崇信县百贯沟煤业防火研究报告

PAGE—PAGEII—目录1.矿井概况 12.立项背景与项目目标 12.1研究目的与意义 12.2研究内容与目标 23.1503综放面煤层自燃特性参数实验 33.1煤层自燃倾向性鉴定及自然发火期预测 33.1.1基于氧化动力学方法的煤自燃倾向性测定 33.1.2煤层最短自然发火期预测 73.2煤层自燃指标气体实验 83.2.1指标气体优选原则 93.2.2实验设备 93.2.3实验过程 93.2.4实验结果及分析 103.3本章小结 134.1503综采工作面自燃危险区域判定研究 134.11503综采工作面概况 134.1.1工作面位置及井上下关系 134.1.2煤层赋存特征及煤质情况 144.1.3地质构造及水文地质情况 144.1.4巷道布置、采煤方法及通风系统 154.2采空区自燃“三带”研究意义 154.3采空区自燃“三带”划分标准 164.4半导体测温与束管取样分析系统建立 184.5采空区测温取样数据分析 214.5.1采空区温度实测数据 214.5.2采空区取样分析数据 244.5.3“三带”分布分析 354.6本章小结 385.采空区隐蔽火源发展规律CFD技术模拟 395.1基于采空区氧气浓度场CFD模型的自燃危险区域模拟 395.2采空区隐蔽火源与气体产物运移规律模拟 445.3本章小结 476.煤火预防、预报、应急与综合治理技术体系构建研究 486.1概述 486.2易燃煤层开采煤火预防技术 496.2.1易燃煤层开采煤火特点剖析 496.2.2易燃煤层开采煤火规律分析 516.2.3综放面煤火预防重点 526.2.4巷道掘进期间防火技术 536.2.5综放面生产期间防火技术 556.2.6综放面停采时防火技术 576.2.7综放面临时停采防火技术 586.3易燃煤层开采煤火早期预报、应急与综合治理技术 586.3.1煤火早期预报概述 586.3.2指标气体选取 596.3.3巷道自然发火早期预报 606.3.4综放面自然发火监测及早期预报 646.3.5综放面封闭期间和闭墙内火灾气体检测及预报 656.3.6煤火应急与综合治理技术体系构建 676.4本章小结 73—PAGE76—1.矿井概况崇信县百贯沟煤业有限公司位于甘肃省平凉市崇信县新窑镇及黄花乡境内，距崇信县城西南约27km，其地理坐标为东经35°10′12.017″～35°12′22.336″，北纬106°58′01.917″～107°01′50.493″。矿区有四级公路向南至梁家胡同与崇（信）—大（湾岭）公路相接，由此东至崇信县城27km，向西至大湾岭23km与宝（鸡）—平（凉）公路相接，由大湾岭向北距安口南站11km，距平凉市70km，向南距陕西省宝鸡市中心约124km，交通便利。矿区井田走向长6.3km，倾斜长1.7km，井田面积约7.57km2。井田内主要可采煤层为煤5，局部可采煤层为煤3，储量中心在井田中部，共有地质储量7612万t矿井设计生产能力为0.6Mt/a，矿井服务年限为50.4a。矿井开拓方式为斜井开拓，新开主井、副井，原混合井、风井作为风井一并使用。井下设一个开拓水平＋800m水平，上、下山开采。全矿共划分为4个采区，矿井投产时首采区布置有一个综采放顶煤工作面（煤5矿井通风采用中央并列抽出式通风方式，风井地面装配有FBD—Ⅱ—№18防爆对旋轴流式主要通风机（装置）2台，适配电机功率2×75kw。作为矿井通风的主要动力，2台风机其中1台运转、1台备用。根据矿井瓦斯鉴定等级，百贯沟煤业属于瓦斯矿井，煤层自然发火倾向性自燃等级为Ⅱ类，属于自燃煤层，煤尘具有爆炸危险性。2.立项背景与项目目标2.1研究目的与意义煤层自燃火灾是煤矿生产的主要灾害之一，据统计，我国国有煤矿每年因火害而封闭的采煤工作面均在100个以上，而被封在每个火区内的装备损失均达数千万元，且大量的煤炭资源因火害而被冻结。特别是近十多年来，随着我国综合机械化采煤技术的推广，其煤炭产量和效益得到了大幅度地提高。但是，与此同时，由于综采（放）技术具有一次性开采强度大，采空区遗留残煤多特点，加之受到机电设备功率数大、散热量多，开采深度大、放热强度高而引起采空区温度升高，以及一些孤岛、无煤柱等开采技术造成的采空区相互连通、漏风通道复杂等多种不利因素影响，致使矿井煤火频繁发生。其不仅极大地制约了矿井高产高效技术的发展，更为严重者因为火害则可能引燃瓦斯煤尘爆炸或火烟毒化矿井，酿成重大恶性事故，而又严重地威胁着矿井的安全生产和井下人员的生命安全。然而，煤层自燃不同于外因火灾，外因火灾火势发展迅猛，很快就会形成大火，在矿井实际生产条件下，几乎没有处理火灾的缓冲期。而自燃（内因）火灾的形成是一个缓慢氧化蓄热过程，发现煤体暴露面处有自燃征兆，在未形成外因火灾之前，仍有一定的缓冲时间对火区进行控制和治理，如果能很好地利用这段时期控制和熄灭火区，将起到事半功倍的效果；而一旦错过这段控制火势的良好时机，高温区将会急剧发展，处理火区的工作条件将会迅速恶化。因此，开展对百贯沟煤业易燃煤层开采自然发火规律及防治体系构建的技术研究，对于确保矿井安全、高产、高效和集约化生产，无疑具有十分重要的现实意义。2.2研究内容与目标⑴易燃煤层自燃特性参数实验研究实验研究百贯沟煤业长走向采煤工作面煤层自燃特性基础参数、绝热氧化温升特性、不同氧化阶段煤炭自燃的气体产物成分和浓度变化规律，确立煤层自燃的指标气体、建立煤层自燃的预测预报体系。同时，以煤的自燃氧化动力学测定方法为基础，确定易燃煤层的自然发火期时间。⑵1503综采工作面自燃危险区域判定研究通过在1503综采工作面采空区内埋设温度传感探头测温和铺设束管取样分析，研究采空区内遗煤的自燃氧化过程，进而判断1503综采工作面在实际条件下采空区自燃“三带”的分布规律及其自燃危险区域的范围和形态等。⑶采空区隐蔽火源发展规律模拟研究通过CFD模型技术，模拟研究采空区火源位置与气体运移范围之间的关系。⑷易燃煤层开采防灭火技术体系构建研究研究构建适合于百贯沟煤业易燃煤层开采的煤火预防、预报、应急与综合治理的一整套防灭火技术体系。即结合各类防灭火技术的不同特点，对自燃危险区域进行预防性处理；当预防体系失效后，根据煤层自燃初期的物理与化学变化产生的效应，利用温度分析法和束管气体分析法对煤层自燃进行早期预报。预报准确，就能及时准确地把自燃隐患点消除，一旦预报失败，就将形成自燃火灾。因此，就必须采用快速有效的应急技术，对自燃隐患点进行迅速处理，以便为自燃火灾的综合治理赢取时间，最终彻底扑灭煤火，抑制煤层自燃次生灾害的发生，减少火害给矿井带来的损失。3.1503综放面煤层自燃特性参数实验煤层自燃是由于煤与氧接触氧化放出热量，在一定的蓄热条件下，氧化放出的热量被积聚，当热量的积聚能够满足煤的自燃发展需要时，煤体温度便会不断上升，最终导致其自燃。其过程的发展是一个极其复杂的动态变化过程，它主要取决于煤的氧化放热特性、供氧条件及蓄散热环境。因此，为了摸清百贯沟煤业煤层自然发火机理，本课题首先于实验室对1503综放面煤层煤样开展了以下一系列实验研究。3.1煤层自燃倾向性鉴定及自然发火期预测3.1.1基于氧化动力学方法的煤自燃倾向性测定⑴煤自燃倾向性的氧化动力学测定方法原理近年来，中国矿业大学提出了煤自燃倾向性的氧化动力学测定方法，并作为标准AQ/T1068—2008《煤自燃倾向性的氧化动力学测定方法》，通过对许多矿区的大量煤样进行了测定。其结果表明，该方法测定原理科学、鉴定结果更为符合实际。实际上，该方法原理是基于煤低温氧化复合反应和自由基链式反应的基本原理而提出来的。即煤自热过程包括低温氧化和快速升温阶段，经过大量不同煤种的自燃特性测试试验表明，如果仅采用某一阶段的一种指标，则难以较为全面地测试出煤的自燃特性。因此，必须采用低温氧化阶段的耗氧指标和快速升温阶段的交叉点温度指标来反映煤不同阶段的自燃特性。70℃出口氧气浓度反映70⑵氧化动力学方法测定条件①测试煤样粒度的选取煤低温缓慢氧化阶段耗氧量较低，选择合适试样的测试粒径对耗氧量的测试十分重要。粒径不宜太大，太大会影响煤与氧气接触的表面积，氧浓度变化不明显；同时也不宜太小，太小增加了氧气进入煤体的阻力，使空气流通不畅，影响测试的重复性。为了耗氧浓度的测试需要，同时考虑到煤样制取，该方法测试煤样的粒径为0.2～0.35mm。②煤样的干燥温度煤自燃倾向性体现的是煤本身自热的内在属性，不应受外在水分的影响，因此，待测煤样应为去除外在水分的空气干燥煤样。本方法煤样的空气干燥温度选择为40℃。③供气流量的选取指标参数的测定过程中，不同阶段对应的供气浓度也不同。本方法初始阶段通入干空气流量为96mL/min，中间阶段通入干空气流量为8mL/min，后期程序升温阶段通入干空气流量则又调整为96mL/min。⑶中间测定结果中间测定结果如表3—1所示。表3—1测定结果煤样名称煤样罐出口氧气浓度（70℃）/交叉点温度Tcpt/℃1503面煤样18.54145.3⑷判定指数计算及最后结果煤自燃倾向性取决于煤在低温自热与加速氧化两个阶段的升温特性，这两个阶段的氧化机理和升温特性不同，两个阶段对煤自燃发展过程的促进作用也存在较大差异，即两者在对煤自燃的推动作用中的重要程度存在差别。为了权衡两个阶段对煤自燃发展过程的不同影响程度，可引用权数对其进行区分。权数是指在综合指标中起着权衡轻重作用的指数，是权重的数值体现。重要程度高的指标参数，相应权数应大；而重要程度低的指标参数，相应权数则应小。将测试结果的两个指标参数按照其重要程度分别乘以相应权数再进行平均值处理，无疑有利于更好更全面地反映煤自身的氧化自燃特性。因此，在指标参数的合成过程中，正确地给定各指标参数的权数非常重要。常用的确定权数的方法有：①根据经验确定；②根据测量次数确定；③根据数据的精度参数确定。考虑到煤低温氧化阶段对于煤自燃过程的发展更为重要，根据试验结果与经验，低温氧化阶段的权数取0.6，快速氧化阶段的权数取0.4。由于加法合成法能较好的体现出各评价指标之间的权重关系，故采用加法合成方法对这两个指标进行合成。依据加法合成法，煤自燃倾向性的综合判定指数计算式如下：（3—1）（3—2）（3—3）式中：I——煤自燃倾向性判定指数，无量纲；——煤样温度70℃时煤样罐出气口氧气浓度指数，无量纲；——煤在程序升温条件下交叉点温度指数，无量纲；——煤样温度达到70℃时煤样罐出气口的氧气浓度，%；Tcpt——煤在程序升温条件下的交叉点温度，℃；15.5——煤样罐出气口氧气浓度的计算因子，%；140——交叉点温度的计算因子，℃；——低温氧化阶段的权数，=0.6；——快速氧化阶段的权数，=0.4；φ——放大因子，φ=40；300——修正因子。表3—2煤自燃倾向性分类指标自燃倾向性分类判定指数容易自燃＜600自燃600≤≤1200不易自燃＞1200氧化动力学判定煤自燃倾向性分类指标如表3—2所示。利用上面公式进行计算，计算结果如表3—3所示。其结果显示，用氧化动力学方法鉴定结果为：百贯沟煤业煤层自然发火倾向性自燃等级为Ⅰ类，即属于容易自燃煤层。表3—3氧化动力学方法判定结果煤样名氧化动力学判定指数I氧化动力学方法自燃等级自燃倾向性1503面煤样231Ⅰ容易自燃3.1.2煤层最短自然发火期预测绝热氧化法是目前国内外普遍认为最准确、最能体现煤自身氧化能力强弱的一种测试方法。它通过最大程度地控制煤体与环境之间热量的交换，使煤体依靠自身的氧化产热升温，来测试煤从40℃升到200℃所用的时间，它是在煤最易自燃的条件下模拟煤的自然发火过程。但是煤的绝热时间并不能代表煤的最短自然发火期，因为煤的自然发火期与煤样尺寸有关，绝热条件下的煤样尺寸通常小于矿井实际条件下的煤堆尺寸，导致绝热时间小于煤自然发火期，但是实验室绝热时间与现场煤的自燃性又有紧密联系，绝热时间越短，煤越容易自燃，发火期就越短，反之就越长。通过建立实验室绝热煤样与矿井最易自燃条件下煤堆自然发火的时间上度量模型，可以预测煤的最短自然发火期。因此提出以绝热氧化实验为基础，通过建立氧化动力学判定指标与煤最短自然发火期的之间的度量模型，通过煤自燃倾向性测试预测煤的最短自然发火期。按照标准测试方法，对挑选的10个典型煤样进行氧化动力学测试和绝热氧化测试，采用数学分析软件对无量纲后的氧化动力学判定指数、绝热氧化时间数据进行曲线拟合，结果如下：曲线拟合数学模型为：（3—4）式中：I——判定指数，无量纲；T——绝热时间，h。因采用绝热氧化测试的小煤样与矿井条件下的大煤样在发火时间上还是有一定的差距，但它们之间有很好的相似性。于是，根据F—K理论和大量不同尺寸煤样的基础实验数据分析，煤最短自然发火期的计算式为：（3—5）式中：Ts—煤最短自然发火期，h。综合（3—4）、（3—5）式得到： （3—6）于是，将百贯沟煤业1503面煤样的氧化动力学数据代入上式，预测得到：该煤5煤层最短自然发火期为15d。3.2煤层自燃指标气体实验煤层自燃是一个极其复杂的物理、化学变化过程，是一个多变的自加速放热过程。在其自燃的不同温度下会出现不同种类和含量的气体，如CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C3H8和C2H2等。根据煤自燃进程中的温升、气体释放等变化特征判识其自燃状态，对煤层自然发火进行识别并预警，是矿井火害预防与处理的基础，也是矿井火害防控与治理的关键。正因如此，它在矿井防灭火工作中，占有着极其重要的地位。因此，测试煤样自燃产生各种气体的顺序和浓度，正确找出煤层自然发火对应的指标气体，自然亦就成了百贯沟煤业煤层自然发火早期预报的前提条件。3.2.1指标气体优选原则为了使得预报煤层自然发火更为及时、准确，所选择的指标气体必须同时具备下列条件：⑴灵敏性：井下一旦出现有煤层自燃现象，且煤温超过一定值时，则该气体一定出现，其生成量随煤温升高而不断地稳定增加；⑵规律性：指标气体的浓度变化与煤温之间有较好的对应关系，且重复性好；⑶可测性：普通色谱分析仪能够分辨、检测到该指标气体的存在。3.2.2实验设备指标气体实验系统如图3—1所示，其主要由程序控温箱、气体分析仪、铜质煤样罐、预热气路、温度控制系统、气体质量流量控制器等组成。图3—2、图3—3为该实验系统的主要实物图。图3—1指标气体实验系统图图3—2温度控制箱实物图图3—3指标气体分析仪实物图3.2.3实验过程对原煤样进行破碎并筛分出40～80目的煤样50g，将筛分出的50g煤样置于铜质煤样罐内，煤样罐置于程序控温箱内，然后连接好进气气路、出气气路和温度探头，检查气路的气密性。测试时，向煤样内通入50ml/min的干空气。在程序控温箱控制下对煤样进行加热，当达到指定测试温度时，恒定温度5min后采取气样进行气体成分和浓度分析。3.2.4实验结果及分析⑴实验原始数据实验数据结果如表3—4所示。表3—4百贯沟煤业1503综放面煤样指标气体程序升温实验数据温度/℃气体成分/ppmCOCO2CH4C2H4C2H6C2H2C3H830.00.13264.091.660.000.000.000.0040.00.36348.051.850.000.000.000.1550.00.80373.321.830.000.040.000.1260.01.59391.511.800.000.040.000.1270.02.84407.471.870.000.050.000.2080.04.48422.971.780.000.040.000.2490.06.75434.321.870.000.040.000.24100.010.49451.261.800.000.060.000.32110.017.10472.441.910.000.060.000.34120.027.81503.012.010.060.110.000.44130.043.64544.522.130.070.130.000.51140.066.79609.532.260.100.170.000.51150.0100.67698.422.510.170.240.000.68160.0148.02819.742.770.260.370.000.76170.0215.88982.113.180.380.480.001.08181.5326.651236.803.6690.620.630.001.271192.3472.001572.054.3920.960.790.001.637207.3785.932234.405.891.681.070.002.272221.91288.913373.668.2373.051.540.003.421235.72035.465170.4311.684.312.190.005.156251.23045.687803.7916.078.752.820.007.721266.44490.2712266.0022.2114.013.4680.0011.19283.76280.2319398.0029.7721.054.2050.0015.54299.57790.2626088.0036.6526.634.7010.1118.42312.18616.0529708.0042.6929.164.8930.1419.45325.49712.0032195.0054.5027.384.7380.1418.03333.210761.0034514.0058.3820.564.1070.1614.68346.512056.0037032.0072.0916.214.0690.1911.61359.514468.0043276.0082.3713.374.7630.209.68⑵气体浓度随温度的变化规律对1503综放面煤样实验过程中的气体生成情况进行分析，可得到其浓度变化趋势如图3—4、图3—5所示：图3—4煤样CO、CO2变化趋势图图3—5煤样CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2变化趋势图⑶指标气体分析与优选从上列实验数据及其气体变化趋势图中，不难分析得到：①1503综放面煤样在30℃到359.5℃温度范围的氧化过程中有规律的出现CO、CO2、CH4、C2H6、C2H2、C3H8和C2H4等气体，且生成量随煤温的升高基本呈现指数上升趋势；在30℃到285℃的温度范围内该煤样没有生成C2H2气体。②CO、CO2、CH4三种气体均在30℃时即开始出现。但是CH4的生成量相对较小，这是由于煤样在采集、存放一定时间后，煤样中本身吸附的CH4已全部脱附出来之故；CO生成量在低温氧化阶段较小，但在煤温达到150℃、尤其200℃之后其生成量迅速大量地增加，这说明该温度下煤已经开始迅速氧化，物理吸附已经越来越弱而化学吸附和化学反应则占据了主导地位。③120℃时出现少量的C2H4，50℃时出现少量的C2H6，40℃时出现少量的C3H8，它们浓度虽然不大但它们随着温度的逐渐升高呈现有规律的升高增加。④C2H2出现的最晚，299.5℃时才开始出现并呈现有规律的变化。由此换言之，一旦有C2H2出现，则表明综上所述，百贯沟煤业应以CO作为指标性气体，并辅以C2H4、C2H2来掌握煤层的自燃情况；CO的出现说明煤已经发生氧化反应，CO浓度越来越高则表明煤的氧化越来越剧烈，C2H4的出现说明局部煤温已达到120℃，C2H2的出现则说明煤温至少已经超过了299.5℃，此时应3.3本章小结⑴基于氧化动力学方法对1503综放面煤样的自燃倾向性进行了测定，其鉴定结果为Ⅰ级容易自燃。因此，该煤5煤层的防灭火工作应按Ⅰ级容易自燃煤层进行。⑵在实验室实验、计算基础上，预测得到了百贯沟煤业煤5煤层的最短自然发火期为15d。⑶于实验室对煤样进行了程序升温控制测试，得出了各种气体浓度随温度的变化趋势，分析了煤氧化温度与气体产物的特性，得到了百贯沟煤业煤5煤层自燃的预测预报指标：即①以CO作为指标性气体，并辅以C2H4、C2H2来掌握煤层自燃情况；②CO的出现说明煤已经发生氧化反应，C2H4的出现说明煤温已经达到120℃以上，C2H2的出现则说明煤温至少已经超过了299.5℃，此时应积极4.1503综采工作面自燃危险区域判定研究4.11503综采工作面概况4.1.1工作面位置及井上下关系1503综采工作面位置及井上下关系如表4—1所示。表4—11503综采工作面位置及井上下关系煤层名称下煤层水平名称＋800采区名称一采区工作面名称1503综采（放）工作面地面标高（m）+1317～+1261工作面标高（m）+776.7～+920地面位置该工作面地表为山地、丘陵。井下位置及四邻采掘情况该工作面东北侧为1501面采空区，西南侧为三维地震勘探所发现的DF1逆断层，东南侧为＋920集中运输巷，其余为未开拓区域。回采对地面设施影响地面为山地、丘陵，回采对地表影响较小。走向长（ｍ）1090倾斜长（ｍ）150面积（ｍ2）1548264.1.2煤层赋存特征及煤质情况1503综采工作面煤层赋存特征及煤质情况如表4—2所示。表4—21503综采工作面煤层赋存特征及煤质情况煤层总厚（ｍ）10.8～3.6煤层结构（ｍ）煤层倾角（度）21～37复杂13可采指数100%变异系数（％）稳定程度较稳定1503综采工作面运输道、材料道均为平缓下山，煤层厚度大的变化趋势为由外向里逐渐变厚，煤层色泽为黑色，条痕为深棕色，油脂光泽，呈参差状断口，节理面充填方解石脉，含黄铁矿，局部含炭质泥岩夹矸1～2层，夹矸平均厚度0.2m。煤质情况Mad（％）ＡD（％）Std（％）Qnetar（卡/g）煤岩类型牌号4.3917.030.754500半亮型长焰煤4.1.3地质构造及水文地质情况根据三维地震勘探资料，1503综采工作面运输道将穿过DF1逆断层，该断层切割了煤3、煤5，断层走向NWW～SSE，倾向NNW～SEE，倾角50°～65°，落差0～80m，延展长度1870m。1503综采工作面切眼将穿过DF4逆断层，该断层切割了煤5，断层走向NW，倾向SW，倾角45°，落差0～5m，延展长度320m。除此之外，其它小褶曲地质构造，预计对1503面回采影响不大。根据1501综采工作面瞬变电磁法探测成果及回采经验分析，1503综采工作面回采过程中在顶板含水异常区可能会发生顶板掉水，预计最大掉水量120m³/h，正常40m³/h。1503面东南侧为1501面采空区，1501面材料道与1503面回风道之间留设有4.1.4巷道布置、采煤方法及通风系统1503面整体呈上山回采，运输道高差156.1m，平均倾角8°27′；材料道高差143.3m，平均倾角7°46′；开切眼向外～775m高差逐渐呈增大趋势，高差最大41.8m，切眼向外775m处，两道逐渐减小。运输道为拱形断面，宽度5m，高度3m，用于运煤、运料及进风；材料道为拱形断面，宽度5m，高度3m，用于运料及回风；材料道高于运输道12.8m，两道均采用锚网支护。1503面采用综合机械化走向长壁综采放顶煤采煤方法。根据该面地质条件、设备技术性能等，确定1503面采高为2.7m，放顶煤高度为4.3m（平均煤厚7m），采放比为1：1.5925。1503面采用U型全负压独立通风方式。1503面运输道进风，1503面材料道回风，计算需要风量931m34.2采空区自燃“三带”研究意义煤的氧化自燃必须同时具备四个充要条件：=1\*GB3①煤有自燃倾向性并呈破碎堆积状态存在；=2\*GB3②适量的通风供氧；=3\*GB3③良好的蓄热环境；=4\*GB3④维持煤氧化过程不断发展的时间。随着采煤工作面回采生产的不断向前推进，由于矿山压力的作用，其采空区遗煤在空间上将经历散热带、氧化带（可能自燃带或自燃带）和窒息带即通常所说的“三带”，如图4—1所示。采空区“三带”的位置将随采煤工作面的推进而动态前移，其氧化带的宽度和前移速度等特性参数则往往是煤层自燃防治工作的重要数据。显然，氧化带的宽度越大，前移速度越慢，当浮煤停留在氧化带内的时间t大于该煤层的自然发火期T时，这时的煤就有可能自燃。图4—1采空区自燃“三带”示意图于是，结合实验室测定的煤层自燃的相关特性参数，开展回采工作面采空区遗煤温度及气样变化规律的研究，分析回采工作面采空区遗煤的自燃氧化状况，判定实际条件下回采工作面采空区“三带”的分布规律，自燃危险区域范围及其形态，研究掌握回采工作面采空区“三带”的宽度和遗煤处于氧化带的时间，对于确定回采工作面的通风方式，优化回采工作面的通风参数，制定回采工作面正常生产过程中的防灭火措施及其装备，以及确定回采工作面的安全推进速度，确保采空区后部遗留浮煤不出现自燃危险等，皆具有十分重要的现实意义。4.3采空区自燃“三带”划分标准对于采空区自燃“三带”的划分方法，目前，常用的主要有以下三种：⑴氧气浓度划分法利用氧气浓度划分采空区自燃“三带”，是目前最常用的方法之一。根据有关资料和《煤矿安全规程》规定，采用的划分依据一般为：散热带的氧气浓度＞19%、自燃带的氧气浓度在8%～19%之间、窒息带的氧气浓度＜8%。大量试验表明，采空区氧气浓度易于观测，且能代表煤炭自燃的环境，因此，采用氧气浓度划分法是十分合适的。⑵漏风强度划分法根据国内外学者对采场漏风的研究，采空区自燃“三带”的范围根据采空区漏风流速一般可分为：=1\*GB3①散热带、流速＞0.24m/min，=2\*GB3②自燃带、0.24m/min≥流速≥0.1m/min，=3\*GB3③窒息带、流速＜0.1m/min。采空区的漏风强度能够在一定程度上反映自燃“三带”的特性，但在现场实际测定过程中，由于受到采空区内设点困难、测量仪器精度不够、采空区风流方向不可预见性等因素的综合影响，测定过程往往无法进行或者是其结果可信度较低。因此，通过漏风强度划分采空区自燃“三带”的方法，目前现场操作较为困难，一般情况下主要是通过计算机数值模拟得到。⑶温度划分法该方法一般用温升速率作为采空区自燃“三带”的划分标准。温升速率有两种表述方式，第一种是指单位时间内温度变化的数值，表达式为：（4—1）式中：T1——初始测定的采空区环境温度，℃；T2——后期测定的采空区环境温度，℃；Δd——从T1变化到T2所需的时间，day；ΔT——T1到T2的变化值，℃；K——温升速率，℃/day。第二种是指在单位距离内的温度变化，表达式为：（4—2）式中：T1——采空区1测点的环境温度，℃；T2——采空区2测点的环境温度，℃；Δl——测点在采空区内的距离变化，m；ΔT——在Δl的距离变化范围内温度的变化值，℃；——温升速率，℃/m。目前，温升速率法主要是通过在采空区埋设温度探头，实现远距离测温，以了解采空区遗煤的温度变化清况。如果K值大，则反映采空区遗煤自燃危险性就大，通常认为K≥1℃/day的区域就是氧化带。值得指出，实际上，温度不宜作为划分采空区自燃“三带”的主要指标，因为并非所有的采空区内的温度都会上升到某一确定的值。在一定条件下，自燃带内的遗煤存在自然发火的可能性，往往并不表现为很快会升温自燃；在一定时间内，采空区内的温度不上升，并不能认为自燃“三带”不存在。因此，采空区内的温度变化只能作为条件适合时的辅助指标。当然，当采空区温度有明显变化时，这时以采空区温度上升速率划分是适宜的，因温度的上升速率变化更能直接说明采空区煤炭氧化的情况。4.4半导体测温与束管取样分析系统建立⑴半导体测温系统由于煤矿井下环境条件相对恶劣、复杂，因此要求测温系统应具有稳定、可靠、准确和防潮、抗震、耐腐蚀以及抗静电和杂散电流等性能和特点，并且要求传感探头与二次仪表之间的信号能够实现远距离（max达1km）通信传输和满足安全防爆要求。AD590集成温度传感器即能很好地满足这一要求，它是利用其半导体元件特性随温度而变化制作的传感器集成芯片，即当电源电压在＋4～30VDC范围时，可得到1A/℃的恒定电流。据此构成的系统工作原理图如图4—2所示，封装后的AD590传感器结构图如图4—图4—2AD590半导体测温系统工作原理图图4—3封装后的AD590传感器结构图1—引线；2—焊接点；3—6mm紫铜管；4—AD590；5—瞬间环氧胶⑵束管取样分析系统根据采空区气体取样要求，取气束管应选择孔径大小适中、软硬适宜，便于接合且易于铺设的软管。其中管径大小的考虑，一方面，要求管径尽可能小，以保证所有传感探头引线和取气束管捆扎成束而能铺设于钢管（保护作用）内，且不能过于拥挤，造成穿线困难或堵死取气束管；另一方面，管径又不能太小，否则抽取气体时阻力过大，取样困难。束管软硬程度的考虑，一方面，应保证抽气时不会因太软而被吸扁堵塞；另一方面保证铺设时不会因太硬而容易折断。因此，选择了内径为6～8mm的聚氯乙烯塑料管作为取气束管。本次束管取样分析系统配备了JSG8型矿井自燃火灾束管监测系统，它由井下设备、地面分析站和计算机三个部分组成。其中井下设备主要由上述的取样管路及附件组成，地面分析站由抽气泵、气样选取器、指示器及气体分析仪组成。该束管监测系统可以连续遥测CO、CH4、O2、N2、CO2及其它烷、烯、炔烃类气体（CnHm）等。⑶1503面测点布置1503综采工作面倾向长约150m，于切眼处按平均间隔约40m布置一个测点，共布置5个测点，每个测点埋设两个温度传感探头（一用一备）和一根束管（随着工作面的逐步推进，5个测点先后分别进入散热带、自燃带和窒息带），沿工作面及材料道布置一趟50mm钢管，将温度探头引线和取样束管捆扎成束后敷设于钢管内。测温取样测点布置示意图如图4—4所示，测点测温取样保护装置图如图4—5所示。图4—4测温取样测点布置示意图图4—5测点测温取样保护装置图由于钢管具有较好的热传导性，为了防止温度传感探头与保护钢管直接接触，导致温度传感器不能真实反映测点的温度，所以，温度传感探头应固定牢靠。为此，于钢管一定位置打上若干排小眼，并在钢管内侧安上金属网，一方面固定温度传感器，另一方面确保钢管内外气体能够充分交换，同时又能防止采空区冒落的碎煤、矸石进入钢管内。正常情况下，每日早班采集一次温度和气样。若有异常，则根据具体情况而定，可在异常测点，每日测取2～3次。与此同时，记录每日工作面的推进速度，以便于推算测点距工作面的距离。4.5采空区测温取样数据分析4.5.1采空区温度实测数据在1503面从切眼开始回采推进约100m的范围内，通过对每个测点进行测温取样分析，分别得到的1#～5#测点实测温度值如表4—3所示。表4—31503面1#～5#测点实测温度数据表测定日期（2014）当天进尺

(m)累计推进度（m）测点温度(℃)1#2#3#4#5#8.282.44.229.729.527.927.126.88.292.45.430.829.429.128.728.38.301.26.630.629.529.429.528.78.311.27.830.829.829.229.428.79.11.2929.828.629.128.827.59.21.21231.129.729.329.1299.331535.130.930.130.228.19.4317.435.332.129.33129.69.52.419.835.834.530.132.230.29.62.422.236.335.831.533.530.19.72.424.636.836.632.234.130.69.82.42736.937.433.23632.49.92.429.438.239.535.43635.29.102.431.839.139.636.237.236.59.112.434.240.840.438.837.836.39.122.436.6414139.537.936.99.132.43943.743.842.138.338.19.142.441.44444.339.838.539.39.152.443.845.544.939.638.639.89.162.446.245.745.439.439.241.19.172.448.645.846.739.739.79.202.455.852.651.243.71109.212.458.272.165.754.21209.222.460.658.747.746.41249.232.46354.145.245.3124.39.242.465.464.545.346.3125.59.252.467.868.349.447.4104.49.262.470.273.646.651.995.29.272.472.671.846.146.385.69.282.47570.545.845.873.89.292.477.460.944.344.569.39.302.477.463.143.342.366.710.21.88168.749.244.564.110.31.88170.338.539.759.2相应的，绘出各个测点温度随工作面推进距离的变化曲线图如图4—6～4—10所示。图4—61＃测点温度随工作面推进距离变化曲线图图4—72＃测点温度随工作面推进距离变化曲线图图4—83＃测点温度随工作面推进距离变化曲线图图4—94＃测点温度随工作面推进距离变化曲线图图4—105＃测点温度随工作面推进距离变化曲线图4.5.2采空区取样分析数据在1503面回采推进约100m的范围内，通过对每个测点在距工作面不同距离的采空区内的取样分析，得到的O2、CO、CO2、CH4、C2H6等气体参数值，分别如表4—4～4—8所示。表4—41503面1#束管取样色谱分析表测定日期（2014）当天进尺

(m)累计推进度（m）CH4(%)CO2(%)O2(%)CO(ppm)C2H6(ppm)8.282.44.200.0683420.441.808.292.46.600.0642320.834.208.301.27.800.0687519.664.108.311.2900.091620.843.609.11.210.200.093520.893.809.21.211.400.0785218.766.309.3314.400.0991721.395.409.4317.400.1044820.81409.52.419.80.000650.2144619.468.209.62.422.200.084318.726.509.72.424.600.139118.67909.82.42700.121318.58909.92.429.400.612718.321209.102.431.800.135818.731009.112.434.20.00080.174818.641809.122.436.60.00070.166718.612259.132.43900.115418.181249.142.441.400.124118.811069.152.443.80.00080.26618.052689.162.446.20.00180.721418.5243119.172.448.60.00130.761418.9240139.202.455.800.164718.5216.4139.212.458.200.2522818.6320.413.49.222.460.60.00080.311718.831513.69.232.4630.00040.236718.389149.242.465.40.00150.441118.991114.49.252.467.800.397518.103015.79.262.470.20.00431.814715.2162179.272.472.60.00532.344613.7050169.282.4750.00994.80938.3859199.292.477.40.01285.5266.3046199.302.479.80.01196.325.63381710.21.881.60.01247.66125.12261410.31.883.40.01468.55554.701813表4—51503面2#束管取样色谱分析表测定日期（2014）当天进尺

(m)累计推进度（m）CH4(%)CO2(%)O2(%)CO(ppm)C2H6(ppm)8.282.44.200.0614520.791.308.292.46.600.0568420.49208.301.27.800.0758519.473.908.311.290.00060.089421.313.909.11.210.200.093520.576.409.21.211.400.0855419.107.609.3314.400.114521.19609.4317.400.1163320.906.509.52.419.80.000340.1373519.6710.809.62.422.200.0899819.94609.72.424.600.11719.65509.82.42700.121119.05609.92.429.40.00092.379819.2560119.102.431.80.00080.617319.915899.112.434.20.0010.803119.736099.122.436.60.00080.750119.5062119.132.4390.00121.195118.446169.142.441.40.00131.588918.6962119.152.443.80.0011.260419.1347119.162.446.20.00111.881518.7544129.172.448.60.00161.919618.9840169.202.455.80.002052.04118.2122.2209.212.458.20.006083.0239918.0917.122.59.222.460.60.00263.201717.6214309.232.4630.00263.655517.6312289.242.465.40.00243.14817.969179.252.467.80.00233.557617.549139.262.470.20.00273.858317.188119.272.472.60.0034.202417.106109.282.4750.00325.39316.18779.292.477.40.00324.64316.59609.302.479.80.00324.79187.654010.21.881.60.00436.10016.274010.31.883.40.00326.0886.7500表4—61503面3#束管取样色谱分析表测定日期（2014）当天进尺

(m)累计推进度（m）CH4(%)CO2(%)O2(%)CO(ppm)C2H6(ppm)8.282.44.200.0613620.74008.292.46.600.0585420.391.908.301.27.800.0665719.473.108.311.2900.094620.663.709.11.210.200.074520.883.709.21.211.400.0686718.904.409.3314.400.0912121.383.609.4317.400.0841220.97409.52.419.800.08919.347.409.62.422.200.0657419.233.509.72.424.600.025319.83409.82.42700.093419.27409.92.429.40.0012.028719.1472209.102.431.80.0010.520819.3565129.112.434.20.0010.643819.6562129.122.436.60.0010.627119.1057179.132.4390.00130.871318.8251139.142.441.40.00140.787118.5346129.152.443.80.00060.260418.4943119.162.446.20.00050.162219.003999.172.448.60.00060.15719.343889.202.455.80.001090.2799119.2233.97.69.212.458.20.006081.057519.3240.815.19.222.460.60.00221.20418.5111119.232.4630.00210.728618.34899.242.465.40.00190.549318.50879.252.467.80.00220.567718.16979.262.470.20.00290.247218.14669.272.472.60.00340.471318.101069.282.4750.00280.410518.321059.292.477.40.00160.764319.42979.302.479.80.00210.79128.506510.21.881.60.00310.81647.307310.31.883.40.00260.86526.1036表4—71503面4#束管取样色谱分析表测定日期（2014）当天进尺

(m)累计推进度（m）CH4(%)CO2(%)O2(%)CO(ppm)C2H6(ppm)8.282.44.200.0709520.70008.292.46.600.0550420.551.708.301.27.800.0658519.412.208.311.2900.086620.952.409.11.210.200.070920.824.809.21.211.400.0729619.124.309.3314.400.0821221.154.209.4317.400.0786420.804.609.52.419.800.0865819.415.609.62.422.200.0624619.173.809.72.424.600.082119.84409.82.42700.082919.22409.92.429.40.00061.25719.6951119.102.431.80.00080.428219.7358139.112.434.20.00080.578719.7955139.122.436.60.00080.492819.6852169.132.4390.00110.649419.5148149.142.441.40.00140.945919.3840169.152.443.80.00141.078519.3133159.162.446.20.00080.60119.9430149.172.448.60.00070.197218.3525209.202.455.80.006081.0989218.0224.617.69.212.458.20.001691.7804618.821315.29.222.460.60.00242.512518.266249.232.4630.00283.062617.846249.242.465.40.00252.483918.266229.252.467.80.00262.792618.186189.262.470.20.00252.913217.593109.272.472.60.00432.183117.354109.282.4750.00323.606316.29399.292.477.40.00354.213516.62349.302.479.80.00383.91627.512510.21.881.60.00434.51566.233310.31.883.40.00554.83265.8152表4—81503面5#束管取样色谱分析表测定日期（2014）当天进尺

(m)累计推进度（m）CH4(%)CO2(%)O2(%)CO(ppm)C2H6(ppm)8.282.44.200.0662620.57008.292.46.600.0644920.80008.301.27.800.0790919.852.208.311.2900.088621.132.509.11.210.200.094420.803.509.21.211.400.0639919.044.909.3314.400.0909321.003.109.4317.400.1005820.973.609.52.419.800.091219.729.309.62.422.200.0719821.113.209.72.424.600.097420.87409.82.42700.102721.28309.92.429.40.00081.841118.9761169.102.431.80.0010.491919.2664129.112.434.20.0010.693719.2162119.122.436.60.00090.525619.7551129.132.4390.00140.877118.8746129.142.441.40.00210.881918.8445139.152.443.80.00070.274719.7118139.162.446.20.000450.183419.249149.172.448.60.000420.155318.387159.202.455.80.004871.6206817.462515.69.212.458.20.002422.5752117.435169.222.460.60.00322.509117.325219.232.4630.00353.147217.244209.242.465.40.00372.507917.263169.252.467.80.00332.752117.013119.262.470.20.00342.446517.343109.272.472.60.00382.723316.76269.282.4750.00532.121415.86289.292.477.40.00393.578515.53139.302.479.80.00433.882311.311110.21.881.60.00524.27127.132210.31.883.40.00365.21586.2512相应的，绘出各个测点的氧气（O2）、一氧化碳（CO）、乙烷（C2H6）等气体浓度随工作面推进距离的变化曲线图，分别如图4—11～4—20所示。图4—111#测点O2、CO气体浓度随工作面推进距离变化曲线图图4—121#测点CH4、CO2、C2H6气体浓度随工作面推进距离变化曲线图图4—132#测点O2、CO气体浓度随工作面推进距离变化曲线图图4—142#测点CH4、CO2、C2H6气体浓度随工作面推进距离变化曲线图图4—153#测点O2、CO气体浓度随工作面推进距离变化曲线图图4—163#测点CH4、CO2、C2H6气体浓度随工作面推进距离变化曲线图图4—174#测点O2、CO气体浓度随工作面推进距离变化曲线图图4—184#测点CH4、CO2、C2H6气体浓度随工作面推进距离变化曲线图图4—195#测点O2、CO气体浓度随工作面推进距离变化曲线图图4—205#测点CH4、CO2、C2H6气体浓度随工作面推进距离变化曲线图4.5.3“三带”分布分析⑴通过在采空区内埋设温度传感探头测温和铺设束管取样分析，能够基本了解到采空区内遗煤的自燃氧化过程，进而判断在实际条件下采空区自燃“三带”分布规律及其自燃危险区域的范围和形态等。随着回采工作面向前推进，由于矿山压力的作用，当各测点由冒落松散区逐渐进入顶板离层区时，冒落岩块开始承压，并逐渐压实，其孔隙率降低，风阻增大，漏风强度处于易于遗煤自燃氧化的状态。测点温度显著上升、氧气浓度下降、一氧化碳浓度大增（可能自燃带）。随着回采工作面进一步向前推进，当冒落岩块逐渐压实进入压实区时，由于漏风的减少，氧气浓度难以维持遗煤自燃，原处于自燃状态的遗煤，也因为缺氧而窒息，此时温度也开始缓慢下降、一氧化碳浓度逐渐趋缓（窒息带）。另外，由取样色谱分析结果值得注意到，由于采空区进风巷侧处于新鲜漏风流中，所以氧气浓度下降较慢；而回风巷侧处于漏风汇中，风流沿途受到氧化及生成气体的涌入，氧气浓度下降较快，一氧化碳浓度则相对较高。⑵用采空区内遗煤自燃氧化温升速率K划分“三带”。温升速率是指每一天温度上升值℃/d，如果K大，反映自燃危险性就大，通常认为K≥1℃/d就进入可能自燃带。据此，该带的范围在采空区进风巷侧自1503面向采空区方向为20.4～xx.xm、中部分别为11.4～70.2m、回风巷侧为8.4～68.4m。具体的，1#～5#测点依温升温率K划分“三带”如表4—9表4—9依温升速率K划分采空区“三带”分布表测点号散热带(m)自燃带(m)窒息带(m)自燃带宽度(m)18.468.4>68.460.029.067.8>67.858.8311.470.2>70.258.8411.467.8>67.856.4520.4⑶用采空区内氧气浓度大小划分“三带”。采空区内氧气浓度的大小，直接反映了遗煤氧化时的供氧条件。通过在采空区内铺设束管取样分析，其氧气浓度变化规律为：在采空区进风巷侧自1503面向采空区方向27.6m内，因漏风量较大，氧气浓度大于19%，氧化生成的热量不易积聚，属于散热带；自1503面向采空区方向27.6～79.8m之间，氧气浓度在8～19%之间，此带有足够的氧气供给遗煤氧化，而生成的热量又不易被带走，属于可能自燃带；79.8m以后氧气浓度低于8%，此带属于窒息带。同理，中部分别为：不自燃带0～19.8m、可能自燃带19.8～79.8m、窒息带为79.8m以后。回风巷侧为：不自燃带0～18.0m、可能自燃带18.0～75.6m、窒息带为75.6m以后。具体的，1#～5#测点依氧气浓度大小划分“三带”如表4—10表4—10依氧气浓度大小划分采空区“三带”分布表测点号散热带(m)自燃带(m)窒息带(m)自燃带宽度(m)118.075.6>75.657.6219.877.4>77.457.6319.879.8>79.860.0419.879.8>79.860.0527.679.8>79.852.2⑷1503综采工作面煤层直接顶为砂质泥岩，采空区顶板垮落时，冒落的顶板，其孔隙率小、压实程度充分，但由于垮落时中间呈现周期性、上下隅角呈现阶段性垮落特征，因此在其推进18.0～27.6m以后，氧气浓度便开始下降进入自燃带。而各测点在距1503面75.6～79.8m①进风巷侧5#测点散热带较宽（27.6m），回风巷侧1#测点散热带较窄（18.0m），符合“一源一汇”采煤工作面的采空区漏风流场与漏风变化规律，即采空区中部靠进风巷侧漏风较大，回风巷侧则较小。②若1503面推进速度为2.4m/d（采煤机割煤4刀），则1503面在推进约一个星期（7天）以后，采空区便进入自燃带范围。③自燃带宽度为52.2～60.0m④当1503面推进超过75.6～79.8m以后，氧气浓度下降到8%以下，进入氧化窒息带。在自燃带已自燃氧化发热的遗煤进入窒息带后，由于氧气浓度的降低，氧化速度锐减，直至窒息熄灭。⑤若1503面推进速度为2.4m/d（采煤机割煤4刀），则1503面在推进约33⑸在整个采空区测温取样观测期间（约100m范围），由每个测点的测温取样数据分析可以知道，采空区遗煤自燃氧化基本处于潜热期、自热期（自热前期）两个阶段，没有发生采空区遗煤自燃。但采空区于进风巷侧在距1503面约28～42m处、中部在距1503面约55～70m处、回风巷侧在距1503面约42～58m处的“自燃带”范围里，温度、CO等气体皆有波峰出现，由此说明在这些区域存在高温热源点，局部遗煤自燃氧化相对来说较为激烈。⑹采煤工作面的边界及初始条件的改变，可能自燃带的范围和形态也将随之变化。例如采空区瓦斯涌出量增大时，采空区氧气浓度降低，采空区漏风流场收缩，可能自燃带的范围将缩小。同时，不同地点的瓦斯涌出量大小不一，还会进一步致使可能自燃带的形态发生变化；再如当工作面配风量增加时，采空区漏风量变大，采空区漏风流场放大，可能自燃带的范围也将随之扩大，反之则缩小。⑺随着采煤工作面回采生产的不断向前推进，其采空区内由于岩石（浮煤）碎胀系数、漏风、散放热等氧化环境的不断变化，其自燃危险区域（范围、形态）亦会随着回采工作面的推进而不断前移，此自燃危险区域可谓之“动态危险区域”。显然，先前的动态危险区域会随着回采工作面的前移而进入窒息带中，与此同时，后新的动态危险区域则将随之形成，当只要回采工作面的推进速度大于某一极限推进速度时，其就不能达到煤的着火点，该动态危险区域则就不会出现明火。值得指出，与动态危险区域相对应，尚客观地存在着不随回采工作面的推进而动态变化的所谓“静态危险区域”，即它主要存在于采煤工作面的断层、髙冒和回采工作面的停采线处、邻近采空区漏风处等。显然，对于静态危险区域，由于其区域内岩石（浮煤）碎胀系数、漏风、散放热等氧化环境不随回采工作面的推进变化或变化不大，因此，静态危险区域的松散煤体会一直处于稳定的氧化环境中，当只要该环境适合热量积聚时，该松散煤体则就会不断的氧化升温，直至出现明火。很显然，由于静态危险区域一直处于易氧化的环境中，因此需要对其进行定期的日常观测。且依据观测结果，对其有针对性地采取诸如注浆、注氮等的防灭火技术措施，以防止此处煤火。4.6本章小结⑴采空区自燃危险区域范围和形态的确定，为深入分析采空区遗煤自然发火危险程度，提供了科学依据。其所确定的可能自燃带即采空区自燃危险区域是采取防灭火技术措施的重点地带。采煤工作面采空区的自然发火危险程度可用下式判断：①当时，无自燃危险；②当时，有自燃危险。式中：t——遗煤于可能自燃带时间，月；Lx——可能自燃带宽度，m；Vf——工作面月推进度，m/月；T——煤的自然发火期，月。可见，Lx愈小（范围窄）、Vf愈大（快速度）、T愈长（时间长），采煤工作面采空区的自然发火危险程度即愈低。已知1503面可能自燃带宽度Lx平均57.5m，煤的自然发火期T为15天，则有Vf>Lx/T=57.5/15≈3.8m/d，约采煤机割煤在6刀/d（每刀截深即进尺0.6m）以上。于是，当1503面月推进度保持在Vf>108m/月以上时，即一般不会发生采空区遗煤自燃的危险。⑵采空区氧气浓度只能作为“三带”划分依据之一，划分“三带”时应结合采空区漏风强度（风速）和煤温的变化、三者综合起来考虑。由计算机数值模拟知道，对于瓦斯涌出量小的采空区，氧气浓度变化较慢；采空区瓦斯涌出与惰性气体的注入皆能降低氧气浓度，抑制遗煤自燃。⑶由于采空区漏风流场的分布实际上是不均匀的，因此，一般来说靠近上、下顺槽的采空区和其内部的“三带”宽度是不相同的。且采空区“三带”分布随着回采工作面推进而动态变化，其危险区域的范围与回采工作面的推进速度及自然发火期有关（见⑴表达式）。⑷采空区自然发火不仅取决于原煤本身的自燃氧化特性，而且与采空区内冒落岩石堆放压实状况、遗留浮煤的分布、采空区内漏风源、漏风汇的位置和漏风强度等因素有关，同时与回采工作面的推进速度也有很大关系。⑸采空区遗煤温度经历了煤温缓慢上升区、自燃氧化升温区、缺氧窒息降温区（或遗煤温度稳定区）的过程，不难看出，它实际上分别与采空区遗煤不自燃带，可能自燃带和窒息带是相互对应关系。5.采空区隐蔽火源发展规律CFD技术模拟5.1基于采空区氧气浓度场CFD模型的自燃危险区域模拟⑴Fluent数值模拟软件简介随着CFD学科发展的成熟，为了将CFD研究成果与实际工程应用结合起来，CFD商业软件便应运而生。它是CAE流程至关重要的一部分，广泛应用于制造业。Fluent公司是世界上最大的CFD软件供应商和技术服务商，由于Fluent公司软件帮助工程师们建立了完善的数字模型、模拟实际设计，因此提高了工程师们的设计质量，缩短了研发流程。Fluent公司总部设在美国东部的新罕布什尔州（NewHampshire），下属机构遍及全球。Fluent公司的软件设计基于“CFD软件群”的思想，即针对各种不同流动气、液体的物理特点，采用最佳的数值解法，在计算速度、稳定性和精度等方面达到优化组合，不同领域的计算软件组合起来成为CFD软件群，在各软件间可以方便地进行数值交换，各种软件采用统一的前后端处理工具，这就为Fluen