基于正压控制的采空区双重高效密封防火技术

构筑密闭墙是预防采空区自燃的主要手段,可以有效阻断与其连通的漏风供氧通道。借助具备流场分析功能的RFPA2D-Flow软件,模拟分析了注氮气室相对正压作用下采空区密闭裂隙漏风的受控演变规律,优化设计了保障注氮气室有效运行的井下注氮管路与自增压液氮罐配合注氮方案,通过现场案例分析了注氮气室与沙柱密闭联合密封采空区防火的效果。研究结果表明:随着注氮气室相对正压的逐步增加,通风巷道经由密闭裂隙向采空区漏风的速度迅速减小,并最终产生反向,形成由注氮气室向通风巷道微量渗漏氮气的状态;当4303采空区抽采负压为-300 Pa,瓦斯抽采流量为30 m3/min,甲烷体积分数为85%时,保持注氮流量0.15~0.20 m3/min,气室内相对正压可维持在20~30 Pa,采空区自燃指标气体和温度在3 d内即得以有效抑制和降低。     

二氧化碳防灭火技术在采空区发火治理中的应用研究

综放工作面回采过程中采空区遗煤自然发火是矿井生产过程中经常出现的自然灾害。由于复杂的 地质及漏风情况,其危险性增大,而合理的防治措施是避免事故发生的关键。因此,以孔庄煤矿 7465 工作面为研 究对象,首先利用 Fluent 软件模拟采空区压注二氧化碳后风压场分布、氧气与二氧化碳浓度场分布,数值模拟结果 表明：压注二氧化碳在一定程度上可以减小采空区漏风量,稀释氧气体积分数、减小自燃区面积、惰化采空区。其 次开展了采空区注浆、注氮、注二氧化碳的现场试验,并对 3 种措施的防灭火效果进行了对比分析。结果表明：采 空区每日进行注浆后,各测点 CO 浓度呈下降趋势最终稳定在 300×10-6左右;对采空区注氮 4 d 后,各测点 CO 浓度 下降至 100×10-6以下,在停止注氮后 CO 呈上升趋势,采空区出现复燃;最终向现场连续压注 5 d,累计压注 150 t 左 右二氧化碳之后,采空区发火得到有效治理,采空区 CO 浓度降至 50×10-6左右,工作面、回风流和上隅角未检测到 C 2H4气体。对比注浆、注氮技术,验证二氧化碳防灭火技术具有灭火速度快、不易复燃、现场适用性强的优势。对 采空区遗煤自然发火灾害防治有重要的指导作用。     

近距离煤层采空区瓦斯抽采对注氮效果的影响研究

以乌兰煤矿II020803工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测对近距离煤层采空区瓦斯抽采对注氮效果影响进行研究。研究结果表明:在遗煤氧化过程中会造成采空区内氧气浓度分布不均,氧气会从高浓度区域向低浓度区域扩散。在工作面正常推采过程中,可认为采空区内气体扩散与传热过程是稳态过程,最终会达到氧浓度扩散与反应的平衡。瓦斯抽采过程中,对于高浓度氮气聚集区,氮气能够起到惰化采空区的作用,但所惰化的区域较小。对于采空区深部区域,所注入的氮气并没有起到惰化的作用,仅起到代替采空区漏风,惰化效果不明显。     

上湾煤矿22104工作面低氧原因及治理研究

针对上湾煤矿22104工作面回风隅角低氧问题,对低氧气体来源及涌出原因进行研究,分析地表大气压、温度变化对采空区气体涌出影响规律。结果表明22104工作面低氧原因是由于处于CO2～N2带煤层氮气含量较高,以及遗煤氧化消耗氧气导致采空区存在大量氮气,在采动影响下地表裂隙容易与采空区形成漏风通道,使得采空区内低氧气体向工作面回风侧运移,从而导致回风隅角的气体浓度异常。在对低氧涌出原因分析的基础上,采用均压通风技术平衡工作面与采空区之间的压差,以减少采空区向工作面的漏风和低氧气体的涌出,保持工作面氧气浓度处于正常水平,为工作面回风隅角低氧治理提供技术指导,实现矿井安全高效生产。     

高瓦斯易自燃煤层瓦斯与自燃复合致灾机理研究

为解决高瓦斯易自燃煤层安全生产过程中的关键难题,结合阳泉矿区石港矿实际情况,利用实验室试验、理论分析和现场实测相结合的方法对高瓦斯易自燃煤层瓦斯与自燃复合致灾机理进行研究。结果表明:高瓦斯易自燃煤体在含瓦斯风流不同瓦斯体积分数条件下,氧化产物总体上呈现"滞缓效应",而在等温条件下,随着CH4体积分数的增加煤自燃氧化产物总体上呈现"抑制效应";立体抽采条件下采空区漏风使得自燃"三带"范围变宽,同时利用高抽巷和尾巷CO体积分数可进行采空区自然发火预测,将自然发火划分为两个阶段;高瓦斯易自燃采空区立体抽采条件下散热带可采用氧气氮气体积比等于0.221来进行划分,自燃带仍可采用氧气体积分数5%来进行划分。     

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。     

工作面回撤期间封闭和注液氮防灭火技术

针对羊场湾煤矿Y252防灭火措施巷开采的2号煤层回撤期间采空区煤炭自燃问题,采用工作面封闭和注液氮的方法,对羊场湾煤矿Y252工作面回撤期间进行防灭火研究.结果表明:经过封闭和注液氮,CO体积分数从0.008％降至0.002％,乙烯体积分数由0.002％降低至0,温度由注液氮前的29℃下降至25℃,说明通过向采空区内注液氮能很快消灭采空区内的高温点,有效抑制采空区内的遗煤氧化,防灭火效果显著.     

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。     

朱仙庄矿Ⅱ863综放面采空区氮气防灭火参数确定

根据Ⅱ863工作面采空区漏风实测及采空区自燃"三带"的分布范围,朱仙庄煤矿Ⅱ863工作面采取氮气防灭火措施。为了提高注氮防灭火的实际效果,对氮气防灭火技术进行了深入的研究,确定最佳注氮技术参数,为采空区氮气防灭火注氮参数的确定提供重要科学依据。     

二氧化碳抑制采空区进风侧浮煤剧烈氧化技术

平顶山天安煤业股份有限公司九矿开采高瓦斯易燃煤层,为了抑制己16.17-22042工作面采空区进风侧浮煤发生的剧烈氧化,矿井采用注2 500 m~3/h大流量二氧化碳的防火技术,向采空区共计注入二氧化碳105 000 m~3。研究了大流量二氧化碳的气化方法、注入采空区的工艺、二氧化碳在采空区的流向、降氧和降温效果;结果表明:注大流量二氧化碳能有效抑制采空区进风侧浮煤的剧烈氧化,仅4 d就消除了采空区CO气体超限。