综采工作面采空区防灭火技术研究

11506综采工作面回采期间面临的主要问题为采空区遗煤自燃，依据采面现场情况采用综合防灭火技术措施，现场应用取得显著成果。主要成果如下：(1)采用束管监测系统确定11506综采工作面采空区三带分布范围，散热带、氧化带及窒息带范围分别为采面后方0～90 m、90～200 m、200 m以里；(2)将氮气释放口布置在散热带、氧化带交汇位置，具体采面后方100 m位置，注氮压力0.2 MPa,通过注氮显著降低采空区氧气浓度、温度；(3)将采面配风由1 550 m³/min调整至1 300 m³/min,并在采空区漏风位置增设风障，减少采空区漏风量；(4)采面推进缓慢位置喷洒浓度15%～20%阻化剂，减缓或者抑制遗煤自燃。现场应用后，11506综采工作面采用的防灭火技术措施影响了采面生产，同时回采期间回风隅角及回风巷内均未监测到CO,采用的防灭火技术措施取得显著应用成果。     

矿井粉煤灰基防灭火技术研究进展

煤炭是我国的主体能源，是国家电力供应安全稳定和经济社会发展的重要保障，但煤炭燃烧发电过程会产生大量的粉煤灰固体废弃物，长期堆放会严重污染土壤、水源、大气等生态环境，但粉煤灰也可作为原材料应用于矿井煤自燃灾害的防治。然而，现阶段粉煤灰在矿井防灭火领域的应用存在少量分散利用、技术含量和附加值较低等不足，当前对于粉煤灰的无害化预处理及防灭火利用规模仍无法满足国家“双碳”目标下对固废资源化利用与绿色矿山建设的相关要求。为进一步推动粉煤灰在矿井煤自燃防治领域的高效、高值及规模化利用，实现以粉煤灰为原料的防灭火材料及技术的快速发展，较全面地总结了粉煤灰浆液、粉煤灰凝胶、粉煤灰泡沫等防灭火技术的原理、分类、最新发展及应用效果；从粉煤灰预处理前端、浆液管路运输中端、防灭火利用末端等方面为出发点，凝练了粉煤灰固废物中有害物质和有价组分的分离、高浓度粉煤灰浆液长距离输送时的沉淀堵管、粉煤灰基防灭火材料在采空区的渗流堆积规律等3个亟待解决的关键问题。为提高粉煤灰固废物对矿井煤自燃的防治效果，满足“双碳”目标下国家对绿色矿山及智能化矿井建设的要求，提出粉煤灰固废在防灭火技术领域“长效防火—协同固碳—智能调控”...     

红柳煤矿粉煤灰灌浆防灭火技术的研究及其应用

以红柳煤矿I010403工作面实际开采状况为背景,采用粉煤灰代替黄土的灌浆技术。通过现场试验确定了适配煤矿灌浆及注胶防灭火系统的浆液配比,并对比了该配比粉煤灰浆与常用黄土浆的降温效果。研究结果表明,适配系统的最佳粉煤灰浆配比为5∶1,其在降温效果方面与黄土灌浆效果相当,并经过成本核算验证了其经济可行性。     

石港煤业15107工作面采空区注氮防灭火技术优化研究

石港煤矿煤层开采过程中面临着高瓦斯和易自燃两种灾害并存的问题，为保障15107综采工作面的安全高效生产，利用Fluent软件对不同注氮量参数下采空区氧化带的分布范围进行数值模拟，根据不同注氮量条件下采空区氧化带宽度变化的规律，确定最佳注氮量为2 500 m³/h.工程应用实践表明，有效将工作面CO体积分数降至安全规程规定的24×10^-6以下，防灭火效果较好，并取得了良好的经济与社会效益。     

基于神经网络的露天矿爆破参数优化研究

马家塔露天矿爆破效果不理想,大块率较高、炸药单耗偏高、残留根底现象严重。为解决这些问题,基于BP神经网络建立了露天矿爆破参数优化模型。采用该矿的实际爆破参数作为样本数据对模型进行了训练,通过实例数据的检验证明该模型具有较高的预测精度。经过现场试验和模型仿真分析,采用优化后的爆破参数进行了爆破,取得了较好的效果：大块率控制在2%以下,炸药单耗由0.41 kg/m³降为0.37 kg/m³,每延米炮孔爆破量由17 m³/m增加至23 m³/m。     

观音山煤矿一井石门揭煤防突技术研究

针对低透气性煤层石门揭煤防突使用常规预抽方法存在钻孔多、效果差和周期长的问题,提出采用水力压裂石门揭煤技术,通过增加煤层裂隙提高透气性、提升抽采效果,从而缩短揭煤周期。同时将水力压裂石门揭煤技术在观音山煤矿一井与常规密集钻孔预抽技术进行对比试验,试验结果表明:压裂后的平均瓦斯抽采浓度由压裂前的20%提高到45%,提高了2.25倍;单孔抽采纯量平均由2×10^-3 m³/min提高到5×10^-3 m³/min,提高了2.5倍;煤层瓦斯含量由11.238 6 m³/t降低到4.414 0～6.785 2 m³/t,降低了39.6%～60.7%;预抽时间由9个月缩短到5个月,缩短44%。     

粉煤灰替代黄土作矿用防灭火材料的应用

粉煤灰是电厂煤泥燃烧后过滤的灰渣,往往作为工业垃圾处理。经分析试验,粉煤灰不仅可以代替黄土作为井下防灭火的原材料,也可向粉煤灰浆液中添加FAS增稠剂,增加浆液的粘度,使其充分地与煤体接触,最大限度地防止煤层发生氧化反应而发生自燃发火,达到快速充填堵漏防灭火的目的。具有很大的经济效益和社会效益。     

米山矿15112综采面转载点产尘特性和粉尘防治技术

转载点上胶带碎块掉落冲击下胶带产尘，冲击时的反作用力挤压煤流造成沉积粉尘二次飞扬，煤流干燥状态下易发生脆性破碎产尘。转载点处全尘和呼尘平均浓度分别达到176.8 mg/m³和37.9 mg/m³.仅采用密闭装置全尘和呼尘质量浓度分别降低至39.5 mg/m³和13 mg/m³,能够治理77%和65.6%的全尘和呼尘。增加超细水雾后，全尘和呼尘分别降低至8 mg/m³和2.2 mg/m³,降尘率达到了95.5%和94.3%.     

新疆硫磺沟煤火治理区地表热异常遥感监测研究

为研究新疆硫磺沟煤田火区热场演化过程和治理效果，利用热红外遥感技术进行监测研究。将火区划分为万家窑、浅水河、卡拉扎3个火区块段，监测期限分为煤火燃烧期、煤火复燃风险期、煤火治理现状期3个阶段，利用单窗算法反演各阶段多期地表温度，采用离散度识别火区热异常，分析煤火空间分布格局演化过程，并对探测结果进行验证。结果表明，在2000年治理前，3个火区块段的热异常面积为467.82万m²,2004年第一轮灭火工程治理后，热异常面积大幅减少至29.34万m²;随后由于矿山违规开采，2018年热异常面积增加至712.74万m²,经过第二轮灭火工程治理，2021年的热异常面积减少至16.57万m²。经实地调查，排除烧变岩干扰影响，煤火治理现状期地表热异常与实地情况相符，浅水河火区块段仍然存在自燃现象，卡拉扎、万家窑火区块段的煤火自燃现象基本消除，治理区地表景观和生态环境大幅改善。     

正益煤业火灾监测与防灭火技术研究

针对正益煤业回采的11号煤层自燃问题，通过试验分析确定自然发火监测指标，给出火灾监测技术方法，并结合现场情况给出具体防灭火技术措施。火灾监测综合采用安全监控、束管监测及人工检测方式，将CO、C₂H₄作为主要监测指标；结合现场情况，提出采用灌浆、喷洒阻化剂方式进行防灭火，给出各防灭火技术使用、条件布置方案等。提出的火灾监测与防灭火技术方案现场应用取得较好效果，可确保11号煤层回采安全。     

气水喷雾自动降尘装置的研发与应用

煤矿粉尘防治一直是煤矿一通三防研究中的重中之重。为了降低工作面粉尘浓度,保障从业人员职业安全健康,设计研制出一种气水喷雾自动降尘装置,主要包括装置的内部结构设计、外部连接及系统整体设计。设计的气水喷雾装置内部结构整体呈“H”型构造,加深了喷雾距离,加大了水雾覆盖面,确保了喷雾降尘效果。最后在山西晋能有限公司三元煤矿4306工作面进行现场试验。试验结果表明：粉尘浓度由未使用气水喷雾自动降尘装置前的228 mg/m³在采用气水喷雾自动降尘装置5 m处降低至67 mg/m³,10 m处降低至13 mg/m³,在10 m处降尘率达到最高。气水喷雾自动降尘装置的使用使采煤工作面及掘进工作面的降尘率达95%,取得了良好的粉尘治理效果。     

水泥增强粉煤灰浆液性能的实验研究

为了满足井下充填堵漏对灌浆防灭火材料的强度要求,在水泥-粉煤灰灌浆防灭火材料的浆液固化实验基础上,结合X射线衍射分析手段,研究了水泥掺量对粉煤灰浆液的初凝时间及抗压强度的影响,并探讨了水泥增强粉煤灰浆液的强度形成机理。结果表明:当灰水比为14∶10,粉煤灰与水泥的添加比例为3∶1,井下胶凝固化剂的添加量为3%~5%时,粉煤灰水泥固化浆液快速初凝,3 d抗压强度为2.91 MPa,14 d抗压强度为7.50 MPa,28 d抗压强度为7.95MPa,完全可以满足井下充填堵漏的需要。水泥水化与粉煤灰水化过程协同相互作用,形成致密界面结构是水泥增强粉煤灰浆液的主要原因。     

综采工作面喷雾降尘系统无线一体化技术应用

针对传统的喷雾降尘系统故障率极高、喷雾效果一般的问题,开发了一套无线一体化综采工作面喷雾降尘系统,对其系统组成、原理及特点进行了介绍,在阳煤二矿进行了粉尘浓度测试的工业试验。现场工业试验表明:无线一体化喷雾降尘系统应用后,工作面采样点的总尘及呼吸性粉尘浓度均出现明显降低,工作面采样点的粉尘平均全尘浓度从586.0 mg/m³降低至87.2 mg/m³,平均呼吸性粉尘浓度从277.6 mg/m³降低至34.3 mg/m³,平均全尘降尘率和平均呼吸性粉尘降尘率为85.2%、87.7%。     

北岩煤矿地质环境特征及地质灾害治理措施

通过山西省采煤沉陷区综合治理项目,以解决北岩煤矿因煤炭开采产生的诸多地质环境遗留问题。多年来,采矿活动已引发地裂缝20多处,破坏土地总面积19 987.39 m²,通过填埋地裂缝1 101 m,恢复土地面积2.00 hm²;地面塌陷区6处,塌陷坑破坏土地利用类型均为耕地,通过表土剥离、土方回填、土方整平、土地翻耕、生物工程,治理地面塌陷总面积37 695 m²,需回填土方63 250m³。区域分布火区2个,采用钻孔间歇式注浆施工法进行注浆灭火,治理区面积约9 000 m²。通过对矿山地质环境的恢复治理,取得了较高的社会效益、经济效益和环境效益。     

阳煤五矿采空区注CO2防灭火技术研究

为研究阳煤五矿8406工作面遗煤自然发火的危险性，文章结合8406工作面对瓦斯治理的同时，对注CO₂的防灭火技术进行研究。利用程序升温实验得到阳煤五矿无烟煤耗氧速率与放热强度等参数应用到数值模拟当中，通过Fluent对不同注CO₂的位置、流量、温度进行研究，对比氧化升温带的区域范围变化。结果表明CO₂注入流量越大，对采空区防灭火工作越有利；注入CO₂温度越低，预防采空区遗煤自燃效果越好，在考虑现场经济效益以及实际工程应用的前提下，文章选定最佳注CO₂位置为采空区进风侧距工作面30 m,最佳注入流量设置为900 m³/min,最佳注入温度为278 K.     

碎软煤层超高压水力割缝增渗技术及应用

为了解决矿井高构造应力区域瓦斯抽采效果差、钻孔垮孔严重、瓦斯抽采浓度低等问题,以赵家寨煤矿14201工作面为研究对象,在预抽煤层瓦斯时采用水力割缝增渗技术,分析了该技术的增透原理,并在14201工作面回风巷进行了对比试验。结果表明：水力割缝增渗技术明显比未割缝抽采技术的渗透性好,增渗区域瓦斯含量明显降低,提高了瓦斯抽采浓度和抽采效果。采用水力割缝工艺后,瓦斯抽采日纯量平均为130 m³/min,是未割缝区域钻孔的瓦斯抽采纯量51.42 m³/min的2.5倍,同时割缝抽采28 d后,瓦斯含量由8.91 m³/t降低到5.74 m³/t,达到了突出煤层消突的目的。     

韦二煤矿煤储层物性特征及煤层气资源前景

依据韦州矿区煤炭勘探煤层资料、煤层气参数井获取的储层资料，通过对煤层气开发地质信息的有效提取，对韦二煤矿煤储层物性进行深入分析、研究，对煤层气资源量进行了计算，并采用数模方法预测了煤层气抽采率，确定了地面煤层气抽采相对有利区。研究认为:区内煤层含气性整体偏低，煤层甲烷含量在0.20～11.73 m³/t，气含量高值区仅出现在部分煤层、局部区域。多期次构造运动致使裂隙发育复杂化，硬度变小，煤体结构多为碎粒—糜棱结构，渗透率降低。主要可采煤层煤层气资源量为5.55×10⁸ m³，资源丰度为1.51×10⁸ m³/km²，属中等丰度、小型煤层气藏。各煤层煤层气采收率较低，约为15%，可采潜力较差。资源量在煤层分布上相对集中，12、14、15煤层气含量4 m³/t以上重叠区域为煤层气地面抽采相对有利区块。     

CFB锅炉粉煤灰摩擦荷电特性及分选脱炭研究

脱炭是粉煤灰综合利用的前提，摩擦电选是粉煤灰脱炭的有效方式。为了探索粉煤灰摩擦荷电特性和分选脱炭的最佳操作条件，以CFB锅炉粉煤灰为研究对象，基于其物理化学、工艺矿物学特性分析，采用不锈钢、铜、铝和PVC四种材质，通过摩擦荷电试验，对焦炭和粉煤灰主要成分(SiO₂,CaO,CaSO₄)进行了摩擦荷电特性研究；通过摩擦电选试验，探究了给料速度、风量、分选电压对粉煤灰摩擦电选脱炭效果的影响；并采用Box-Behnken响应曲面法，对粉煤灰摩擦电选的操作参数进行了优化。试验结果表明：PVC的摩擦荷电效果较好，能使焦炭与粉煤灰主要成分的摩擦荷电量差异较大，可作为摩擦荷电器的摩擦材料；粉煤灰烧失量随给料速度的增加呈先降低后增加的趋势，随着风量的升高呈现逐渐降低的趋势，分选电压提高有利于降低粉煤灰烧失量，三个因素之中以风量对粉煤灰烧失量的影响最为显著；优化得出粉煤灰摩擦电选的最佳操作条件，即风量为70 m³/h、分选电压为20 kV、给料速度为10.8 kg/h,在此条件下，粉煤灰烧失量最低，为8.45%。研究可为粉煤灰摩擦电选脱炭...     

工作面粉尘污染状况研究

用CXF-2F型个体可吸入粉尘采样器对工作面各工种多班测量确定作业人员平均吸尘情况，得出上巷工作人员受粉尘危害最严重，每班吸尘量达到407 mg，平均接触呼吸性粉尘尘浓度达424 mg/m³.用AFC-20A型粉尘测定仪，定点监测不同生产状况下粉尘浓度，在实际生产过程中，粉尘浓度基本在1 000 mg/m³以下；通过加强管理可以使全尘浓度控制在300 mg/m³，呼吸性粉尘浓度在100 mg/m³以内.     

万安矿掘进巷道钻爆法施工除尘技术应用

钻爆法施工后造成粉尘大范围扩散。利用配有离心式除尘风机的干式除尘系统治理粉尘,距离掌子面45 m处的全尘和呼尘浓度分别为55 mg/m³和23 mg/m³,降低至8 mg/m³和4 mg/m³,降尘率分别达到了86%和83%.距离掌子面70 m处,全尘和呼尘浓度分别为158 mg/m³和82 mg/m³,降尘率均为96%.