按照Fick定律從濃度高處向低處擴(kuò)散。由于煤自燃過(guò)程非常緩慢，認(rèn)為在正常生產(chǎn)中，采空區(qū)的滲流、擴(kuò)散及化學(xué)反應(yīng)是穩(wěn)態(tài)過(guò)程，根據(jù)實(shí)測(cè)采空區(qū)溫度在回采過(guò)程中變化不大，因此不考慮熱傳導(dǎo)。因而“三帶”劃分的依據(jù)為，散熱帶：漏風(fēng)風(fēng)速＞1.2 m3/min· m2；窒息帶：氧濃度＜7%；自燃帶：（漏風(fēng)風(fēng)速＜1.2 m3/ min·m2）∩（氧濃度＞7%）。

圖5 8105綜放工作面采空區(qū)氧濃度7%等值線圖

采空區(qū)進(jìn)入窒息帶時(shí)，漏風(fēng)風(fēng)流基本消失，因此采用氧濃度指標(biāo)來(lái)劃分自燃帶和窒息帶，8105綜放工作面窒息燃燒的最低氧濃度為7%以下。根據(jù)8105綜放工作面回風(fēng)順槽5105巷氧氣濃度實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)氧氣濃度降為7%以下時(shí)，工作面推進(jìn)距離達(dá)到91 m。

圖5為氧氣濃度在7%的各點(diǎn)位置擬合出采空區(qū)窒息帶位置示意圖，塔山礦8105工作面采空區(qū)散熱帶從切頂線計(jì)算寬度平均為50 m；自燃帶主要分布在距離切頂線2～98 m；窒息帶主要分布在距工作面切頂線98 m之后。

4 井下工藝及應(yīng)用

塔山煤礦采空區(qū)防滅火以注氮為主，同時(shí)結(jié)合黃泥注漿、三項(xiàng)泡沫和上下端頭壘砌沙土墻堵漏風(fēng)的綜合防滅火措施。氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)的實(shí)質(zhì)是將氮?dú)馑腿霐M處理區(qū)，使該區(qū)域空氣惰化，氧氣濃度降低到煤自然發(fā)火的臨界濃度以下，以抑制煤的氧化自燃，直到火區(qū)窒息的防滅火技術(shù)，是行之有效的礦井火災(zāi)防治方法[15-18]。

4.1 注氮量的計(jì)算

工作面防火注氮流量的大小主要取決于采空區(qū)的幾何形狀、氧化帶空間大小、巖石冒落程度、漏風(fēng)量大小及區(qū)內(nèi)氣體成分的變化等諸多因素，按照MT/T701-1997（煤礦用氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)規(guī)范）標(biāo)準(zhǔn)中推薦的計(jì)算方法為按采空區(qū)自燃帶氧含量計(jì)算，此法計(jì)算的實(shí)質(zhì)是將采空區(qū)自燃帶內(nèi)的原始氧含量降到防火惰化指標(biāo)以下，按下式計(jì)算注氮流量：

式中：QN—注氮流量，m3/h；

Q0—采空區(qū)自燃帶內(nèi)漏風(fēng)量，m3/min；

C1—采空區(qū)自燃帶內(nèi)平均氧濃度，7%～21%，取14%；

C2—采空區(qū)惰化防火指標(biāo)，取7%；

CN—注入氮?dú)庵械牡獨(dú)鉂舛龋?7%；

k—備用系數(shù)，一般取1.2～1.5，現(xiàn)取1.3。

塔山煤礦8105工作面采空區(qū)自燃帶范圍為2～98 m，自燃帶中部位置為距離工作面切頂線50 m處，此處氧氣濃度為11.5%，可求得采空區(qū)自燃帶漏風(fēng)量為28.5 m3/min。要把采空區(qū)惰化到7%則計(jì)算所需注氮量為：

根據(jù)以上計(jì)算可知，在現(xiàn)有注氮量2 500 m3/h的情況下，塔山煤礦8105綜放工作面還需注氮3 890 m3/ h以上，才能使自燃帶平均氧濃度下降到7%以下。

4.2 注氮工藝及方式

針對(duì)塔山煤礦8105綜放工作面的實(shí)際開采條件，優(yōu)化了注氮參數(shù)，制定相應(yīng)的注氮工藝和方法。采用地面三套制氮設(shè)備進(jìn)行綜放工作面采空區(qū)自燃帶注氮防火，經(jīng)過(guò)計(jì)算，注氮量需在原有2 500 m3/h的基礎(chǔ)上增加3 890 m3/h，才能使自燃帶平均氧濃度下降到7%以下。采用埋管注氮工藝，在工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)埋設(shè)一趟注氮管路，當(dāng)埋入一定深度后開始注氮，同時(shí)又埋入第二趟注氮管路（管口移動(dòng)步距50米）；當(dāng)?shù)诙俗⒌芸诼袢氩煽諈^(qū)自燃帶中部后向采空區(qū)注氮，同時(shí)停止第一趟管路的注氮，并又重新埋設(shè)注氮管路，如此循環(huán)，直止工作面采完為止。注氮方式根據(jù)對(duì)火情的預(yù)測(cè)情況而定，在注氮2500 m3/h的情況下，推進(jìn)速度Vmin=1.4 m時(shí)，必須采取連續(xù)注氮方式；推進(jìn)速度Vmin＜1.4 m/d或停產(chǎn)時(shí)，必須加大注氮量，若停采時(shí)間達(dá)68天以上時(shí)，注氮量不小于6 390 m3/h；當(dāng)工作面推進(jìn)速度Vmin＞1.4 m/d時(shí)，可適當(dāng)減少注氮量。

采用上述方法和工藝，有效改變了特厚煤層大采高綜放工作面采空區(qū)自燃“三帶”分布狀況，自燃帶平均氧濃度下降到7%以下，大大減少“自燃帶”分布范圍，將采空區(qū)自燃危險(xiǎn)性降至最低，有效防止了大采高綜放工作面火災(zāi)的發(fā)生，保證了8105工作面的安全開采。

5 結(jié)論

（1）應(yīng)用紅外光譜分析技術(shù)研究了煤樣氧化過(guò)程中不同溫度下結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的變化規(guī)律、大采高綜放工作面煤的自燃傾向性規(guī)律，根據(jù)不同溫度下煤樣生成氣體的光譜曲線實(shí)現(xiàn)了自然發(fā)火的分級(jí)預(yù)警，確定了塔山礦煤氧化自燃標(biāo)志性氣體應(yīng)以CO為主，C2H4為輔，得到了特厚煤層綜放工作面自然發(fā)火規(guī)律。

（2）開展了大采高綜放工作面采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)定和采空區(qū)“三帶”研究，通過(guò)實(shí)測(cè)分析了和采空區(qū)氣體成分變化規(guī)律，確定了8105工作面采空區(qū)漏風(fēng)量439 m3/ min，得出塔山煤礦8105綜放采空區(qū)散熱帶寬度平均為50 m；自燃帶主要分布在距離切頂線2～98 m；窒息帶主要分布在距工作面切頂線98 m之后。

（3）建立了以注氮為主的綜合防滅火技術(shù)體系，采用注氮防滅火方法和工藝，有效改變了特厚煤層大采高綜放工作面采空區(qū)自燃“三帶”分布狀況，自燃帶平均氧濃度下降到7%以下，大大減少“自燃帶”分布范圍，保證了塔山礦8105工作面的安全有序推進(jìn)。

[1]梁運(yùn)濤,侯賢軍,羅海珠,田富超等.我國(guó)煤礦火災(zāi)防治現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2016,44(6):1-6.

[2]Jinhua Wang,Bin Yu,Hongpu Kang,Guofa Wang,Debing Mao,Yuntao Liang.Key technologies and equipment for a fully mechanized top-coal caving operation with a large mining height at ultra-thick coal seams [J].Int J Coal Sci Technol(2015)2(2):97-161.

[3]運(yùn)濤.煤炭自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的氣體指標(biāo)法[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2008, 36(6):5-8.

[4]徐精彩,文虎,張辛亥,等.綜放面采空區(qū)遺煤自燃危險(xiǎn)區(qū)域判定方法的研究[J].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2002,32(6):672-677.

[5]梁運(yùn)濤,宋雙林,羅海珠,等.煤自然發(fā)火期計(jì)算模型及其解析解[J].煤炭學(xué)報(bào),2015,40(9):2110-2116.

[6]梁運(yùn)濤.煤炭自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的氣體指標(biāo)法[J].煤炭科學(xué)技術(shù), 2008,36(6):5-8.

[7]李淵.塔山礦綜采工作面綜合防滅火技術(shù)研究[J].中國(guó)西部科技, 2009,36(8):2-7.

[8]張政源.綜放工作面采空區(qū)自然發(fā)火因素模擬及防滅火措施[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2013,41增(7):59-62.

[9]梁運(yùn)濤,羅海珠.中國(guó)煤礦火災(zāi)防治技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].煤炭學(xué)報(bào), 2008,33(2):127-133.

[10]程衛(wèi)民.礦井煤炭自燃的綜合防治技術(shù)及其實(shí)踐[J].西北煤炭, 2007(3):17-22.

[11]高廣偉.中國(guó)煤礦氮?dú)夥罍缁鸬默F(xiàn)狀與未來(lái)[J].煤炭學(xué)報(bào),1999,24 (1):48-52.

[12]Liang Yuntao,Tian Fuchao,Luo Haizhu,Tang Hui.Characteristics of coal re-oxidation based on microstructural and spectral observation[J]. International Journal of Mining Science and Technology,25(2015)749-754.

[13]梁運(yùn)濤,湯曉君,羅海珠,等.煤層自然發(fā)火特征氣體的光譜定量分析[J].光譜學(xué)與光譜分析,2011,31(9):2481-2487.

[14]梁運(yùn)濤,孫勇,羅海珠,等.基于小樣本的煤層自然發(fā)火烷烴氣體的光譜分析[J].煤炭學(xué)報(bào),2015,40(2):371-376.

[15]郝宇,劉杰,王長(zhǎng)元,等.綜放工作面超厚煤層注氮防滅火技術(shù)應(yīng)用[J].煤礦安全,2008(8):41-44.

[16]仝喜亮,孟繼華.大型制氮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].科技信息,20109, 28:361-367.

[17]文虎,徐精彩,葛嶺梅,代愛(ài)萍.采空區(qū)注氮防滅火參數(shù)研究[J].湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2001,16(2):1786-1791.

[18]張政源.大流量井下移動(dòng)式碳分子篩制氮裝置的研制[J].煤礦機(jī)電,2014,5:117-119.

Research on fire prevention technology system of thick coal seam fully mechanized working face mining

LIANG Yun-tao1,2;TIAN Fu-chao1,2;JING Ke-ning3;SUN Yong1; LIU Chun-gang1
(1.State Key Laboratory of Coal Mine Safety Technology,Shenyang Research Institute of China Coal Technology Engineering Group,Shenyang Liaoning 110016,China;2.School of Safety Engineering,China University of Mining& Technology;Xuzhou Jiangsu 221008,China;3.Tongda Technology Institute,Datong Coal Mine Goup,Datong Shanxi 037003,China)

For the characteristics of the increase of leakage air volume and waste coal quantity,larger change of spontaneous combustion“three zones”distribution and serious spontaneous combustion problem in goaf of thick coal seam large mining height fully mechanized working face,the spontaneous combustion rule of thick coal seam fully mecha?nized working face is studied by using the infrared spectrum analysis technology,the graded warning of spontaneous com?bustion is implemented,the oxidized spontaneous combustion characteristic gas of Tashan Coal Mine coal sample that should use the index system of majority CO and C2H4supplement is determined,the comprehensive fire prevention tech?nology system of majority nitrogen injection is set up,this provides the technical support for the fire prevention and con?trol of large mining height full mechanized working face.

Thick coal seam;Infrared spectrum;Spontaneous combustion;Spontaneous combustion three zones; Making nitrogen process

TD753

A

1000-4866(2016)06-0001-06

10.19413/j.cnki.14-1117.2016.06.001

2016-12-10

國(guó)家自然科學(xué)基金面上基金資助項(xiàng)目(51574148);國(guó)家國(guó)際科技合作專項(xiàng)項(xiàng)目(2015DFA61250);國(guó)家十三五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題(2016YFC0801608)

梁運(yùn)濤，1974出生,男,河北晉州人,研究員,博士生導(dǎo)師.主要從事礦井通風(fēng)防滅火及瓦斯防治方向的研究.