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[摘要]随着我国采矿工作的不断深入，采矿技术得到了极大地提高，本文主要结合自己的工作经验，对综放面采空区自燃"三带"的综合划分方法进行简要的探讨，并在此基础上提出几种煤炭自燃防治的新技术，以供参考。
[关键词]综放面采空区 自燃"三带" 综合划分
[中图分类号] TD82 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-9-262-1
1综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法及其指标
1.1采空区自燃“三带”的综合划分指标
“三带”的划分指标通常由采空区内的氧气浓度、漏风风速以及温度分布来进行划分的。其中，冷却带与氧化带之间应该以煤自燃氧化蓄热的临界风速为主指标；而氧化带与窒息带之间应该以煤自然发火的临界氧浓度为主指标，并综合考虑顶板冒落状态、漏风分布状态和温度分布状态等因素。
以下在采空区自燃“三带”的综合划分指标的基础上对综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法进行分析。
1.2煤氧化自燃的极限氧浓度确定
氧气为煤炭的自燃提供了决定性的条件，氧气供给量越大，煤与氧的化学作用越强，放热强度也就越大。在温度一定的情况下，放热强度基本上与氧浓度成正比，当氧浓度与上限漏风强度对应的浓度值相同时，煤体的氧化生热大于散热，煤体的升温速度达到极限，由于是结合上限漏风强度得出的氧气浓度，因此，此极限浓度称为上限氧浓度（Cmax）。
大量研究表明：上限氧浓度与上限漏风强度、煤氧化放热性、浮煤堆积厚度、周围散热条件和煤岩体原始温度存在一定关系。在现场实践时，煤体的氧化放热特性、浮煤堆积厚度、采空区的上限漏风强度、周围散热条件和煤岩体原始温度都是定值，所以上限氧浓度是可以确定的，其计算公式为
式中： ρg表示工作面风流密度（kg/m3）； Cg表示工作面风流热容（J/（g·℃））； q0（Tc） 表示试验测定的放热强度（J/（m3·s））； λc表示浮煤导热系数（J/（s·m·℃））；Qmax表示采空区上限漏风强度（m3/（ min·m2））；C0表示新鲜风流氧浓度（mol/m3）；Tc表示煤体平均温度（℃）； Ty表示岩层平均温度（℃）；h表示松散煤体厚度（m）；Cmax由上限氧浓度 推导出煤体氧化生热的最大氧浓度Cμ的计算公式为
式中：V表示气体的摩尔体积（L/mol）；n表示氧气的分子量。
要使得煤碳发生自燃的不可缺少的条件之一是连续充分地供氧，随着氧气被煤碳消耗而减少到某个下限值时，煤氧化产生的热量较小，产热量可由顶底板岩层全部散发出去，煤体温度就不再上升，煤体升温速度为0，则称该极限氧浓度为下限氧浓度（Cmin）。其计算公式为
式中：Q表示采空区漏风强度（m3/（min·m2）），其它参量跟（1）式相同。
由下限氧浓度Cmin推导出煤体氧化生热的最小氧浓度Cd的计算公式为
1.3采空区流场数值模拟
依照工作面的实际情况建立相关模型，气体在采空区进行流动，可以当作是空气在多孔介质中的渗流。模拟是在GAMBIT中进行建模的，然后借助于FLUENT软件的計算，再导入到TECPLOT进行后处理。因为流场的非均匀性因素存在，要对进风口与回风口的附近进行局部加密处理。采空区非均质多孔介质分布情况，要对其氧气浓度与一氧化碳浓度变化方程的源项采用用户自定义函数UDF进行导入、编译。速度跟压力间的耦合采用SIMPLE算法，迭代的最大误差要低于10-3。
1.4基于MIN-MAX方法的采空区“三带”分布范围确定
MIN-MAX主要是将得到的采空区“三带”范围进行处理，对于散热带的范围要取最小值，而窒息带要取最大值，这就得到了自燃带的最优范围。然后结合采空区实测氧气浓度与Fluent的模拟结果，借助于MIN-MAX确定自燃“三带”的最优范围。
2煤炭自燃防治新技术
下面主要对煤炭自燃机理假说与现有的防治技术的基础上，提出以下几种技术可靠、经济合理、操作简便且效果显著的技术，如下表1所示。
3结束语
通过本文的研究，使得我们对综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法及煤炭自燃防治有了更好地理解，新的思想、新的技术应用于采矿工作中已经是势在必行的了，在今后的工作中应该更好地与实践相结合、与时代发展相结合，这对提高采矿工作水平具有重要意义。
参考文献
[1]郝朝瑜.综放采空区特性与氧浓度分布关系研究[J].防灾减灾工程学报.2011（03）.
[2]李宗翔.自燃采空区耗氧-升温的区域分布特征[J].煤炭学报.2009（05）.
[3]纪奕君.开区注氮采空区自燃温度场的数值模拟研究[J].力学与实践.2008（04）.
[关键词]综放面采空区 自燃"三带" 综合划分
[中图分类号] TD82 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-9-262-1
1综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法及其指标
1.1采空区自燃“三带”的综合划分指标
“三带”的划分指标通常由采空区内的氧气浓度、漏风风速以及温度分布来进行划分的。其中，冷却带与氧化带之间应该以煤自燃氧化蓄热的临界风速为主指标；而氧化带与窒息带之间应该以煤自然发火的临界氧浓度为主指标，并综合考虑顶板冒落状态、漏风分布状态和温度分布状态等因素。
以下在采空区自燃“三带”的综合划分指标的基础上对综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法进行分析。
1.2煤氧化自燃的极限氧浓度确定
氧气为煤炭的自燃提供了决定性的条件，氧气供给量越大，煤与氧的化学作用越强，放热强度也就越大。在温度一定的情况下，放热强度基本上与氧浓度成正比，当氧浓度与上限漏风强度对应的浓度值相同时，煤体的氧化生热大于散热，煤体的升温速度达到极限，由于是结合上限漏风强度得出的氧气浓度，因此，此极限浓度称为上限氧浓度（Cmax）。
大量研究表明：上限氧浓度与上限漏风强度、煤氧化放热性、浮煤堆积厚度、周围散热条件和煤岩体原始温度存在一定关系。在现场实践时，煤体的氧化放热特性、浮煤堆积厚度、采空区的上限漏风强度、周围散热条件和煤岩体原始温度都是定值，所以上限氧浓度是可以确定的，其计算公式为
式中： ρg表示工作面风流密度（kg/m3）； Cg表示工作面风流热容（J/（g·℃））； q0（Tc） 表示试验测定的放热强度（J/（m3·s））； λc表示浮煤导热系数（J/（s·m·℃））；Qmax表示采空区上限漏风强度（m3/（ min·m2））；C0表示新鲜风流氧浓度（mol/m3）；Tc表示煤体平均温度（℃）； Ty表示岩层平均温度（℃）；h表示松散煤体厚度（m）；Cmax由上限氧浓度 推导出煤体氧化生热的最大氧浓度Cμ的计算公式为
式中：V表示气体的摩尔体积（L/mol）；n表示氧气的分子量。
要使得煤碳发生自燃的不可缺少的条件之一是连续充分地供氧，随着氧气被煤碳消耗而减少到某个下限值时，煤氧化产生的热量较小，产热量可由顶底板岩层全部散发出去，煤体温度就不再上升，煤体升温速度为0，则称该极限氧浓度为下限氧浓度（Cmin）。其计算公式为
式中：Q表示采空区漏风强度（m3/（min·m2）），其它参量跟（1）式相同。
由下限氧浓度Cmin推导出煤体氧化生热的最小氧浓度Cd的计算公式为
1.3采空区流场数值模拟
依照工作面的实际情况建立相关模型，气体在采空区进行流动，可以当作是空气在多孔介质中的渗流。模拟是在GAMBIT中进行建模的，然后借助于FLUENT软件的計算，再导入到TECPLOT进行后处理。因为流场的非均匀性因素存在，要对进风口与回风口的附近进行局部加密处理。采空区非均质多孔介质分布情况，要对其氧气浓度与一氧化碳浓度变化方程的源项采用用户自定义函数UDF进行导入、编译。速度跟压力间的耦合采用SIMPLE算法，迭代的最大误差要低于10-3。
1.4基于MIN-MAX方法的采空区“三带”分布范围确定
MIN-MAX主要是将得到的采空区“三带”范围进行处理，对于散热带的范围要取最小值，而窒息带要取最大值，这就得到了自燃带的最优范围。然后结合采空区实测氧气浓度与Fluent的模拟结果，借助于MIN-MAX确定自燃“三带”的最优范围。
2煤炭自燃防治新技术
下面主要对煤炭自燃机理假说与现有的防治技术的基础上，提出以下几种技术可靠、经济合理、操作简便且效果显著的技术，如下表1所示。
3结束语
通过本文的研究，使得我们对综放面采空区自燃“三带”的综合划分方法及煤炭自燃防治有了更好地理解，新的思想、新的技术应用于采矿工作中已经是势在必行的了，在今后的工作中应该更好地与实践相结合、与时代发展相结合，这对提高采矿工作水平具有重要意义。
参考文献
[1]郝朝瑜.综放采空区特性与氧浓度分布关系研究[J].防灾减灾工程学报.2011（03）.
[2]李宗翔.自燃采空区耗氧-升温的区域分布特征[J].煤炭学报.2009（05）.
[3]纪奕君.开区注氮采空区自燃温度场的数值模拟研究[J].力学与实践.2008（04）.