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。     

五沟矿沿空掘巷煤自燃规律及数值模拟研究

为研究五沟矿1021工作面沿空掘巷煤柱及相邻采空区自然发火的特征,根据煤炭自燃理论,采用现场煤柱测温、位能测定及数值模拟相结合的方法,分析了沿空掘巷煤自燃影响因素。结果表明：煤柱完整性是导致采空区漏风、遗煤自燃的主要原因之一。在数值模拟预测条件下,经过2～3个月后,沿空侧1017采空区中遗煤温度有所升高,但最高温度低于60℃。当矿压作用使煤柱进一步压酥时,漏风量增大,沿空侧松散煤体温度有升高趋势,具有自然发火危险性。     

基于移动坐标的采空区自然发火模型研究

通过对采空区内遗煤自然发火过程的分析,利用质量守恒定律和达西定律建立了采空区气体流动的流场模型,利用质量守恒和菲克定律建立了采空区内的氧浓度场模型,根据能量守恒建立了采空区内浮煤的温度场模型,以上3个模型联立即为采空区自然发火模型.根据采空区动态移动的特点,通过引入移动坐标系建立了移动坐标下的采空区自然发火模型,简化了自然发火模型求解.利用有限差分法对模型进行了数值求解,编制了解算软件.以山东古城煤矿2108综放工作面为例进行了采空区自然发火模拟,得出了工作面实际生产条件下采空区内温度分布,并与实际观测结果进行了对比分析,模拟结果与实际观测结果基本一致,从而验证了该自燃模型的正确性.     

煤巷高冒区自然发火机理及防治技术

高冒区遗煤自燃是煤矿自然发火的重要隐患之一,严重威胁着井下的安全生产。针对煤巷高冒区遗煤自然发火,以浮煤赋存状态为基础,分析了高冒区立体遗煤的传热、传质运动的过程,得出其自燃的主要位置及诱因,并从水溶性复合胶体充填材料特性出发,分析了遗煤自燃关键防治技术。结合X10901-3工作面巷道高冒区遗煤自燃的实际情况,提出应用三相泡沫立体消高温与水溶性复合胶体充填堵漏相结合的综合防治技术。实践表明,该技术能够快速、有效地防控高冒区的遗煤自燃。     

冒落区巷道遗煤自然发火的机理与预防

针对掘进巷道中的冒落遗煤自然发火的机理进行了研究,提出减少漏风、隔绝氧化、间接延长发火期、注桨等预防巷道冒落区遗煤自然发火的措施,为冒落区的管理提供了理论依据。     

水化煤风干热与自然发火特性实验研究

为明确水化煤饱和-风干过程中的自燃-热特性,采用TG-DSC相结合的实验方法,对水化煤风干过程中的不同含水率煤样的热力学参数、活化能、自然发火期的变化规律进行了实验研究。结果表明:水化煤风干过程中其氧化动力学参数一般在低温具有降低-增大-降低的趋势,达高温阶段后风干程度影响不显著;水化煤样粒径降低,吸氧量与放热量增加,特征温度、活化能降低,自然发火期缩短;疏水过程中,自然发火期先减小至较小值后再增大,自然发火期在含水率13.01%～14.87%范围内存在极小值,煤矿采空区安全疏水过程中应根据实际防火布置情况与开采情况合理确定疏水程度,确保遗煤不会因水分过度疏干而加速发展成自燃火灾。     

工作面采空区自然发火预测预报试验研究

为了研究工作面采空区自然发火规律及标志性气体,本文利用煤自然发火气体产物模拟试验装置,通过实验研究,得出工作面采空区自然发火预测预报应以CO作为指标性气体,并辅以C_2H_4、C_3H_8和C_2H_2来分析煤的自然发火特性,根据现场实际情况采取行之有效的防灭火措施。     

近距离煤层群开采高位遗煤自然发火防治技术

川南矿区多以开采近距离易自然煤层群为主,因地质赋存条件及开采方法的限制使得部分煤体无法采出,在下部煤层开采过程中形成高位遗煤,受采动影响垮入采空区后时常发生严重自然发火事故,给矿井的安全生产带来严重威胁。基于此,以船景煤矿118~(-1)2工作面为例,开展近距离煤层开采过程中高位遗煤自然发火防治技术研究,在分析工作面自然发火影响因素的基础上,提出以工作面架间高位插管注浆为核心灭火技术方案。在保障本工作面安全回采的基础上,根本上消除了遗煤对下覆煤层开采的二次影响。     

煤自然发火模拟试验测试系统

模拟了煤自然发火实际近似绝热及外加热源情况下的试验条件,研究并建立了煤自然发火模拟测试系统。该系统主要由供风系统、炉体、煤温检测及温控装置以及气体分析系统组成,可直接获取煤体内测点温度、气体组分与浓度分布,具备完善的煤炭自燃火灾测试条件,不但可为煤自然发火期的测定提供实验条件,同时也可为实验室条件下模拟中等规模的煤自然发火过程,测试无线温度传感器网络节点装置的可靠性等提供技术支持。     

综放工作面撤架期间自然发火综合防治

文章对同煤五矿综放工作面综采设备回撤过程中,工作面停采线附近遗煤自然发火的原因进行了分析,并根据矿井拥有的技术手段和实际情况,通过采取合理配风、使用化学材料防灭火、工作面洒浆和建立预测预报系统等综合的防治自然发火措施,对综放工作面停采搬家期间易于发生自然发火的问题进行治理,取得了较好的效果。     

新维矿8102工作面自然发火防治技术

针对川南矿区近距离煤层群开采过程中面临的自然发火防治难题,以新维矿8#煤层首采工作面为例,通过8102工作面回采期间面临的自然发火危险因素分析,得出高位遗煤与采空区遗煤是自然发火的高危区域。提出以自然发火预测预报为先导,以堵漏控风、开区注氮和高位注浆为核心的综合防灭火技术措施,根本上降低了煤层自然发火概率。回采过程中工作面及采空区各地点CO浓度始终保持在20×10^-6以下,保障了工作面的安全回采。     

煤与油页岩共采条件下自然发火标志气体及预报指标体系研究

针对梁家矿煤与油页岩共采条件下采空区自然发火情况下的标志性气体优选的问题,选取1105工作面样品运用程序升温实验进行了煤与油页岩自然发火气体产物模拟试验,分析了CO、烯烃、烷烃及其比值的产生规律,进行了煤与油页岩自燃预测预报体系研究。结果表明:CO出现的临界值温度在40℃左右,标志着煤与油页岩已经开始产生反应;C_2H_4出现在120℃左右,标志着煤与油页岩进入加速氧化阶段;C_2H_4/C_2H_6、C_2H_4/C_3H_8可以作为预测煤与油页岩自然发火进程的辅助标志气体。同时,根据CO、C_2H_4等气体释放量,确定了梁家矿煤与油页岩自然发火标志气体判别参数。     

综放工作面推进缓慢时期防灭火技术实践

综采放顶煤工作面由于开采工艺特殊,致使采空区留有大量的遗煤,存在遗煤自然发火隐患;本文以四老沟矿8106工作面为实例,在回采过程中因顶板破碎推进缓慢,同时采空区冒落不好漏风严重等原因,导致采空区CO浓度呈上升趋势,表明采空区发生了煤炭氧化反应;通过采取采空区堵漏风、改变工作面通风方式等措施,采空区一氧化碳浓度上升的隐患得到有效控制;确保了工作面的顺利回采,避免了因可能发生采空区遗煤自然发火而造成重大损失;为今后大同矿区石炭二叠系煤层的安全开采积累了经验,值得借鉴。     

浅埋深煤层采空区自燃危险区判定及防治技术

浅埋深煤层工作面在开采过程中受采动影响更易产生与地面连通的裂隙，从而导致采空区漏风供氧增加、遗煤自然发火隐患增大。为尝试解决这一问题，以李家塔煤矿2号煤层首采1201工作面为研究对象，现场实测了工作面通风参数、采空区内进、回风两侧氧气体积分数的变化规律；CFD仿真模拟了不同供风量下采空区内部自燃危险区域的分布特征；并在此基础上提出了氧化区惰化降温、漏风区域控风堵漏、覆盖遗煤阻隔煤氧化反应“三位一体”的采空区遗煤自燃综合防灭火技术措施。结果表明：1201工作面采空区自燃危险分布范围为：进风侧86～222m，回风侧54～156 m。     

煤与氧反应动力学数学模型及其求解

研究煤自然发火的核心是研究煤自然发火机理，在煤氧复合作用学说基础上，建立了煤与氧反应动力学数学模型，通过该模型并结合实验数据，能计算出煤在氧化过程中的一系列动力学参数，计算实例表明，该模型所计算的各项参数能充分反映煤与氧反应的特征，为探索煤自然发火机理．以及如何评价煤自然发生火危险性提供了一条可行的技术途径，表3，参6。     

高位钻孔在综放面拆除期间防灭火中的应用

张双楼煤矿7、9煤为自燃煤层,自然发火期3～6个月,煤层发火较严重。针对该矿9419工作面托顶煤结束面期间存在的采空区遗煤较多,停采后自然发火较快的现状,通过施工高位钻孔,并在钻孔内先后注水、黄泥浆和防灭火剂控制架后10 m、架上3 m范围内的遗煤自燃,有效阻止采空区自然发火,保证了工作面的安全拆除和封闭,可为类似综采工作面拆除期间防灭火工作提供借鉴。     

分层开采易自燃煤层工作面回撤过程防灭火技术探讨

为防止工作面在回撤过程中发生采空区遗煤自燃,针对山寨煤矿25012工作面与多处采空区及封闭巷道相通的问题,采取加强采空区封堵、注氮、喷洒阻化剂以及相邻巷道、采空区灌浆注氮等相结合的综合防灭火措施,抑制了遗煤自然发火的进程,延长了采空区遗煤自然发火周期,为工作面顺利回撤提供了充足的工作时间,提高了工作面末采及回撤阶段的安...     

紫晟煤矿2号煤层自燃指标性气体优选实验研究

为了科学合理地预测煤层自燃,利用煤自然发火气体产物实验装置模拟紫晟煤矿2号煤层煤样氧化过程,着重研究了氧化过程中气体产物的生成规律及特性,并对自燃指标性气体进行分析与优选。研究结果表明:CO、C2H4、C3H6气体出现的临界温度分别在59、162、212℃左右,CO可以作为预测煤层自然发火的指标气体;确定了煤自燃临界氧气浓度为7.0%。     

采煤工作面采空区流场模拟及煤自然发火预测

煤自然发火是一个较为复杂的煤氧复合反应的过程,由于煤本身的煤质特点和其在开采时的周围蓄热情况的复杂性决定了煤自然发火预测的困难性。实验得出的煤本身的自燃特性参数,结合现场观测生产中煤的外部蓄热等情况,采用软件模拟的方法,对煤自然发火预测进行了研究,避免了实验与现场实际结合度低的缺点,预测较为准确,为矿井防治煤层自燃提供了参考。     

豹子沟矿9号煤层自燃指标性气体优选实验研究

为了提高煤层氧化释放的指标性气体预测煤层自燃可靠性,利用煤自然发火气体产物实验装置,对豹子沟煤矿9号煤层煤样氧化过程进行模拟,重点研究氧化过程中气体产物的生成规律及特性、标志性气体分析与优选、煤自燃临界氧气浓度等。研究结果表明,CO、C_2H_4和C_3H_6气体出现的临界温度分别在61℃、159℃和210℃左右;CO是煤样氧化过程中出现最早、且贯穿整个氧化过程的预测煤层自然发火的最佳指标气体;煤炭自然发火的临界氧气浓度为7.0%。