光纖測(cè)溫技術(shù)在自燃煤層自燃“三帶”分布研究中的應(yīng)用

王小夏

摘? 要：通過對(duì)綜放工作面采空區(qū)煤自燃“三帶”分布的測(cè)定，得出采空區(qū)氧氣濃度變化規(guī)律及采空區(qū)溫度變化情況，從而研究分析出采空區(qū)自熱變化與分布規(guī)律，確定工作面合理的回采進(jìn)度，為制定符合客觀實(shí)際的防滅火措施提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：光纖測(cè)溫;采空區(qū);自燃;三帶分布

采用光纖測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)試工作面采空區(qū)溫度;以預(yù)埋4芯束管系統(tǒng)抽采采空區(qū)氣體，并利用氣相色譜儀分析其成份。從而獲得綜采工作面采空區(qū)內(nèi)與自然發(fā)火有關(guān)的各種基礎(chǔ)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上合理確定綜采工作面各種防滅火技術(shù)的具體工藝。通過采空區(qū)溫度和氣體的成份變化規(guī)律的測(cè)定，正確全面的分析煤炭氧化變化規(guī)律，并得出821工作面的自燃“三帶”分布。

1工作面概況

821工作面采用傾斜長(zhǎng)壁開采，采煤工藝為綜采+綜放，頂板按全部垮落法進(jìn)行管理，通風(fēng)方式為“U”型。8煤層屬于自燃煤層，自然發(fā)火期66天，采空區(qū)自燃“三帶”范圍為：散熱帶：0～18m，自燃帶：18～70m，窒息帶：>70m，工作面最低推進(jìn)速度為48m/月。

2方案實(shí)施

為準(zhǔn)確測(cè)定821工作面采空區(qū)自燃“三帶”，沿工作面采空區(qū)及進(jìn)、風(fēng)巷共布置8趟束管和2路光纖，對(duì)采空區(qū)氣體成分和溫度進(jìn)行測(cè)試。通過埋設(shè)抽氣管路的方法，抽取采空區(qū)氣樣，送入氣相色譜儀進(jìn)行分析，得出采空區(qū)各種氣體濃度變化規(guī)律，并通過埋設(shè)的光纖測(cè)定采空區(qū)溫度變化情況。

2.1測(cè)點(diǎn)設(shè)置

在工作面采空區(qū)即架后以及機(jī)巷、風(fēng)巷布置抽氣管和光纖，共布置8個(gè)抽氣管測(cè)點(diǎn)和2趟光纖。其中，抽氣管測(cè)點(diǎn)布置如下：進(jìn)風(fēng)巷側(cè)，1#測(cè)點(diǎn)距抽氣泵位置130m，1#測(cè)點(diǎn)和2#測(cè)點(diǎn)間距20m，3#測(cè)點(diǎn)距進(jìn)風(fēng)巷外40m，3#測(cè)點(diǎn)和4#測(cè)點(diǎn)間距40m;回風(fēng)巷側(cè)， 8#測(cè)點(diǎn)距抽氣泵位置130m，8#測(cè)點(diǎn)和7#測(cè)點(diǎn)間距20m，6#測(cè)點(diǎn)距回風(fēng)巷外邦40m，6#測(cè)點(diǎn)和5#測(cè)點(diǎn)間距40m。從測(cè)溫主機(jī)引出2通道測(cè)溫光纜，沿機(jī)巷、風(fēng)巷底板分別敷設(shè)到工作面中部。

2.2鋪設(shè)及采樣方法

工作面采空區(qū)即架后以及機(jī)巷、風(fēng)巷中，將3寸無縫鋼管截成每根4m長(zhǎng)，沿支架后、機(jī)巷、風(fēng)巷進(jìn)行鋪設(shè)（其中機(jī)巷、風(fēng)巷管路靠近外側(cè)巷幫鋪設(shè)），①～⑧測(cè)點(diǎn)位置放置預(yù)先加工好的三通采樣器探頭，三通采樣器探頭與鋼管及鋼管之間采用法蘭盤連接。再將4芯抽氣束管穿入無縫鋼管內(nèi)，并對(duì)其采取相應(yīng)措施進(jìn)行保護(hù)，以防止抽氣管被壓實(shí)或被粉煤堵塞無法抽取氣樣。

每日采樣一次通過采樣器在井下抽取采空區(qū)氣樣至氣囊中，帶到地面送入氣相色譜儀分析。并每日測(cè)定溫度一次，從而得出隨工作面推進(jìn)采空區(qū)的溫度和O2的濃度變化規(guī)律。同時(shí)，記錄每日工作面的推進(jìn)度，以便推算測(cè)點(diǎn)距工作面的距離。

3采空區(qū)溫度及氣體成份變化規(guī)律分析

3.1采空區(qū)溫度實(shí)測(cè)分析

由下圖溫度曲線分析可以看出，機(jī)巷光纖3#測(cè)點(diǎn)，在距工作面0～26m范圍內(nèi)溫度相對(duì)較低，在26～86m范圍內(nèi)溫度呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì);大于86m范圍內(nèi)溫度呈現(xiàn)出下降趨勢(shì);架后光纖6#測(cè)點(diǎn)，在距工作面0～21m范圍內(nèi)溫度相對(duì)較低，在21～73m范圍內(nèi)溫度均呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì);大于73m范圍內(nèi)溫度呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)并趨于穩(wěn)定;風(fēng)巷光纖7#測(cè)點(diǎn)，在距工作面0～18m范圍內(nèi)溫度相對(duì)較低，在18～69m范圍內(nèi)溫度均呈現(xiàn)出一定的上升趨勢(shì);大于69m范圍內(nèi)溫度呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)。

3.2采空區(qū)采空區(qū)氧氣濃度實(shí)測(cè)分析

由下圖溫度曲線分析可以看出，架后4#測(cè)點(diǎn)進(jìn)入自燃帶即氧氣濃度降低至18%的位置為29m;進(jìn)入窒息帶即氧氣濃度低于8%的位置為78m;架后5#測(cè)點(diǎn)進(jìn)入自燃帶即氧氣濃度降低至18%的位置為30m;進(jìn)入窒息帶即氧氣濃度低于8%的位置為72m;架后6#測(cè)點(diǎn)進(jìn)入自燃帶即氧氣濃度降低至18%的位置為33m;進(jìn)入窒息帶即氧氣濃度低于8%的位置為71m。

4 結(jié)論

（1）通過溫度劃分的自燃“三帶”和通過氧氣濃度劃分的自燃“三帶”比較接近。實(shí)測(cè)采空區(qū)自燃“三帶”范圍結(jié)果如下表所示。

（2）通過對(duì)821工作面8煤采空區(qū)煤自燃“三帶”分布的測(cè)定，工作面機(jī)風(fēng)巷“三帶”分布不盡相同，制定符合客觀實(shí)際的防滅火措施，為工作面機(jī)、風(fēng)巷注氮、灌漿埋管邁步及束管監(jiān)測(cè)，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)壓埋邁步提供理論依據(jù)。

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