[发明专利]一种高应力条件下采空区煤自燃三带划分及实验方法

说明书

本发明公开了一种高应力条件下采空区煤自燃三带划分方法，包括采集基本信息，校核评估及实验评估等三个步骤。本发明一方面可有效实现满足不同地质条件类型的采空区自燃划分评估的灵活性和通用性；另一方面有效的实现对高应力环境下煤层采空区自燃状态判断评估作业的精度和效率，并可实现在实验室条件下进行仿真验证，从而有效降低了劳动强度和工作成本。

技术领域

本发明涉属于煤矿防火灾技术领域，具体的说是用于煤矿采空区的煤自燃三带划分的一种方法。

背景技术

对于“U”型通风系统的采空区，按遗煤发生自燃的可能性可将采空区划分为散热带、自燃带、窒息带。采空区自燃“三带”划分是矿井防灭火基础工作的重要内容之一，工作面正常生产时，采空区自燃“三带”是客观存在的，而且处于一个动态的稳定状态。采空区自燃“三带”观测的主要内容是检测采空区内氧气浓度随工作面推进的变化情况，并根据煤氧化的临界氧气浓度确定出散热带、自燃带和窒息带的范围。以采空区的氧气浓度为划分标准的方法是目前在工程实践中应用最为广泛，也是最有效的划分方法。

采空区遗煤自燃发火是由于漏风的存在而引发的，因此漏风在采空区内如何在煤岩缝隙中流动，即采空区漏风渗透规律的研究是解决釆空区遗煤自燃的首要任务。采空区是由遗煤和垮落岩石构成的多孔介质，其孔隙率和渗透率的确定成为影响整个采空区漏风流场模拟结果的重要参数。应力场是造成采空区冒落形态及孔隙率、渗透率动态变化的根本原因。

已有研究证明，在相同温度点下，随着轴向加载强度的增大，反应体系内的耗氧强度增大，因此在深部开采的高应力环境下，传统的以采空区的氧气浓度为划分三带范围的标准存在一定的局限性。

因此，针对这一现状，迫切需要开发一种全新的采空区自燃评估划分方法，以满足实际工作的需要。

发明内容

本发明提供一种高应力条件下采空区煤自燃三带划分方法，以解决背景技术存在的问题。

为实现以上技术目的，本发明提供以下技术方案：

一种高应力条件下采空区煤自燃三带划分方法，包括以下步骤：

S1，采集基本信息，对采空区温度、通风量及氧气含量浓度进行持续检测；

S2，校核评估，根据采空区煤自燃主要是由于漏风供氧、煤自动氧化放热升温、引起氧化加速甚至燃烧的自燃规律，建立氧气浓度与耗氧量和漏风风速的函数关系，具体函数表达式为：

不承压的氧气浓度=a*不承压的耗氧量+b*不承压的漏风风速；

耗氧量=不承压的耗氧量*e轴向应力

漏风风速=不承压的漏风风速*e轴向应力

氧气浓度=a*耗氧量+b*漏风风速

其中：a、b、e为拟合系数；

然后将S1步骤采集的现场数据带入到上述函数中，通过计算得出氧气浓度的值，通过这个氧气浓度的值来判定高应力作用下的采空区三带范围；

S3，实验评估，根据S1步骤采空区煤层结构特征，制备煤样，然后将煤样放置在实验设备中，通过实验设备对煤样检测结果进行采集，然后将采集的结果与S2步骤计算结果进行比对校核，且当结算结果偏差在误差范围内即可完成评估判定。