63上10孤岛综采放顶煤工作面采空区自燃三带的研究

为了研究孤岛综放开采条件下采空区内浮煤的自然发火规律，对南屯煤矿６３上１０孤岛综放面随工作面的推进，对采空区的气体成分及温度进行了观测和研究，确定采空区自燃“三带”分带；提出在俯斜式开采条件下，６３上１０孤岛综放面采空区内煤层自燃带的宽度比四周都为实体煤综放面采空区自燃带宽度减小，因而自然发火的危险性减小的结论。     

采空区漏风状况模拟及其分析

通过建立综放采空区三维自然发火预测模型,采用数值模拟软件对高瓦斯煤层抽放条件下综放采空区漏风状况进行了数值模拟,利用模拟结果对采空区进行了煤自燃"三带"的划分,并分析了该工作面采空区浮煤自燃的危险区域及危险程度,可用来指导具有类似情况的采空区浮煤自燃火灾的防治工作。     

急倾斜特厚煤层综放工作面煤自燃防治技术

针对5521-15综放工作面采空区自然发火情况,分析了影响采空区煤自燃的关键因素,提出了以大流量灌注三相泡沫大范围覆盖浮煤为主、均压堵漏及加快工作面推进速度为辅的煤自燃综合防治措施,有效治理了5521-15综放工作面煤自燃火灾,保证了工作面的安全开采。     

综放采空区空间自燃三带划分指标及方法研究

针对综采放顶煤的特殊开采工艺,分析了采空区浮煤赋存状态,将综放采空区冒落带自上而下分为矸石带、矸石与浮煤混合带、浮煤带等3个带,提出了在工作面走向上和采空区垂直高度上都存在自燃三带、2个方向上三带的有机组合构成综放采空区空间自燃三带的论断,进而提出了空间自燃三带的概念;在对煤炭自然发火条件分析的基础上,确定把氧气浓度和浮煤厚度分布作为空间自燃三带划分指标,制定了空间自燃三带的划分标准,利用该标准对实际综放工作面采空区进行了划分。     

石嘴山二矿2268综放采空区自燃危险区域划分研究

通过实验测定煤的自燃特性参数,由现场观测和理论分析确定综放工作面采空区浮煤、漏风和氧浓度的分布情况,根据实际条件下浮煤自燃的极限参数,将采空区划分为窒息带、氧化升温带和散热带;然后根据综放工作面实际推进速度和最短自然发火期判定出采空区自燃危险区域,并确定出保障综放工作面安全的最小推进速度为1．36m/d．由此为石嘴山二矿安全生产、自燃火灾的预测以及防灭火提供依据．     

综放面采空区遗煤自然发火特点及环境分析

根据综采放顶煤开采技术的开采特点及现场调查和观测,总结出综采放顶煤工作面采空区自然发火的主要特点。在分析综放开采条件下采空区煤体所处环境的基础上,通过对采空区浮煤厚度、松散煤体空隙率、采空区漏风强度、工作面推进速度、采空区围岩原始温度等关键因素的分析研究,指出采空区遗煤所处环境的变化将会引起浮煤自燃过程的动态变化。     

百灵煤矿10202工作面采空区自然“三带”影响因素分析

浅埋深综放开采自燃煤层具有采空区遗煤多、漏风严重、工作面推进速度慢等缺点,极易形成采空区浮煤自燃。以百灵煤矿10202工作面采空区为例,以采空区CO浓度随时间变化作为指标预测了预报自燃发火规律,开展了综放面采空区自燃发火研究,并采取了综合防治对策,可有效预防采空区煤矿自燃。     

综采放顶煤工作面封闭注氮防火技术探索

综采放顶煤采煤法因其高产高效、资源回收速度快,适应集约化矿井的建设而备受大型、特大型矿井青睐。在易自燃煤层生产实践中,工作面安全回采工作严重受到燃发火威胁,尤其在工作面停止推进时更为突出。通过分析停产时综放面采空区内自燃发火特性,试验性采取惰性气体注氮为主的防火技术措施,使得大兴煤矿综放面实现安全生产。     

汝箕沟矿高瓦斯综放面采空区自燃危险区域判定方法

高瓦斯矿综放面采空区自燃严重威胁着矿井的安全开采。根据大型煤自燃发火实验测定的松散煤体放热强度和耗氧速率,通过测定采空区氧浓度分布状况,推断出采空区漏风强度分布规律。根据能量守恒原理,结合采空区实际的浮煤厚度、漏风强度和氧浓度的分布,提出了采空区遗煤自燃极限参数的计算方法,构建了煤自燃危险区域判定的必要条件。根据采空区氧化升温区的宽度和遗煤最短自燃发火期,提出了能引起自燃的最小推进速度计算方法,从而提出了高瓦斯矿综放面采空区自燃危险区域判定条件和方法,对预防高瓦斯综放面采空区遗煤自燃具有重要的指导意义。     

急倾斜煤层放顶煤开采火灾成因及防治研究

通过现场统计及相似模拟实验,对急倾斜水平分段放顶煤开采火灾成因进行了深入研究。研究表明:急倾斜煤层开采过程中的围岩动态运移与发火区域有关。综放工作面发火均集中在顶板侧煤层,工作面每次发火均不是本水平煤层自燃所致,而是由工作面上部靠顶板侧采空区首先发火,并随放顶煤过程进入工作面所致。围岩变形破坏生成的裂隙供氧通道是造成采空区靠顶板侧发火的主要原因。堵塞漏风供氧通道以便切断采空区残煤自然发火的外部因素是保证急倾斜煤层分段放顶煤安全高效开采的关键措施之一。     

动态推进工作面采空区自燃规律的数值模拟

基于非均质多孔介质中的连续性方程、多相气体渗流-扩散方程和综合传热方程，建立了工作面动态推进下的采空区遗煤自燃数值模型。结合实例条件，描绘了工作面开采推进过程中采空区内漏风流态、氧、CO、瓦斯和温度等分布状态及其动态过程。提出了工作面动态推进用各物理量分布后移的处理方法，使移动步距与时间动态过程相适应，实现了模拟计算在方法上的连续一体化。通过理论分析，发现采空区遗煤自燃与工作面推进速度呈指数关系，因而提高工作面推进速度能显著延长采空区内遗煤的自然发火期。     

Experimental simulation and numerical analysis of coal spontaneous combustion process at low temperature

The characteristic of coal spontaneous, combustion includes oxidative property and exothermic capacity. It can really simulate the process of coal spontaneous combustion to use the large-scale experimental unit loading coal ! 000 kg. According to the field change of gas concentration and coal temperature determined through experiment of coal self-ignite at low temperature stage, and on the basis of hydromechanics and heat-transfer theory, some parameters can be calculated at different low temperature stage, such as, oxygen consumption rate, heat liberation intensity. It offers a theoretic criterion for quantitatively analyzing characteristic of coal self-ignite and forecasting coal spontaneous combustion. According to coal exothermic capability and its thermal storage surroundings, thermal equilibrium is applied to deduce the computational method of limit parameter of coal self-ignite. It offers a quantitative theoretic criterion for coal self-ignite forecasting and preventing. According to the measurement and test of spontaneous combustion of Haibei coal, some token parameter of Haibei coal,spontaneous combustion is quantitatively analyzed, such as, spontaneous combustion period of coal, critical temperature, oxygen consumption rate, heat liberation intensity, and limit parameter of coal self-ignite.     

浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域判定

根据安家岭一号井工矿4106工作面的实际情况,采用现场实测与数值模拟相结合的方法对该浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域进行了研究,以采空区松散煤体气流微循环非线性渗流模型、采空区松散煤体温度分布数学模型和采空区松散煤体内氧气迁移模型为基础,建立了基于FLUENT的采空区氧浓度分布三维数学模型,模拟结果与现场实测数据基本吻合,为准确划定浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域提供了新的技术手段。最后,根据采空区自燃危险区域范围确定了上隅角预埋管灌注三相泡沫与下隅角预埋管注氮气交替实施的防灭火工艺,实施效果良好。     

高位巷道瓦斯抽采诱导浮煤自燃影响效应

基于高瓦斯易自燃煤层高位巷道瓦斯抽采技术条件下,以研究煤自燃形成机理为切入点,依据义马煤业集团耿村矿13190工作面自然发火实际情况,通过理论分析,数学建模及现场辅助测试,对煤岩裂隙发育漏风通道模式、采空区浮煤碎胀特性、漏风动力源展开研究,发现巷道瓦斯抽采,增加了高瓦斯易自燃煤层的自燃风险,主要体现在:1)造成工作面、采空区及抽放巷道端口间存在漏风通道及动力;2)采动应力及抽采巷道松动圈造成采空区煤岩裂隙充分发育,采空区浮煤压实程度降低,浮煤碎胀性增加,有利于煤自燃蓄热;3)采空区浮煤一旦氧化,造成采空区高温点与漏风通道间存在温度梯度,从而形成的内生火风压,加剧采空区破裂浮煤的自燃进程,诱导采空区浮煤自燃发生。     

特厚煤层自燃关键参数现场观测及动态数值模拟研究

根据特厚煤层采空区内遗煤的分布规律，优化布置气体监测测点，根据现场观测结果分析O2分布规律。根据试验工作面物理模型简化得到数值模拟的计算模型，进行了不同工况条件下采空区自然发火动态数值计算，研究了影响煤自然发火至关重要的关键参数，包括煤自燃危险区域内气体随着时间变化的渗流速度分布及O2浓度分布情况、高温火源点变化趋势，以及防止煤自然发火的工作面最小回采速度等。     

基于非达西渗流的采空区自然发火数值模拟

为了研究非达西渗流下的采空区自然发火情况,对4种不同平均粒度的破碎岩样分别进行了稳态渗流实验,再对得到的数据按非达西方程处理,然后进行二元拟合得到非达西渗透系数 K 与孔隙率 n 和粒度 d 的关系式以及非达西流因子 β 与 n 和 d 的关系式。依据流体动力相似准则的雷诺准则将这些关系式推广应用到实际采空区,结合采空区动态移动的特点,建立了移动坐标下的采空区漏风流场、氧浓度场和温度场相耦合的自然发火数学模型,利用有限体积法编制了数值解算程序。以河东矿31005工作面的采空区为例,解算得到了不同推进速度下的氧浓度场和垮落煤岩温度场的分布情况,比较分析后得出加快推进速度能显著降低该采空区自然发火危险。     

小煤柱综放工作面相邻采空区自燃灾害综合治理技术

针对小煤柱综放工作面相邻采空区存在漏风大、遗煤多,易引发采空区遗煤自燃的问题,提出由采空区自燃观测系统、小煤柱加固堵漏及向采空区灌注无机防灭火材料所组成的采空区自燃灾害综合治理技术,并在阳煤一矿81303综放工作面相邻采空区进行了工程实践。结果表明,采用以小煤柱加固堵漏与采空区注浆为主的自燃灾害综合治理技术后,原采空区的自燃高温点遗煤温度及CO体积分数明显下降,其中3^#观测孔温度由35.1℃降为25.2℃,CO体积分数由3.7×10^-5降为1.2×10^-5,有效消除了采空区的自燃隐患,保证了81303综放工作面的生产安全。     

放顶煤采空区瓦斯源强度与自燃的关联性

研究了采空区瓦斯涌出与遗留煤自燃之间的内在耦合关联问题。通过运用G3软件对采空区非线性渗流-多组分气体-温度场和非均匀耗氧的数值模型的求解,量化给出采空区不同瓦斯涌出强度下各变量分布状态。计算结果表明：采空区瓦斯源涌出与工作面风压形成压力平衡,决定着工作面与采空区之间的风流交换和瓦斯涌出,影响变化近似呈一一对应的线性关系。瓦斯涌出强度越大,采空区氧浓度分布空间大大缩小,采空区自燃氧化带宽度与瓦斯涌出近似呈衰减变化。从自燃升温过程模拟得到,高强度瓦斯涌出能够抑制采空区自燃升温,延长了采空区自然发火期。模拟结果符合现场实际情况。研究指出高瓦斯易自燃矿井采空区瓦斯治理应与自燃防治相结合综合考虑。     

基于FEMLAB的采空区煤层自然发火影响因素数值模拟

为了解决采空区煤层气抽采效率低、采空区漏风、煤层自然发火等问题,建立了采空区流场和温度场耦合数学模型,利用FEMLAB软件对采空区气体流场分布进行了数值模拟,分析了有无抽采对采空区煤层气改变氧化升温带的主要影响因素,以此研究合理的抽采位置、抽采方法、抽采量及工作面推进速度。研究发现,在推进度v=2.0 m/d下,采空区经历了缓慢氧化、加剧氧化和激烈氧化3个过程,70 d后发生采空区自燃;在推进度v=2.6 m/d下,采空区在100 d后发生采空区自燃;采空区自燃危险区域应在35~280 m,自燃氧化带宽度约为245 m。