注氮对相邻采空区自燃“三带”影响模拟研究

相邻工作面开采会导致复杂的漏风情况,浮煤易自燃,增大防火工作的难度。为明确相邻采空区自燃“三带”分布特征及确定最佳注氮防灭火参数,以贵州某矿4244工作面为背景,结合现场实测,应用Fluent流场分析软件,模拟研究不同注氮方案下采空区氧气浓度场分布规律。结果表明,实测结果与模拟相吻合,验证了模拟的可靠性;当注氮位置为X=50 m,注氮流量为100 m3/h时,采空区进、回风巷侧氧化带宽度分别为7 m和38 m,能明显减少本采空区氧化带面积,且能防止氧化带距工作面太近;此工作面进风侧注氮对相邻采空区氧化带影响范围较小,这要求在回采过程中需要对煤柱进行加固,降低孔隙率,控制漏风,减少氧气进入相邻采空区,降低煤自燃风险。模拟结果为相邻采空区灾害防治工作提供了的理论指导。     

姚桥煤矿8059工作面采空区注CO_2防灭火技术参数优化模拟与应用研究

为了解决姚桥煤矿8059工作面采空区遗煤自然发火问题,建立了采空区渗流场几何模型,采用数值模拟的方法,研究了CO_2在不同压注位置、不同压注流量条件下的采空区O_2体积分数分布情况。研究结果表明:未注入CO_2时,采空区最大氧化带宽度为60 m左右;压注CO_2后,最大氧化带宽度减小为20 m左右,氧化带宽度随着CO_2注入量的增加而减小,采空区内O_2体积分数尤其是在进风一侧显著下降;最佳注气口位于进风巷一侧距工作面约40 m处,注入量为540～720 m~3/h时较为合适。通过采空区现场压注CO_2,有效地消除了采空区遗煤自然发火隐患,保障了工作面的安全生产。     

大平煤矿3111回采面采空区注CO2抑制煤自燃应用研究

回采面采空区遗煤自燃发火易引发瓦斯爆炸等事故,威胁矿井安全生产.文章分析了二氧化碳防灭火机理,研究了采空区注液态二氧化碳装备的技术工艺和相关工况参数,并在大平煤矿3111回采面采空区现场进行了应用.结果表明,灌注液态二氧化碳后,采空区进风侧氧化自燃带宽度比未采用任何措施时减少了10 m,回风侧减少了19 m,煤炭自燃防...     

电厂烟气防治采空区遗煤自燃的可行性研究

通过自主设计试验装置实测煤处于常温常压条件时,吸附电厂烟气中各气体的饱和量,同时依据工作面应配风量与注入采空区的烟气流量核算工作面回风巷有毒有害气体浓度,分析注烟气的可行性与安全性。试验结果证明:煤属于多孔隙性介质,向采空区注入电厂烟气后,通过测定得到1 t煤能吸收烟气的氮气达0.26 m~3、二氧化碳达1.2 m~3,二氧化硫和二氧化氮几乎完全被煤吸收,说明向工作面采空区注入电厂烟气可阻止遗煤自燃,具备代替氮气和二氧化碳等惰性气体防灭火的条件。通过计算得到:假想烟气注入后未与煤、岩发生吸附反应,控制注入烟气流量,注气后工作面回风巷一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫气体没有超限,但二氧化氮气体浓度超限,所以需通过脱硝装置处理烟气后方可注入井下。     

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.     

采空区注氮防灭火技术工艺参数研究

为了防止采空区遗煤自燃,以林南仓煤矿1026工作面为研究对象,通过软件模拟不同注氮工艺参数条件下的采空区温度场和氧浓度场的变化规律,确定采空区注氮防灭火最佳工艺参数。研究结果表明:随着注氮点位置在工作面走向上的距离的增加,采空区氧化带变窄且向深部移动,而冷却带和窒息带宽度变大;采空区回风巷一侧高温区域逐渐减小。随着注氮点位置在工作面倾向上的距离的增加,采空区窒息带变窄;高温区域由回风侧向进风侧扩散。采空区最佳注氮参数是注氮流量为10.25m~3/min;注氮点位于工作面后部50m,进风巷沿倾向以里25m处;注氮的点数为3个,并通过现场试验验证模拟结果的准确性。     

超厚煤层综放工作面停采撤架期间防灭火技术研究

塔山矿8102综放工作面煤层超厚,采空区遗煤较多,停采撤架时间相对较长,易发生自燃。通过采用加快工作面推进度、减风降压、注氮、注浆、堵漏风等综合防灭火技术措施,并通过束管监测系统对所监测的自燃标志气体进行数据分析,结果表明采空区等容易自然发火区域的浮煤氧化得到了有效的抑制。     

顶板长钻孔替代高抽巷抽采控瓦斯与采空区注氮防火耦合治理研究

高瓦斯矿井易自燃煤层,工作面受上隅角瓦斯超限与采空区遗煤自燃双重威胁。为解决高抽巷抽采瓦斯导致采空区氧化带面积变大、增大遗煤自燃危险性的问题,以顶板长钻孔替代高抽巷,配合进风巷侧注氮,通过对长钻孔参数与注氮参数的优化,进行防火与控瓦斯耦合治理的研究。以中兴煤业1401工作面实测数据结合ANSYS数值模拟,研究了长钻孔数量、位置对工作面上隅角瓦斯的影响规律,获得以5个直径300mm、距回风巷10m、距煤层底板15m的顶板长钻孔替代高抽巷的最优方案。在此基础上,为保障对采空区遗煤自燃的有效控制,研究了注氮量与注氮位置对采空区氧化带分布的影响规律,获得在进风巷侧氧化带与散热带分界位置注入5.5m3/min的氮气,将采空区氧化带宽度降至25m的优选结果。通过对上隅角瓦斯与采空区遗煤自燃的综合控制,保证了工作面的安全生产。     

综放工作面采空区自燃“三带”的观测与划分

通过实际观测采空区浮煤状况、工作面推进速度和采空区进回风侧O2浓度的分布规律,根据"三带"划分方法及划分指标,对白羊岭煤矿15101综放工作面进行了"三带"划分,掌握了采空区煤自燃"三带"分布规律及危险区域。15101工作面散热带的分布范围在采空区距离工作面10~100 m,进风侧由于漏风强度较大,散热带宽度较宽。窒息带在距离工作面165 m以上的采空区深部;在工作面回风侧,窒息带的深度约为137 m。氧化升温带宽度在工作面进风侧最大,达到55 m左右。     

近直立煤层短壁综放工作面采空区注氮流量与自燃“三带”分布关系

乌东煤矿近直立煤层内短壁综放面采空区遗煤量多、漏风复杂,易致出现自燃火灾,因此,矿井将注氮防灭火技术作为采煤工作面的日常主要自燃火灾防治技术手段。向采空区注入氮气,不可避免地会对采空区内自燃"三带"的分布范围产生影响,为了考察不同注氮流量条件下采空区自燃"三带"分布范围的变化规律,采用预埋束管的方法,测定了不注氮、小流量注氮、大流量注氮3种不同条件下采空区不同位置的氧气浓度,并依据采空区自燃"三带"氧气浓度指标进行了"三带"分布范围划分,通过对比划分结果,明确了短壁综放工作面随采空区注氮流量的增加,"三带"边界都向工作面方向移动,散热带、氧化带宽度都将缩小,大流量注氮后散热带基本消失。     

采空区注二氧化碳防灭火的数值模拟研究

为了研究采空区注二氧化碳期间二氧化碳在采空区的流动规律,建立了三维采空区几何模型,利用数值模拟的方法,研究了二氧化碳在采空区中的流动特点.结果表明:采空区注惰气可以减少工作面向采空区的漏风量,当向采空区注入相同流量的二氧化碳或氮气时,注二氧化碳比注氮气更能减少工作面向采空区的漏风,同时注二氧化碳可以使整个采空区的氧气体积分数都有所下降,注氮气只是在深入采空区一定距离后,采空区氧气体积分数才有明显的下降.向采空区注二氧化碳比注入氮气更能有效的减少工作面向采空区的漏风和降低采空区内氧气体积分数,即采空区注二氧化碳的防灭火效果比注氮气要好.     

低位放顶煤采空区自燃区域划分与注氮口位置确定

为了提高煤矿注氮防灭火技术的惰化效果,以塔山矿8202综放工作面为背景,通过布置束管和温度监测系统,连续监测采空区内各测点CO、O_2浓度和温度数据,绘制O_2浓度分布等值线图,拟合升温速率,判定划分采空区自然发火危险区域。结果表明:采空区进风侧距工作面30~170 m,回风侧距工作面30~220 m的区域为自燃危险区域,通过对比注氮流量为2 500 m~3/h时,注氮口位置(工作面后方50、100、150、200 m)对惰化效果的影响,发现对于低位放顶煤采空区,延伸注氮口位置于工作面后方150 m处时,自然发火危险区域缩短约60 m,采空区深部CO体积分数显著降低,并稳定为19×10~(-6)左右,稀释氧气惰化效果最佳。     

综合防灭火技术在磁窑沟煤矿的应用研究

为防止工作面煤层自燃,保证工作面的安全生产,根据磁窑沟矿11~#、13~#煤层的地质、开采及层间距分析可知:11~#煤层开采防灭火重点是防止冒落于采空区的10~#浮煤氧化自燃,10~#煤层与11~#煤层遗留的浮煤及13~#煤层采空区浮煤是13~#煤层回采时存在煤层自燃发火的主要原因。基于上述原因,11~#煤层回采工作面防灭火设计以注氮气防灭火为主,13~#煤层回采工作面防灭火设计采取注阻化剂、灌浆、注氮气综合防灭火措施,采用"进风-局部通风-风门组合",回风安装调节风门的方式实现均匀通风,保证工作面的安全回采。     

三相泡沫技术在三河口矿综放面防灭火中的应用

三相泡沫灭火技术是将气、固、液三项介质发泡后形成的大量泡沫注入采空区或火区,覆盖在浮煤上,有效的抑制煤炭的氧化。通过实践使用,有效地预防了采煤工作面采空区遗煤的自然发火,实现了安全生产。     

特厚高放顶煤开采注氮煤自燃危险抑制特性研究北大核心

针对特厚高放顶煤回采工作面采空区遗煤量大、漏风严重等问题,通过程序升温氧化实验和热释放测试实验,对未注氮与注氮条件下的煤体氧化自燃过程气体产物、氧气消耗和热释放特性进行分析;利用数值模拟软件,对不同注氮位置条件下注氮对采空区煤自燃危险区域的抑制性进行分析;并进行注氮方案优化。结果表明:注氮时能抑制煤体氧化自燃反应进程,各气体产物出现的温度点延缓25~30℃,耗氧速率、放热量大幅度降低,未注氮时的放热量是注氮时放热量的5.67倍;不同位置注氮时采空区煤自燃危险区域差异收缩,注氮口2、3、4、5即进风一侧分别距工作面60、80、100、120 m位置注氮时危险区域抑制面积依次占比为12.28%、32.71%、39.71%、44.09%,采空区温度抑制变化主要集中在注氮口附近区域;注氮口2、3联合注氮优化方案能有效抑制47.25%的采空区煤自燃危险区域。     

固液两态防灭火材料在煤矿采空区防灭火中的应用

本文介绍了固液两态防灭火材料的基本原理,并在阳煤二矿80704工作面采空区注固液两态材料进行防灭火试验。结果表明,固液两态材料防灭火技术,抑制了采空区高温点的产生,有效的防止了采空区浮煤的自燃氧化。     

开放式工作面采空区注氮防灭火机理研究及其应用

提出了对采空区下限氧浓度、漏风强度与氧化带宽度的测算方法，对采空区注氮防灭火的机理进行了初步研究，探讨了注氮量与氧化带宽度及工作面推进速度的关系，为采空区浮煤自燃的防治及采空区的注氮量大小提供了依据。     

申南凹煤矿20106工作面采空区注氮防灭火技术研究与优化

为防止申南凹煤业20106工作面采空区内出现遗煤自燃现象,通过对现有间隔式注氮方案实施效果的分析可知,现有注氮方案效果不理想,需对注氮口位置和注氮流量进行优化分析。通过采用Fluent数值模拟软件进行合理注氮口和注氮流量分析,基于分析结果调整注氮口为机巷距工作面40 m、注氮流量为1 400 m~3/h,并在注氮方案实施后进行分析。结果表明:工作面采用优化注氮方案后,采空区内氧化升温带的宽度大幅降低,工作面回采期间无遗煤自燃现象出现,为工作面的安全回采提供了保障。     

采空区注氮防灭火参数研究

根据传热学和化学动力学理论，推导出采空区下限氧浓度和氧化带宽度的计算方法，并分析了煤自燃与氧浓度、氧化带宽度与漏风强度的关系。在此基础上，对采空区注氮后相关参数的变化规律进行了定量研究。根据理论推导，确定出防治采空区浮煤自燃的最佳注氮参数，为采空区注氮后自燃火灾的预测及防治提供了理论依据。参4。     

红柳煤矿易自燃煤层防灭火实践

为解决红柳煤矿I010203工作面收尾期间留顶煤回采期间采空区遗煤发火,根据"三带"划分范围,提前在回风巷内留顶煤区域前、留顶煤区域布置了束管监测点。通过束管监测的数据分析一氧化碳气体浓度变化情况,在采空区监测区域内采取大量灌浆和连续性注氮措施,有效的抑制浮煤氧化自燃,降低了采空区内一氧化碳气体浓度连续上升的风险,确保工作面安全收尾。