光纤测温技术在自燃煤层自燃“三带”分布研究中的应用

王小夏

摘  要：通过对综放工作面采空区煤自燃“三带”分布的测定，得出采空区氧气浓度变化规律及采空区温度变化情况，从而研究分析出采空区自热变化与分布规律，确定工作面合理的回采进度，为制定符合客观实际的防灭火措施提供依据。

关键词：光纤测温;采空区;自燃;三带分布

采用光纤测温系统测试工作面采空区温度;以预埋4芯束管系统抽采采空区气体，并利用气相色谱仪分析其成份。从而获得综采工作面采空区内与自然发火有关的各种基础参数，在此基础上合理确定综采工作面各种防灭火技术的具体工艺。通过采空区温度和气体的成份变化规律的测定，正确全面的分析煤炭氧化变化规律，并得出821工作面的自燃“三帶”分布。

1工作面概况

821工作面采用倾斜长壁开采，采煤工艺为综采+综放，顶板按全部垮落法进行管理，通风方式为“U”型。8煤层属于自燃煤层，自然发火期66天，采空区自燃“三带”范围为：散热带：0～18m，自燃带：18～70m，窒息带：>70m，工作面最低推进速度为48m/月。

2方案实施

为准确测定821工作面采空区自燃“三带”，沿工作面采空区及进、风巷共布置8趟束管和2路光纤，对采空区气体成分和温度进行测试。通过埋设抽气管路的方法，抽取采空区气样，送入气相色谱仪进行分析，得出采空区各种气体浓度变化规律，并通过埋设的光纤测定采空区温度变化情况。

2.1测点设置

在工作面采空区即架后以及机巷、风巷布置抽气管和光纤，共布置8个抽气管测点和2趟光纤。其中，抽气管测点布置如下：进风巷侧，1#测点距抽气泵位置130m，1#测点和2#测点间距20m，3#测点距进风巷外40m，3#测点和4#测点间距40m;回风巷侧， 8#测点距抽气泵位置130m，8#测点和7#测点间距20m，6#测点距回风巷外邦40m，6#测点和5#测点间距40m。从测温主机引出2通道测温光缆，沿机巷、风巷底板分别敷设到工作面中部。

2.2铺设及采样方法

工作面采空区即架后以及机巷、风巷中，将3寸无缝钢管截成每根4m长，沿支架后、机巷、风巷进行铺设（其中机巷、风巷管路靠近外侧巷帮铺设），①～⑧测点位置放置预先加工好的三通采样器探头，三通采样器探头与钢管及钢管之间采用法兰盘连接。再将4芯抽气束管穿入无缝钢管内，并对其采取相应措施进行保护，以防止抽气管被压实或被粉煤堵塞无法抽取气样。

每日采样一次通过采样器在井下抽取采空区气样至气囊中，带到地面送入气相色谱仪分析。并每日测定温度一次，从而得出随工作面推进采空区的温度和O2的浓度变化规律。同时，记录每日工作面的推进度，以便推算测点距工作面的距离。

3采空区温度及气体成份变化规律分析

3.1采空区温度实测分析

由下图温度曲线分析可以看出，机巷光纤3#测点，在距工作面0～26m范围内温度相对较低，在26～86m范围内温度呈现出明显的上升趋势;大于86m范围内温度呈现出下降趋势;架后光纤6#测点，在距工作面0～21m范围内温度相对较低，在21～73m范围内温度均呈现出明显的上升趋势;大于73m范围内温度呈现出下降趋势并趋于稳定;风巷光纤7#测点，在距工作面0～18m范围内温度相对较低，在18～69m范围内温度均呈现出一定的上升趋势;大于69m范围内温度呈现出明显的下降趋势。

3.2采空区采空区氧气浓度实测分析

由下图温度曲线分析可以看出，架后4#测点进入自燃带即氧气浓度降低至18%的位置为29m;进入窒息带即氧气浓度低于8%的位置为78m;架后5#测点进入自燃带即氧气浓度降低至18%的位置为30m;进入窒息带即氧气浓度低于8%的位置为72m;架后6#测点进入自燃带即氧气浓度降低至18%的位置为33m;进入窒息带即氧气浓度低于8%的位置为71m。

4 结论

（1）通过温度划分的自燃“三带”和通过氧气浓度划分的自燃“三带”比较接近。实测采空区自燃“三带”范围结果如下表所示。

（2）通过对821工作面8煤采空区煤自燃“三带”分布的测定，工作面机风巷“三带”分布不尽相同，制定符合客观实际的防灭火措施，为工作面机、风巷注氮、灌浆埋管迈步及束管监测，预测预报压埋迈步提供理论依据。

参考文献

[1] 杨胜强，张迎第.综采面采空区自燃“三带”的分布规律[J].中国矿业大学学报 ，2000

[2] 付立志.综采工作面采空区自燃"三带"分布规律研究[J].能源与环保，2012

[3] 戴广龙.综采放顶煤工作面采空区漏风与氧气浓度分布规律研究[J].矿业安全与环保，2001