Ⅱ类自燃煤层自燃氧化规律分析

针对Ⅱ类自燃煤层易发生煤炭自燃的现状,以袁店一矿1023工作面所属10号煤层为研究对象,对1023工作面采空区煤炭的自燃氧化规律进行了研究。通过在采空区埋设抽气管路,测定采空区温度以及O2、CO2浓度等在工作面推进过程中的动态变化并进行分析。结果表明:采空区内CO2浓度分布符合"一源一汇"工作面的采空区漏风流场分布规律,且回风侧比进风侧更早进入窒息带;采空区自燃"三带"的具体分布范围:散热带距工作面中部距离为0~18.8 m,自燃带距工作面中部距离18.8~71.1 m,窒息带距工作面中部距离大于71.1 m,依据划分的自燃"三带"范围计算出该工作面最低适宜回采速度为42 m/月。     

31102采面采空区自燃"三带"实测结果分析

为有效分析31102采空区自燃"三带"的分布规律,根据31102工作面及采空区的具体特征,采用现场采空区埋管抽气的方式进行采空区内指标气体的监测;根据监测结果,对采空区内高温危险区域进行分析,并根据采空区自燃"三带"的划分方法进行"三带"划分。结果表明:31102工作面采空区进风侧散热带为20 m,氧化带为20～108 m,窒息带为108 m;回风侧采空区散热带为20 m,氧化带范围为20～84 m,窒息带为84 m。     

采空区下综采面采空区自燃“三带”实测研究

针对浅埋近距离采空区下综采面采空区煤层自燃防治,以李家壕煤矿31115工作面为生产技术背景,采用理论分析与现场实测相结合的方式,研究了采空区气体浓度分布特征与采空区自燃"三带"分布范围。研究结果表明:由于上覆采空区气体下泄导致31115工作面采空区O₂、CO气体浓度异常,下泄影响范围为采空区100 m以内;工作面进风侧散热带宽度为25 m,氧化升温带宽度为137 m,大于137 m为窒息带;回风侧散热带宽度为21 m,氧化升温带宽度为92 m,大于92 m为窒息带。     

多夹层顶板综放工作面采空区自燃“三带”划分

采空区遗煤自燃属于煤矿重要灾害。为探究其自燃“三带”分布规律，以高家窑煤矿5203综放工作面为研究对象，采用实验室测定煤相关自然发火特性参数，现场布置运输巷与回风巷两侧的温度与气体采集系统，Fluent模拟采空区风流速度等方法，对5203综放工作面“三带”进行了划分。结果表明：以温度为划分标准的“三带”范围与氧气浓度划分的范围相近，以氧气浓度划分的散热带宽度为17.0～21.2 m,自燃带宽度为66.7～74.6 m,窒息带宽度大于83.7～95.8 m。Fluent模拟的散热带宽度为18～22 m,自燃带宽度为64～73 m,模拟结果与实测自燃“三带”范围相近。并结合5^#煤层最短自然发火期计算出工作面最低推进速度，研究结果可为矿井安全生产提供保障。     

河东煤田放顶煤开采采空区三带分布探析

为探明河东煤田综放开采采空区三带分布特征,以河东煤田庞庞塔矿煤矿9-704工作面采空区为例,通过分阶段束管监测并抽气采样分析得到了采空区进、回风巷侧不同测点距工作面不同距离处氧气、一氧化碳、甲烷气体浓度参数,进而得到采空区内氧气浓度分布规律。依据采空区三带划分方法得出河东煤田庞庞塔矿9煤层采空区最大氧化升温带宽度为52 m,注氮系统安设氮气释放口的有效距离为30 m,回采工作面最小推进速度为1.29 m/d。     

基于氧化带边界线的综放采空区自燃“三带”研究

为准确判定煤矿采空区自燃"三带"的范围,给工作面防灭火技术措施的制定提供支撑,以俄霍布拉克煤矿5106综放工作面为试验工作面,采用现场测试和数值模拟方法,确定了先划分采空区氧化带边界线后再划分自燃"三带"的思路。确定以氧气浓度6%为指标划分氧化带和窒息带的边界,以及以漏风风速0.24 m/min为指标划分氧化带和散热带的边界,进而划分采空区自燃"三带"。研究结果表明,进风侧采空区散热带<20.5 m,氧化带在20.5~127.6 m,窒息带>127.6 m;回风侧采空区散热带<20.2 m,氧化带在20.2~121.45 m,窒息带>121.45 m。该研究结果为5106工作面防灭火技术措施的制定提供了科学依据。     

王台矿2304采面自燃“三带”观测及数值模拟

通过在采空区预埋束管取样器,检测采空区内气体成分随工作面推进进度变化情况,对采空区内氧气的体积分数随深度的变化规律进行分析,根据所测的气体浓度,确定出王台矿2304采面采空区遗煤自燃氧化的"三带"分布状况,并利用FLUENT软件,依据达西定律,模拟研究了单一回风巷与工作面距离分别为80m、160m和240m3种情况下采空区流场的变化、氧气浓度场和CO浓度场的分布,分析了氧化带随工作面推进时的变化规律。结果表明:王台矿2304工作面采空区"三带"分别为散热带(0～38m)、氧化带(38～145m)和窒息带(>145m);单一回风巷采空区氧化带的宽度会随着回风巷距离工作面长度的增大而近似线形的增大。     

采空区自燃“三带”划分与综采面极限推进速度研究

为精准测定神达金山矿13101综放工作面采空区"三带"区域,试验应用进、回风两侧采空区内O_2含量变化对其进行划分,得出工作面进风侧处散热带为0～30.4 m,氧化带为30.4～72 m,窒息带为72 m以里;回风侧处散热带为0～14.4 m,氧化带为14.4～36.8 m,窒息带为36.8 m以里;当13101工作面月推进速度大于12.89 m时,采空区无自然发火危险;当工作面月推进速度小于12.89 m时,采空区将有自然发火危险。     

基于TDLAS的采空区煤自燃临界氧气体积分数与“三带”测定研究

为了研究高瓦斯矿井厚煤层工作面煤自然发火规律,以亭南煤矿4号煤层302工作面为研究对象,基于程序升温实验和分布式激光检测气体系统的方法,对煤自燃氧化特征、临界氧气体积分数及采空区自燃"三带"规律进行分析,得到高瓦斯矿井自燃"三带"特性。结果表明:亭南煤矿4号煤层下限氧气体积分数为8.0%,气体产物随氧含量降低总体呈现"滞后效应";采空区氧化带在倾向上是不对称的,进风侧较宽,最大宽度为95 m;回风侧较窄,为77 m,与1~#～4~#煤矿采空区"三带"相比,302工作面采空区散热带宽度较大回风侧相对较小,进回风侧氧化升温带最大宽度相对较小;在正常回采期间,煤自燃的主要威胁来自于采空区"两道"处浮煤。     

采空区氧化自燃带宽度与工作面推进速度关系的数值模拟

基于采空区渗流方程和多孔介质动量方程,应用FLUENT软件模拟了采空区漏风风速变化情况,结合采空区自燃"三带"划分标准,得出采空区氧化自燃带宽度与工作面推进速度的关系:随着工作面推进速度提高,进风侧、回风侧、工作面中部氧化自燃带与工作面距离都将增大;工作面中部氧化自燃带与工作面距离增幅较大,进风侧、回风侧氧化自燃带与工作面距离增幅较小。     

浅埋藏易自燃大型综放工作面自燃“三带”分布规律的实测与数值模拟研究

通过在采空区预埋束管取样器,检测采空区内气体成分随工作面回采进度的变化情况,并对采空区O2浓度随深度的变化规律进行分析。根据实测O2浓度确定出安家岭一号井4106工作面采空区遗煤自燃氧化"三带"的分布状况;在实测数据的校准和验证下,利用数值模拟技术研究了采空区O2浓度在整个采空区的分布规律;采用验证过的数值模拟模型研究了工作面配风量变化对采空区自燃"三带"分布规律的影响。研究表明:大型综放工作面采空区内部高O2浓度区域具有在进、回风巷侧分布范围较广、在采空区中部区域分布狭窄的U形特征;配风量增加,采空区自燃带宽度增大,且回风侧增大幅度最明显。     

近距离煤层下分层采空区煤自燃危险区域分布规律

针对新维煤矿8104综采工作面开采煤层含硫量较高且局部富集、采空区遗煤多、距离上层采空区近等客观情况,研究了其采空区煤自燃危险区域分布规律。实施过程中,采用束管监测系统实时测试采空区气体场分布,在此基础上以O2浓度变化作为主要标志、温度变化为辅助标志划分了8104综采工作面采空区的"三带"范围,并采用数值模拟方式与现场实测结果进行了对比分析,结果表明实测与数值模拟结果基本一致。最终确定了该综采工作面采空区自燃带范围:进风侧为40.5~95.5 m,回风侧为15.3~59.7 m。     

浅埋薄基岩厚煤层采空区自燃“三带”的划分

通过在采空区取样观测,获得了采空区内进、回风侧不同测点的氧浓度分布、漏风强度等参数,依据"三带"划分方法对浅埋薄基岩厚煤层采空区自燃"三带"进行了划分,确定了极限推进速度。结果表明:采空区内随着距工作面距离的加大,氧浓度呈递减趋势,在距离工作面相同距离的位置,进风侧的氧浓度一般大于回风侧的氧浓度。漏风强度随着距工作面距离的增加而呈递减趋势,在工作面附近漏风强度很大,最大值达319.75×10-3cm3/(cm2.s),在距工作面相同距离的位置,进风侧漏风强度要大于回风侧漏风强度。采空区氧化升温带主要分布在进风侧距离工作面10～132 m以及回风侧距离工作面6～58 m的范围。     

综放工作面采空区“三带”分布规律分析

通过在阳湾沟煤矿6202综放工作面采空区现场埋管观测,取得了采空区内进、回风侧不同测点距工作面不同距离处温度、O2、CO气体浓度等参数,分析得到了采空区内O2浓度及漏风强度的分布规律。依据"三带"划分方法对阳湾沟煤矿自燃危险区域进行了划分,确定了6202综放工作面采空区"三带"范围,并根据氧化升温带宽度及浮煤最短自然发火期确定了工作面极限推进速度。     

“两进一回”通风工作面采空区煤自燃区域分布规律

为研究"两进一回"通风工作面采空区煤自燃区域分布规律,模拟分析了塔山煤矿8301工作面回采期间不同工况下采空区氧气浓度,确定了煤自燃危险区域并提出相应防灭火措施。结果表明:"两进一回"通风工作面采空区煤自燃危险区域较大,自燃带在回采长度为150 m时达到96 m;注氮可大幅度改变采空区内自燃"三带"分布,减小采空区煤自燃危险区域。针对"两进一回"通风工作面,应考虑在采空区两侧注氮;增加风量可使自燃带边界向采空区深部延伸,且加大其前端距工作面的距离。     

灵新煤矿051608工作面采空区煤自燃危险区域分析

为了更有针对性地对灵新煤矿16号煤层051608综采面采空区煤自燃风险进行早期预防,采用实验与现场相结合的方式,通过物理相似模拟实验分析得到051608工作面采空区遗煤自燃极限参数,同时现场观测研究051608工作面采空区自燃“三带”分布特征。研究结果表明,漏风风流从进风侧采空区流向回风侧,氧气浓度进风侧随埋入深度增大衰减较慢,且高氧气浓度的范围大,随着埋入采空区距离增大氧气浓度逐渐降低。判定得到051608工作面采空区进风侧和回风侧氧化升温带范围分别为20～90 m和13～65 m,计算得到预防煤自燃最小安全推进速度为2.39 m/d。研究结果为合理确定防灭火工艺提供了依据,能够保障工作面安全回采。     

上湾煤矿采空区自燃“三带”范围确定与分析

确定采空区自燃"三带"是做好采煤工作面防灭火的基础工作之一,正确地划分采空区"三带"范围,是制定防火措施的重要依据。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O_2含量的分布规律,根据"三带"划分方法及划分指标,对上湾煤矿22102综采均压通风工作面进行了"三带"划分,掌握了采空区煤自燃"三带"分布规律及危险区域,为上湾煤矿采空区防灭火工作提供了技术支撑。     

正益煤业11-104采空区自燃"三带"分布及防灭火技术研究

为防止正益煤业11-104工作面采空区出现遗煤自燃现象,采用Fluent数值模拟软件进行工作面初采和正常回采期间自燃三带分布规律的分析,基于分析结果得出氧化自燃带的范围分别为:初采期间采空区进风侧和回风侧距工作面140～360 m和60～237 m,正常回采期间采空区进风侧和回风侧距工作面160～410 m和90～ 235m.基于采空区特征及自燃"三带"分布规律,设计防灭火方案为采空区密闭+埋管注浆+采空区注氮,并在防灭火方案实施后进行束管监测.结果 表明,防灭火方案实施后,采空区内CO最大浓度低于80 ppm,无自燃现象出现,保障了工作面的安全回采.     

综采工作面采空区自燃“三带”的判定及应用

基于采空区O2浓度的分布规律,研究了综采工作面采空区自燃"三带"的判定依据,并通过束管监测了采空区一定范围内O2浓度的变化,其浓度变化规律与测点到工作面距离之间具有三次多项式的变化关系。综合现场束管监测结果,将所得"三带"结果取平均值可得试验工作面采空区的"三带"范围分别为:散热带为0~40.8 m,可能自燃带为40.8~218.4 m,窒息带为>218.4 m。基于"三带"的判定结果,得到工作面回采速率必须>1.6 m/d,否则容易导致采空区自燃事故的发生。     

特厚煤层综放工作面自燃危险区域分布规律研究

通过对杨涧煤矿特厚煤层90101综放工作面主要气体进行现场观测,数据采集,应用Excel对其采空区的氧气分布进行了初步分析,同时结合CFD模拟技术进一步研究了氧气浓度在整个采空区的分布特征,综合现场观测和模拟数据进行了采空区自燃"三带"的初步划分。采用CFD技术研究了配风量对采空区"自燃带"分布特征的影响。结果表明,随着工作面风量的增大,自燃带的宽度会增加,且工作面风量对回风巷侧自燃带宽度的影响大于进风巷侧。