综放面巷道煤层自燃危险区域判定方法

D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.01.003 第25卷第1期 北京科技大学学。报 Vol.25 No.I 2003年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2003 综放面巷道煤层自燃危险区域判定方法 徐精彩 文虎张辛亥 邓军 西安科技学院能源系，西安710054 摘要根据大型煤自然发火实验测定的松散煤体放热强度、耗氧速率、粒度影响函数，研 究了对流换热系数与巷道供风量的关系，结合现场实测的煤体温度、空气温度、巷道几何尺 寸、供风量和松散煤体内氧浓度等参数，应用能量守恒原理，提出了巷道顶煤和松散煤柱自 燃的极限参数计算方法，建立了巷道煤层自燃危险区域的判定条件及划分方法，给出了不自 燃区域、可能自燃区域、易燃区域和极易自燃区域的量化指标 关键词综放面；巷道；自燃危险区域：放热强度 分类号TD752.1 易燃特厚煤层综放面进、回风巷道沿底板掘 标准氧浓度时的放热强度和耗氧速率；C。,C,C 进，巷道顶部留有几米厚的顶煤；有些矿为了提 分别为新鲜风流氧浓度、实验台内部1点和2点 高资源回收率和避开应力集中带，巷道只留设 的氧浓度：Q为实验台供风量；”为实验台内煤体 23m小煤柱，沿相邻采空区掘进.由于受采掘的 空隙率；S,Z,Z,r分别为实验台的断面积，1,2两 应力分布、相邻工作面采动压力以及地质构造影 点的标高和径向坐标；p,C:P,C,分别为松散煤 响，巷道顶煤经常破碎、冒顶或离层，沿空侧小煤 体和空气的密度和质量热容：入为煤体导热系 柱压裂、压酥或掘透煤柱，造成综放面巷道自然 数；T为煤体温度；（④为粒度影响函数，由实验 发火频繁.高产高效矿井工作面推进速度很快， 测定：d表示当量平均粒径 要求巷道掘进速度也快，往往巷道掘进与巷道防 灭火工作发生冲突，顾此失彼，造成被动.巷道顶 2顶煤自燃极限参数 煤或沿空侧煤柱并非都自燃，自燃需要一定的条 综采放顶煤工作面巷道煤层自燃与松散煤 件，本文提出巷道顶煤和沿空铡破碎煤体月燃危 体厚度、对流散热强度、煤体当量粒径、氧的渗透 险程度的预测方法，根据该预测对巷道自燃危险 量有关.从单个参数考虑，要引起煤自燃都有一 区域进行分类，按自燃危险区域的不同类别，采 个极限条件，超出该极限范围的煤体不会自燃 取不同的防灭火措施，有效合理地防治巷道月然 巷道顶煤和煤柱由于漏风供氧条件和散热条件 发火. 不同，极限参数的计算方法也不同 21巷道风流与煤壁的对流换热系数 1煤自燃特性参数的实验测定 根据文献[3]巷道风流努赛尔数Wu可近似为： [Wu=0.664-Ren.Prin Re<3×103 根据大型煤自然发火实验测定的参数，耗 Wu=0.030-Re2.Pr5Re>3x105 (4) 氧速率和放热强度可由下式推算出： (D=、Cn s置z号 式中，表示巷道风流雷诺数Re号，Pr为空 (1) gnac8票0mcbz1a) OT 气的普阴特数，受069：S为巷道断面积：v 分别为空气的运动粘性系数和动力粘性系数；2 考虑煤样粒径的影响，则 为巷道风流量；d为巷道当量直径.对于巷道风 (V8(T,d)=o(d)Vo(T) (3) 流，空气对流换热系数与努赛尔数Wu关系为： qo(T,d)=p(d)-qo(T) a=N.入./d (5) 式中，9a(T),V%.(T)分别为标准氧浓度时的放热强 度和耗氧速率；g%(T,d,8(Td)分别为标准粒度、 把式(4)代入式(5)得： A2,(Re<3×10) a= (6) 42:2(Re>3×10 收稿日期2001-1108徐精彩男，43岁，教授，博士生导师 ★国家自然科学基金资助项目(No.59974020):陕西省自然科 其中 A,=0.664u6Cg2(dsv) 学基金资助项目(No.2001D06) A2=0.0296(4Ca)n.(sdv)s

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 匕 。 综 放 面 巷 道 煤 层 自燃 危 险 区 域判 定 方 法 徐精彩 文 虎 张 辛 亥 邓 军 西 安科技学 院能 源 系 ， 西安 摘 要 根 据大 型 煤 自然 发 火实验测 定 的松散煤 体放热强 度 、 耗氧 速率 、 粒度 影 响 函 数 ， 研 究 了对 流换 热 系数与 巷道 供风 量 的关系 结 合现 场实测 的煤体温度 、 空 气温度 、 巷 道 几何 尺 寸 、 供 风量 和 松散煤体 内氧浓 度 等参 数 ， 应 用 能 量 守 恒原理 ， 提 出 了巷 道 顶 煤 和 松散煤 柱 自 燃 的极 限参数计算 方法 ， 建立 了巷 道煤层 自燃 危 险区 域 的判 定 条件 及 划 分方法 ， 给 出 了不 自 燃 区 域 、 可 能 自燃 区 域 、 易燃 区 域和 极 易 自燃 区 域 的量 化指标 关键 词 综放 面 巷道 自燃 危险 区 域 放 热强 度 分 类号 易燃 特 厚 煤层 综 放 面进 、 回风 巷 道 沿底 板 掘 进 ， 巷 道 顶 部 留有 几 米厚 的顶 煤 有些 矿 为 了提 高资 源 回 收 率和 避 开 应 力 集 中带 ， 巷 道 只 留设 一 小煤 柱 ， 沿相 邻采 空 区 掘进 由于受采 掘 的 应 力分布 、 相邻 工作面采 动 压力 以 及地 质构造影 响 ， 巷道 顶煤经 常破碎 、 冒顶 或离层 ， 沿 空 侧小煤 柱 压 裂 、 压酥或 掘 透煤柱 ， 造 成综 放 面 巷 道 自然 发 火 频 繁 高产 高效矿 井 工 作 面 推进 速 度 很 快 ， 要求巷道 掘 进 速 度也 快 ， 往 往 巷道 掘进 与巷道 防 灭 火 工作发 生 冲突 ， 顾此 失 彼 ， 造 成被动 巷道 顶 煤 或沿 空侧 煤柱 并非 都 自燃 ， 自燃需要 一 定 的条 件 本 文提 出巷 道 顶煤 和沿 空 铡 破碎煤体 自燃危 险程 度 的预 测 方法 ， 根 据 该 预 测 对巷道 自燃 危 险 区 域 进 行 分类 ， 按 自燃 危 险 区 域 的不 同类 别 ， 采 取不 同的 防灭 火措施 ， 有 效合理 地 防治 巷 道 自然 发 火 标 准 氧 浓 度 时 的放 热 强 度 和 耗 氧速 率 ， ， ， 已 分别 为新 鲜风 流 氧浓 度 、 实验 台内部 点和 点 的 氧浓 度 为实 验 台供 风 量 为 实 验 台 内煤 体 空 隙率 ， ， 乙 ，乙 ， 分别 为 实 验 台的断 面积 ， ， 两 点 的 标 高 和 径 向 坐 标 几 ， 几 ， 分 别 为松 散煤 体 和 空 气 的 密 度 和 质 量 热 容 挤 。 为 煤 体 导 热 系 数 为 煤 体温 度 诫刃为粒 度 影 响 函数 ， 由实验 测 定 表示 当量 平 均 粒径 煤 自燃 特 性 参数 的实 验 测 定 根据 大 型 煤 自然 发 火 实验 〔，， 测 定 的参 数 ， 耗 氧速 率 和 放 热 强 度可 由下式 推算 出 顶煤 自燃极 限 参数 综 采 放 顶 煤 工 作 面 巷 道 煤 层 自燃 与松 散 煤 体厚度 、 对 流散热强 度 、 煤体 当量 粒径 、 氧 的渗 透 量 有 关 从单个 参 数考 虑 ， 要 引起 煤 自燃 都有 一 个极 限 条件 ， 超 出该 极 限范 围 的煤 体不 会 自燃 巷 道 顶 煤 和 煤 柱 由于 漏 风 供氧 条 件 和 散 热 条 件 不 同 ， 极 限参数 的计算方 法 也 不 同 巷 道风流 与 煤壁 的对 流 换热 系数 根 据 文献 巷道 风 流 努赛尔数 可 近 似为 一 “ · ’ “ ’ ’ ’ ’ “ “ “ ’ 刀扮二 · ，‘气 尸护 ，‘， 。 一已 力二 · · 乙 一乙 ， 。 己 二 刁 ， ， 己 、 、 义 二 牙幸沪 ‘ 七 。 万石 十甘 ’ ‘ 七 花牙于 一式 气不 丁十诵万万 ‘ 七 灯 ‘ 以 泛山 名创 式 中 ， 表 示 巷 道 风 流 雷诺数 ， 一 爵 为 空 气 的普 朗特数冷 勺 · ￡ 为巷 道 断 面积 一刀 考 虑 煤样 粒径 的影 响‘ ， 则 殊缪矛 一吧 ’ 价乡 乙 ， 势 刃 · 一 〕 式 中 ， 又力 ， 乃 分别 为标 准 氧浓 度 时 的放 热 强 度 和耗 氧 速 率 呱 ，刃 ，此天 司分 别 为 标 准粒度 、 分别为空 气 的运 动粘性 系数 和 动力 粘性 系数 为 巷 道 风 流 量 为 巷 道 当量 直 径 对 于 巷 道 风 流 ， 空 气 对 流换 热 系数 与努赛尔 数 关 系 为‘ 从 · 几 把 式 代 人式 得 收稿 日期 一 书 徐精彩 男 ， 岁 ， 教授 ， 博士 生 导 师 国家 自然科学基 金 资助项 目 。 ， 陕西 省 自然科 学 基 金 资助项 目 其 中 ， “ 。 一 “ ， · · · ， ， · 又 “ · 产’ ， ， ， ， “ · 暇 ” · · ， · 一 ’” 吠 · 户 ’” · ’ · ’ 一 ’” DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2003．01．003

●10e 北京科技大学学报 2003年第1期 22顶煤自燃所需的最小浮煤厚度 自燃规律类似于停止推进的工作面采空区遗煤 由于巷道顶煤与顶板离层，中间有一空气 自燃.因此，巷道煤柱或沿空侧相邻采空区遗煤 层，故可近似认为顶板为绝热层，顶煤产生的热 自燃的极限参数为： 量仅能通过表层巷道风流对流换热带走，巷道顶 8(T:-T) 煤内部温度近似认为均匀，则顶煤热量积聚的条 qo(T.)-pcQ(T:-T:)x' 件为： Ca4+pw.0到 x Qs=go(T:,d).hS3>a(T:-T:)-S,=Qr (7) 式中，T,T,分别为顶煤和巷道风流的平均温度； 不-d.ep8 eCd红训 b·g8.(T) S,为巷道顶煤表面积；h为松散顶煤厚度， hza-(T-T-h 4工作面煤层自燃危险区域划分 g8.(T,d动 (8) 即当顶煤厚度h>hm时才有可能引起自燃. 综合上面巷道自燃极限参数分析，可以得知 23巷道顶煤自燃的最小氟浓度 巷道煤层自燃的必要条件是： 巷道顶煤实际放热强度与氧浓度成正比，当 (h>h(C>Cn(d>d) (12) 顶煤放热量大于散热量时，顶煤才可能自燃，即 对于给定巷道，煤体破碎情况、空隙率都是 o(T.d-h-S,>a(T.-T)S C 定数，则氧浓度反应出煤壁或顶煤的漏风强度， 则 C>a(C-TC go(T,T.)h =Cmin 当量粒径反应出煤壁或顶煤的破碎程度.也就是 (9) 说，巷道煤层自燃的必要条件是煤体足够破碎， 式中，C为顶煤内的平均氧浓度，即 C≈C+C 漏风供氧条件良好，松散煤体堆积的厚度足够， 2 三个条件同时具备的地方才可能产生煤体自燃 C为顶煤在高度h处的氧浓度.则式(9)又可化为： 由式(12)知，不自燃区域显然满足下式： c.2C.-c-c (10) (h>hmi)U(d2d(C>C) (13) 当顶煤离层区氧浓度C满足式(10)时，顶部浮煤 4.1可自燃的浮煤厚度 才有可能自然. 在式（⑦）中没有考虑氧浓度的影响，认为氧浓 2.4松散顶煤的最大当量粒径 度在顶煤内任一点均匀，且为C。,也没有考虑漏 煤体破碎程度关系到单位煤体外表面积总 风流的热焓变化及松散煤体间的传导散热.通常 量，直接影响煤氧复合速度与放热强度，由于松 根据现场测定，顶煤内平均氧浓度在16%20%， 散煤体分布的非均匀性，很难进行理论描述，故 沿空侧平均氧浓度在8%~20%.传导散热量与松 采用当量粒径d近似反应破碎程度 散煤体厚度有关，厚度越大，传导散热量越小.通 根据实验研究，当量粒径与放热强度近似 常浮煤厚度大于h时，沿空侧浮煤顶底板传导 认为是对数关系，即： 散热量占放热量的40%~80%，顶煤传导散热量占 g=a-bind 20%~60%.漏风流的焓变带走热量占放热量的比 (a,b>0), 例通常较小，占10%一20%.综合考虑氧浓度对放 则 9=6(,ae-加} 热量的影响，传导散热和风流焓变带走热量，可 当放热量大于散热量时，顶煤有可能引起自燃， 认为：当浮煤厚度hn<h≤(1.5~2)hm有可能自 即 raa-加哥}hs>ar-7-s， 燃；(1.5-2)hm<h≤(2-2.5)hmn易自燃；h>(2-2.5)hm 「aa(Te-T)1 极易自燃 则 ad.exp (11) 42可自燃的煤体破碎程度 式中，d,d分别为实际当量粒径和参考当量粒 煤体破碎程度不同，煤的耗氧速率和放热强 径；a,b分别表示粒度对放热强度影响函数的系 度不同，但煤体破碎程度在现场情况下很难量 数，由实验测定 化.总的来说，煤体破碎程度越大，平均粒度越 3遗煤自燃极限参数 小，煤体破碎程度在现场仅能用非常破碎、破碎 和不破碎三个模糊概念来表述，像断层带、构造 由于漏风规律和散热条件不同，巷道煤柱或 带、采空区浮煤通常认为非常破碎，空隙率也大， 沿空侧相邻采空区遗煤与巷道顶煤的自然发火 漏风性好(@<a).像煤壁、煤柱完整地带则认 规律也不相同.巷道煤柱或沿空侧相邻采空区， 为不破碎(a>dm).其他地点属于破碎区，破碎

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 顶煤 自燃所 需 的最 小 浮 煤 厚 度 由于 巷 道 顶 煤 与 顶 板 离层 ， 中间有 一 空 气 层 ， 故可 近 似认 为顶板 为绝热层 ， 顶 煤产生 的热 量仅能通 过 表层 巷道 风 流对 流换热带走 ， 巷道 顶 煤 内部温 度 近似认 为均匀 ， 则顶 煤热量 积聚 的条 件 为 放 二 够又 ， 刃 · 凡 双一 几 · 凡 外 式 中 ， ， 几分别 为 顶 煤 和 巷 道 风 流 的平 均 温度 凡 为巷 道顶 煤表 面积 为松散顶 煤厚 度 、 自燃 规 律类 似 于停止 推 进 的 工 作 面 采 空 区 遗 煤 自燃 因此 ， 巷道煤柱 或沿空 侧相 邻采 空 区 遗煤 自燃 的极 限参 数 为 体， 、。 互里二五 」 一 融 号 · 城 ” 焉轰雳 一 ” 。 “ ， 即 当顶 煤厚度 。 时才有 可 能 引起 自燃 巷道 顶煤 自燃 的最小 氧 浓度 巷 道顶煤实 际放热 强 度 与氧浓度成正 比 ， 当 顶煤放热 量 大 于散热量 时 ， 顶煤才 可 能 自燃 ， 即 勃 从双 ， 孙” · 凡 “ · 工一 助“ 乙嘴瑟黔 一 式 中 ， 刃为顶 煤 内的平 均 氧浓 度 ， 即 侧 已为顶煤 在 高度 处 的氧浓 度 则 式 又 可化 为 氏 一 一 · 备毙六 一 ‘ ‘ 当顶 煤离层 区 氧浓度 满足式 时 ， 顶 部 浮煤 才有 可 能 自燃 松 散 顶煤 的最 大 当 粒径 煤 体破碎 程 度 关 系 到单位 煤体外 表 面 积 总 量 ， 直 接影 响煤氧 复合速度 与放 热强 度 由于松 散煤体分布 的非 均 匀性 ， 很难 进行 理论描述 ， 故 采用 当量 粒径 刁近 似反 应 破碎程度 根 据 实验研究 ‘，，， 当量粒 径 与放 热 强度 近 似 认 为是对数关 系 ， 即 景一 ” ‘· 备 ， 曰 · 一 一汀 ， 、 ， 、 则 、 一 诚 ， 卜 一 蓄 当放 热量 大 于散 热量 时 ， 顶 煤有 可 能引起 自燃 ， 粼 ， 耐 。 一 。 粤 · ， · 、 ， 。 · 一 、 ， 、 “ 少 刁 一 誉 一 裁舞潇长卜 则即 式 中 ， 凤瓦分 别 为 实 际 当量 粒 径 和 参 考 当量 粒 径 ， 分 别 表 示 粒 度对放 热强 度 影 响 函 数 的 系 数 ， 由实验测 定 遗煤 自燃 极 限 参数 由于漏 风 规律 和散 热条件 不 同 ， 巷 道煤 柱 或 沿 空 侧相 邻采 空 区 遗煤 与巷 道 顶 煤 的 自然 发 火 规 律也不相 同 巷道煤柱 或沿 空 侧相邻采空 区 ， 工 作 面煤 层 自燃危 险 区 域划 分 综合上 面巷道 自燃极 限参数分析 ， 可 以 得 知 巷 道煤层 自燃 的必要 条 件是 。 。 刁 瓦 、 对 于 给定 巷道 ， 煤体破碎 情 况 、 空 隙率都是 定数 ， 则氧浓 度反 应 出煤壁 或 顶煤 的漏 风 强 度 ， 当量粒径反应 出煤壁 或顶煤 的破碎 程 度 也 就 是 说 ， 巷道 煤层 自燃 的必要 条件 是 煤体足够破 碎 ， 漏 风 供氧条件 良好 ， 松散煤体堆积 的厚 度 足 够 ， 三 个条件 同时具备的地 方才 可 能产生 煤体 自燃 由式 知 ， 不 自燃 区 域 显 然 满 足 下式 人 人 口 夕之 虱 ，。 可 自燃 的浮煤 厚 度 在式 中没 有考 虑氧浓 度 的影 响 ， 认 为氧浓 度在 顶 煤 内任一 点均匀 ， 且 为 ， 也 没 有 考虑 漏 风 流 的热烩 变化及 松散煤 体间 的传导 散热 通 常 根 据现场测定 ， 顶 煤 内平均 氧浓 度 在 一 ， 沿 空侧平均 氧浓 度在 一 传导 散热 量与松 散煤体厚度有关 ， 厚度越 大 ， 传导散 热量越 小 通 常浮 煤厚 度 大 于 。 时 ， 沿 空 侧浮 煤顶 底 板 传 导 散热量 占放热量 的 一 ， 顶 煤传导散热量 占 一 漏风 流 的烩 变带走 热量 占放 热 量 的 比 例通 常较 小 ， 占 一 综 合考虑 氧浓 度 对 放 热量 的影 响 ， 传导 散热 和 风 流烩 变 带走 热 量 ， 可 认 为 当浮 煤 厚 度 戴 一 呱 。 有 可 能 自 燃 一 ，。 ‘ 一 易 自燃 一 ，。 极 易 自燃 可 自燃 的煤 体 破 碎 程度 煤体破碎程度不 同 ， 煤 的耗 氧速率 和 放 热强 度 不 同 ， 但煤体破 碎程 度 在 现 场 情况 下 很 难 量 化 总 的来说 ， 煤体破碎程度越 大 ， 平 均 粒 度 越 小 ， 煤 体破碎 程 度在现 场仅能 用 非 常破碎 、 破碎 和 不 破碎 三个模糊概 念 来表述 像 断层 带 、 构造 带 、 采空 区浮煤通 常认 为非 常破碎 ， 空 隙率也 大 ， 漏 风性 好 口 疏 、 像煤壁 、 煤柱 完 整 地 带则 认 为不破碎 归》 虱动 其他 地 点属 于破碎 区 ， 破碎

Vol.25 No.1 徐精彩等：综放面巷道煤层自燃危险区域判定方法 11 区应有明显能观察到的松散体和破碎特征， 量为150-300m/min,生产期间巷道供风量为800 4.3自燃危险区域的划分 ~900m/min.则由式(4)和式(5)可得：掘进期间Re 根据巷道煤层自燃危险区域判定条件、可能 =(0.58-1.16)×10°，Nu-0.665 RePr-=142-201,a,= 自燃的浮煤厚度及煤体破碎程度分析，可将巷道 (1.03-1.45)×10-；生产期间Re=(3.10-3.49)×10, 煤层自燃区域划分为可能自燃、易自燃和极易自 N=0.030Re5Prn=649-713,a,(4.70-5.16)×10. 燃三类 掘进时实测巷道风流温度为27℃，a取平均 可能自燃：(C>Cmn)n[hn<h≤(1.5-2)ha]n(a<an): 值1.24×10·J/《cm2s℃)：生产时实测风流温度为 易自燃： 22℃，a取平均值4.93×10-4J/(cm2·s.℃)，则由式(8) (C>C)n[(1.5-2)h<hs(2-2.5)hmm]n(d<d); 可得出巷道顶部极限浮煤厚度见表1. 极易自燃：(C>Cm)n[h>(2-2.S)h0(d<dm). 从对流换热系数a/a≈3-5可知生产期间巷 5应用 道表面散热比掘进期间大得多，从表1可看出掘 进时煤自燃极限浮煤厚度比生产时小得多，说明 某矿巷道断面为10.5m2,掘进期间巷道供风 掘进时巷道松散煤体更容易发生自燃. 表】巷道顶部极限浮煤厚度 Table 1 Minimum thickness of float coal on the top of tunnel 煤温/℃ 30.035.040.045.050.055.060.065.070.075.080.085.090.095.0100.0 977/(cm.s)43.046.246.261.869.079.891.4103.5110.5135.0172.8252.4340.3429.0516.7 掘进时hm 0.090.210.350.360.410.440.450.460.480.440.380.280.230.200.18 生产时hm 0.921.391.921.832.002.042.052.052.141.941.651.230.990.840.74 6结论 参考文献 (1)巷道煤层自燃可划分为顶煤和煤柱两部 】徐精彩，文虎，葛岭梅，等.松散煤体低温氧化放热强 度的测定和计算[)煤炭学报，2000,25(1)：287 分，每一部分引起自燃的蓄热条件不同，故极限 2文虎，徐精彩，葛岭梅，等，煤自燃性测试技术及数值 参数计算方法也不同 分析].北京科技大学学报，2001,23(6)：499 (2)巷道煤层自燃主要取决于松散煤体厚度、 3王启杰.对流传热传质分析[M.西安：西安交通大学 煤体内的氧浓度和煤体破碎程度 出版社，1996.8 (3)根据浮煤厚度、破碎程度和煤体内的氧浓 4赵以蕙矿井通风与空气调节[M徐州：中国矿业大 学出版社，1990.34 度，可以把巷道煤层划分为不自燃、可能自燃、易 5徐精彩，许满贵，文虎，等.煤氧复合速率变化规律研 自燃和极易自燃四个区域.根据危险区域的判 究煤炭转化，2000,233少63 别，可在不同的生产时期采取不同的防灭火措 6徐精彩，文虎，邓军，等.煤自燃极限参数研究).火灾 施，真正做到预防为主 科学，2000,92)：148 Determination of Coal Spontaneous Combustion Danger Zones around Roadway in the Fully Mechanized Top-coal Caving Face XU Jingcai,WEN Hu,ZHANG Xinhai,DENG Jun Xi'an University of Science&Technology,Xi'an 710054,China ABSTRACT The heat output of coal,the rate of oxygen consumption and the influence function of coal size were tested by a big coal spontaneous combustion experiment unit.The relationship between the coefficient of heat con- vection and air flux of roadway was studied.Based on the conservation principle of energy and the real conditions, such as coal temperature,air temperature,geometry size ofroadway,air flux,oxygen concentration in the loose coal around the roadway etc,the terminal parameters resulting in coal spontaneous combustion are proposed,the condi- tions and the method for determining coal spontaneous combustion are set up,and the quantitative index determi- ning the danger zone of coal self-ignition is obtained. KEY WORDS fully mechanized top-coal caving face;roadway;spontaneous combustion danger zone

徐精 彩 等 综放 面 巷 道 煤层 自燃危 险 区 域判 定方 法 区应 有 明显 能 观察 到 的松 散体 和破碎 特 征 自燃 危 险 区 域 的划 分 根 据巷 道 煤层 自燃 危 险区 域 判定 条件 、 可 能 自燃 的浮煤 厚度 及 煤体破碎 程 度 分析 ， 可将巷道 煤层 自燃 区 域划分 为可 能 自燃 、 易 自燃 和极 易 自 燃 三 类 可能 自燃 价 ‘ 「 。 ‘ 一 。」 示氨 。 易 自燃 少 一 。 ‘ 一 示属 。 、 极 易 自燃 少氏 、 【 一 。 承疏 。 、 应 用 某 矿 巷 道 断 面 为 ， ， 掘进 期 间巷 道 供 风 量 为 一 ， 生 产 期 间 巷 道 供 风 量 为 一 则 由式 和式 可 得 掘进 期 间 一 ， ， ，尼 尸 ， 一 ， 一 一 生 产 期 间 一 ，， 扩 巧尸 ，‘， 一 ， 一 一 掘 进 时 实测 巷 道 风 流 温 度 为 ℃ ， 取平 均 值 一‘ ， · · ℃ 生 产 时 实 测 风 流 温 度 为 ℃ ， 取 平 均值 一 ‘ ， · · ℃ ， 则 由式 可 得 出巷 道 顶 部极 限 浮 煤厚 度 见 表 从 对 流 换 热 系 数 二 一 可 知 生 产 期 间 巷 道 表 面散 热 比掘进 期 间 大得 多 ， 从表 可 看 出掘 进 时煤 自燃极 限浮 煤厚度 比生 产时小 得 多 ， 说 明 掘进 时 巷 道松散煤 体更 容 易 发 生 自燃 表 抽 巷道顶部极 限 浮煤厚 度 煤 温 ℃ 。 乃 闪 · 一 ， · 一 ’ 掘进 时 二 ，。 生 产 时 了 ， 结 论 巷 道 煤 层 自燃 可 划 分 为 顶 煤 和 煤 柱 两 部 分 ， 每一 部 分 引起 自燃 的 蓄热 条 件 不 同 ， 故极 限 参 数计算方 法 也 不 同 巷 道 煤层 自燃 主要 取决 于松散煤 体厚 度 、 煤体 内的氧浓 度 和 煤 体破 碎 程 度 根 据 浮煤厚 度 、 破 碎 程 度 和 煤体 内的氧浓 度 ， 可 以 把巷 道煤层 划 分 为不 自燃 、 可 能 自燃 、 易 自燃 和 极 易 自燃 四 个 区 域 根 据 危 险 区 域 的判 别 ， 可 在 不 同 的 生 产 时 期 采 取不 同 的 防灭 火 措 施 ， 真正 做到 预 防为 主 参 考 文 献 徐精彩 ， 文 虎 ， 葛岭梅 ， 等 松散煤体低温 氧化放 热强 度 的测定 和计算 煤炭学报 ， ， 文 虎 ， 徐精彩 ， 葛岭梅 ，等 煤 自燃性测试技 术及数值 分析 北 京科技 大学 学报 ， ， 王启杰 对流传热传质分析 「 西 安 西安交通 大学 出版社 ， 赵 以 蕙 矿井通 风 与空 气调 节 徐州 中国矿业 大 学 出版社 ， 徐精彩 ，许满贵 ，文 虎 ， 等 煤氧复合速率变化规律研 究 煤炭转化 ， ， 徐精彩 ， 文 虎 ，邓 军 ， 等 煤 自燃极 限参数研究 火灾 科学 ， ， 一 尤 刀 ，矽百 扮 ， 刁刃 ， ， ， ， ， ， ， ， ， 仰 ， ， ， ， ， 一