采空区注氮的数值模拟

为解决某煤矿综采工作面采空区遗煤自燃问题,以该煤矿综采工作面为参照建立几何模型,模拟采空区注氮防灭火结果,并将模拟结果与实测结果进行对比。结果显示:模拟所得的采空区氧化带的范围与实际测量所得结果基本一致。通过比较注氮前后采空区氧化带的范围变化,得出向采空区注氮可以有效地减小采空区氧化带的范围,可以有效地抑制采空区遗煤的自燃,数值模拟结果具有一定的参考价值。     

马泰壕煤矿3102工作面采空区自燃“三带”研究

结合马泰壕煤矿首采工作面实际情况,构建了工作面采空区自燃“三带”取样系统进行取样分析。参考氧气、一氧化碳变化规律,对采空区自燃危险性区域进行了划分。建立数值模型,利用数值模拟软件进行验证,确定了工作面推进速度及防灭火重点区域,为工作面采空区的防灭火工作奠定了基础。     

综放工作面连续注氮下采空区“三带”变化规律

介绍了大黄山煤矿735工作面开采过程中,采用埋管、连续注氮方式向采空区注氮,利用预埋束管法对735综放工作面采空区的氧气浓度进行测定,并结合Fluent数值模拟,得出了采空区自燃"三带"的分布变化。     

基于采空区自燃“三带”测定优化注氮参数

为了防止综放工作面采空区遗煤自燃,提高注氮防灭火效果,合理确定出注氮参数。基于煤炭自燃理论及采空区O_2浓度变化规律,利用在采空区预埋氧气传感器,监测采空区O_2浓度随工作面推进度变化情况,确定出采空区自燃"三带"范围,并在同发东周窑煤业有限公司8102综放工作面应用。     

土城矿采空区自燃“三带”宽度的划定

13164工作面因煤层分层回采导致煤炭遗留在采空区,为解决采空区遗煤自燃问题,采用束管法在工作面布置测点测定其走向方向上氧气及一氧化碳浓度,从其浓度上分析出13164采空区自燃"三带"宽度,测定得出13164工作面散热带为0～45 m、氧化带45～73 m、窒息带73m以里,同时分析出自燃"三带"形态;根据自燃"三带"形态,提出了注氮、减少采空区漏风及喷洒阻化剂多种措施相结合防治采空区遗煤自燃,防灭火效果显著。     

153302工作面采空区自燃“三带”分布研究

为有效防止采空区煤炭自燃,在153302工作面回风巷铺设束管采集采空区气体,利用M-9000型燃烧分析仪测定分析采空区气体样本的成分,根据实测采空区氧含量分布规律和计算机数值模拟结果,掌握了采空区自燃三带宽度,计算出工作面最小推进度为0.7 m/d,研究结果为矿井制定内因火灾防治措施提供理论依据。     

综采工作面采空区注氮防灭火技术模拟研究

为使综采工作面采空区注氮技术在曙光煤矿取得良好的防灭火效果,以1226工作面为背景,根据采空区自燃"三带"的分布规律确定注氮孔的合理位置,利用FLUENT软件模拟采空区氧浓度分布规律,分析不同注氮量对于采空区自燃"三带"的影响,确定1226工作面最佳注氮量为20 m~3/min。研究成果对于指导采空区自然发火的防治具有重要意义。     

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。     

煤层分层前后采空区自燃“三带”的数值模拟

某矿所采煤层在回采中期出现分层,导致开采过后采空区出现上下2层遗煤,为了探究煤层分层对采空区自燃"三带"的影响,运用Fluent软件模拟了煤层分层前后采空区氧气浓度分布,并将数值模拟与现场实测结果进行比对,具有良好的吻合度,同时,对分层前后采空区自燃"三带"模拟结果进行对比分析。结果表明:煤层分层后,回风侧散热带和自燃带的宽度较煤层分层前分别减小了7 m和3 m,进风侧自燃带宽度减小了1 m;采空区中遗煤量和遗煤的空间分布的变化导致采空区自燃"三带"发生了变化。     

综采工作面采空区自燃“三带”数值模拟

为研究综采工作面采空区煤自燃“三带”分布范围,以大梁湾煤矿30103综采工作面为研究对象,通过现场布置束管、人工监测的方式收集采空区不同深度气体组分数据。采用数值模拟软件进一步分析采空区的氧气浓度,与现场实测数据相互辅证,确定30103综采工作面采空区自燃“三带”的分布范围为散热带（进风侧<104 m,回风侧<43 m）、氧化升温带（进风侧104～310 m,回风侧43～235 m）、窒息带（进风侧> 310 m,回风侧> 235 m）。结合煤层最短自然发火期,得到工作面安全推进速度为4.84 m/d,研究成果对该工作面采空区煤自燃预防具有一定指导意义。     

高位钻孔瓦斯抽放采空区自燃“三带”的数值模拟

通过简化模型代替采空区复杂流动环境,建立采空区漏风流场的数学物理模型;利用FLUENT软件模拟采空区气体速度场、氧浓度场分布,根据双指标综合划分采空区自燃“三带”;分别对1301工作面正常回采时和高位钻孔抽放条件下采空区自燃“三带”数值模拟,得出高位钻孔抽放对采空区自燃“三带”的影响范围,实现现场无法到达情况下的理论分析.     

红庆河煤矿综采工作面采空区“三带”测定及模拟分析

根据红庆河煤矿综采工作面采空区自燃“三带”现场实测数据,采用氧气浓度划分法对工作面采空区自燃“三带”进行划分;利用FLUENT数值计算软件模拟分析综采工作面采空区风流流场、温度场等,分析验证采空区氧气浓度、CO浓度、漏风速率、温度等变化规律,并与数值模拟中采用漏风强度法划分的采空区自燃“三带”进行验证,确认了采空区“三带”现场实测的可靠性、准确性。结果表明:综采工作面采空区“两道”漏风严重,氧化升温带在进、回风巷分布范围较广;现场实测与数值模拟的结果变化趋势相一致,可以用来指导实际生产。     

采场覆岩两带与采空区自燃三带相关关系研究

为研究采煤工作面覆岩两带（冒落带、裂隙带）与自燃三带（散热带、窒息带、氧化带）的关系,通过建立覆岩运移模型,应用CDEM软件模拟分析了试验工作面采动空间上覆岩层两带的扩展过程,分析垂向方向覆岩两带分布对水平方向上垮落煤岩堆积状态的影响情况。通过现场埋管实测的手段以及氧体积分数法进行了采空区煤自燃三带的划分。研究表明,冒落带高度稳定情况下,采煤推进距离（48 m）与采空区散热带和氧化带的分界线（进风侧采空区以里50 m左右,回风侧采空区以里40 m左右）有较好的吻合关系。裂隙带高度稳定情况（顶板150 m处的岩层最大下沉值趋于基本稳定）下,采煤推进距离（126 m）与采空区氧化带和窒息带的分界线有较好的对应关系。     

地面钻孔抽采对采空区自燃“三带”的影响研究

为解决魏家地煤矿工作面煤层透气性系数低,采空区瓦斯治理难的安全生产问题,以该矿北1103工作面为工程背景,采用数值模拟和现场实践等方法,对地面钻孔瓦斯抽采后,采空区自燃“三带”的变化规律进行了分析研究,并给出了相关自然发火对应防治措施。结果表明,北1103工作面经地面钻孔抽采瓦斯后,采空区散热带宽度由56 m增加至61 m;氧化带宽度由29 m增加至39 m;窒息带宽度由315 m减少至300 m。本次研究有效解决了北1103采空区瓦斯涌出量大与自然发火隐患问题。研究结果适用于魏家地煤矿采取综合立体瓦斯抽采治理模式的工作面,极大地保护了工作面安全回采,对落实矿井的安全高效生产及经济价值效益具有良好的工程示范意义。     

Study on numerical simulation of spontaneous combustion prevention mechanism by nitrogen injection in goaf

Based on heterogeneous and porous medium seepage of air leakage-diffusion equation, as well as, gas and porous medium synthesis heat transferring equation, a spontaneous combustion non-steady numerical model of nitrogen injection goaf was established, which can be solved by upwind finite element numerical simulation method si- multaneously. Taking the working face for example; air leakage seepage, nitrogen flow and gas distribution can be described in visual display in nitrogen injection goaf and the oxygen （O2）, carbon monoxide （CO） concentration and temperature distribution, as well as, their change were described in theory during the coal left behind combustion in goaf, which above reveals the complex mechanics course （mechanism） of seepage, diffusion and oxidation heat releasing during coal spontaneous combustion and its restraining. During the calculation, the effect factors of gas springing out and working face advancing were considered fully, and the spontaneous combustion course under different amount of nitrogen injection was simulated. The conclusions were obtained that under nitrogen injection condition, the high spontaneous combustion temperature area lean to the inlet air, but the shape becomes narrower, with the amount of nitrogen rising, the spontaneous combustion period becomes longer till to it does not happen. Meanwhile the nitrogen injection accelerates gas springing out in goaf. The result that turns out in theory simulation fits to practical nitrogen injection.     

煤炭易自燃煤层采空区温度预测方法研究

常用温度预测方法建立的温度预测模型,多采用正向传播的方式,导致温度预测结果与实际测量结果存在较大的误差.针对该问题,提出煤炭易自燃煤层采空区温度预测方法.根据采空区中存在的易燃气体,选择气体浓度传感器采集样本数据,并针对数据采集过程中存在的缺失、重复、多单位等问题进行删除、填充和归一化处理;引入神经网络,建立温度预测模...     

多漏风通道采空区自燃火源分布模拟

通过气固能量平衡方程的耦合,建立了采空区多孔介质温度场数学模型.以某矿1307工作面三源二汇采空区为研究对象,分析了影响遗煤自燃火源分布的主要因素.结果表明,多漏风通道采空区风流结构不同于一源一汇,遗煤的氧化升温及温度场分布更为复杂;工作面推进速度越慢、进风量越大、漏风源距工作面越近,高温点升温速率越快.根据模拟结果推测出了该采空区大致的自燃危险区域,为现场防灭火工作提供了重要理论依据和指导.     

采空区自燃“三带”分布的数值模拟

利用FLUENT软件模拟出采空区氧浓度场、速度场、瓦斯浓度场和压力场,通过模拟结果与现场实测数据进行比较,相应地调整模拟参数,使得最后模拟结果与现场实测数据吻合,得到最终的氧浓度场和速度场。最后采用双指标法(上限漏风风速和下限氧浓度)划分采空区"三带",采空区最大自燃带宽度为41 m,最后计算得到工作面安全回采速度为1.7 m/d。     

三软煤层综采工作面防治煤层自然发火技术研究

针对超化煤矿22011A三软煤层工作面在采掘接替计划安排中需长期停产存在煤层自然发火隐患的问题,提出了多种防治煤层自然发火技术方案,并从每种方案的经济性、安全性、操作性等方面进行论证、比较,择优采取工作面正常通风情况下的防治煤层自然发火的技术方案,确保综采工作面停采期间的安全性,取得了显著的经济效益,对三软煤层自然发火防治工作具有重要的指导意义。