察哈素煤矿煤常温下氧化CO产生规律研究及控制技术

针对察哈素煤矿综采工作面正常回采期间上隅角频繁出现CO超限问题,通过选取察哈素主采的2号和3号煤层进行煤常温氧化实验,研究分析工作面CO来源及产生规律。通过实验得出工作面回采期间采空区内遗落的煤炭发生氧化产生的CO是工作面上隅角CO的主要来源,工作面采空区遗煤氧化产生的CO量与采空区漏风量及采空区内遗煤量等有直接关系。为此,针对性地提出了减少工作面采空区漏风、上隅角埋管抽放措施及加强CO气体监测监控的措施。现场应用结果表明,采取CO控制措施后,上隅角内的CO浓度处于15×10^-6～20×10^-6,回风巷内的CO浓度处于15×10^-6～25×10^-6,工作面回采期间未发生CO超限现象,为类似条件下综采工作面采空区CO治理及控制提供了参考,具有较大推广应用价值。     

近距离煤层群底抽巷瓦斯抽采实验研究

针对山西焦煤集团屯兰矿近距离煤层群开采过程中,采煤工作面底板瓦斯超限的问题,通过对近距离煤层群采掘工作面底板煤岩增透机理分析及回采工作面邻近层瓦斯涌出量计算,得出18205工作面底板瓦斯涌出量增大原因:18205工作面底板受采动影响,煤岩体形成裂隙带和卸压带,煤岩透气性系数成百倍增加,渗透率增大,为下邻近层瓦斯涌出提供了通道;下邻近层9#煤层瓦斯涌出量占18205工作面瓦斯涌出量的比例高达11.4﹪。结合理论分析、计算及开采条件,进行了底抽巷瓦斯抽采实验研究。结果表明:底板瓦斯浓度由0.46%降至0.1%,瓦斯抽放率提高了17%,矿井通风能力得到了提升。     

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。     

大流量气态CO2防灭火技术在采空区自燃火灾治理中的应用

为了治理采空区自燃火灾,利用CO2进行煤矿井下自燃火灾防治的研究,结合某矿150201综放工作面后部采空区自燃火灾的实际情况,对大流量气态CO2防灭火系统相关设备性能参数和技术工艺进行了详细阐述,对工作面适宜风量配备、采空区注气量、注气强度、注气方式及注气压力进行了计算。结果表明:大流量气态CO2防灭火系统产气量大,完全可以满足煤矿井下采空区防灭火工作要求;CO2灌注工艺参数与N2灌注工艺参数相似,在CO2管路释放口设在采空区的氧化带内的前提下,不会出现CO2从工作面涌出现象;液态CO2是化工厂的副产品,成本较低,有利于在煤矿井下防火工作中推广应用。     

基于安全风险双预控的近距离煤层群瓦斯抽采达标评判指标优化

《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》分别从采前和采煤过程2个不同的生产阶段对工作面瓦斯进行风险管控,给出了相应的瓦斯抽采效果评判指标,实现了采煤工作面全过程的瓦斯风险管控。但是现行的采前瓦斯抽采效果评判指标未充分考虑高瓦斯煤层群的开采特点,风险预控的效用相对较低,主要依靠采煤期间的工作面瓦斯抽采率等过程管控指标来控制风险,高瓦斯煤层群开采工作面的瓦斯风险管控存在薄弱环节。为提高高瓦斯煤层群开采工作面的瓦斯风险预控效用,基于安全风险双预控基本要求,经过剖析乌达矿区近距离煤层群瓦斯涌出特点,提出了适用于高瓦斯近距离煤层群开采条件下的工作面采前瓦斯预抽效果评判指标。实践表明,采用该指标进行评判后,工作面生产期间瓦斯涌出量大幅下降,起到了良好的风险预控作用。     

W1714综采工作面CO气体来源分析

煤层开采期间CO气体产生来源较多,在大多数情况下是因为采空区浮煤自燃产生,但是在宁夏某些矿区,如磁窑堡煤矿在采空区无任何煤自燃征兆的情况下,工作面正常生产期间上隅角就会出现高浓度的CO气体,为采空区自燃指标气体的确定带来了难度。通过对磁窑堡煤矿W 1714综采工作面的现场观测,分析了工作面CO气体的来源,从而可有效地指导矿区防灭火工作。     

屯宝煤矿I011502综放面瓦斯预抽必要性论证分析

针对高瓦斯矿井部分煤层瓦斯含量总体不高,采用整体预抽瓦斯增加了生产成本,但部分区域可能煤层瓦斯含量高,还需要抽采才能进行采掘等活动。以屯宝煤矿M₁₅煤层I011502综放工作面为例,通过现场测试及分析,对高瓦斯矿井低瓦斯含量煤层工作面采前瓦斯抽采必要性进行了论证。结果表明,I011502综放工作面可以不采取预抽措施,有效缓解了矿井接替紧张问题,同时节约了生产成本。     

基于均压通风与注浆耦合技术的综采工作面防灭火实践

由于富家凹煤矿1101工作面有害气体(瓦斯和CO2)含量较高,超限可能性极大,且煤层属于自燃煤层,与有害气体结合极易发生煤层自燃、甚至爆炸,因此在总结目前国内综采工作面防灭火技术优缺点的基础上,提出基于均压通风与注浆技术相耦合的防灭火技术。实践表明该技术使工作面有害气体浓度和采空区温度都降低到了临界值以下,从而保证了工作面的安全生产。     

寸草塔煤矿22煤层自然发火标志气体及自燃预警值研究

寸草塔煤矿22煤层为变质程度较低的不黏煤,低温氧化条件下CO产生量较大。结合22301工作面煤层赋存的实际情况,通过实验室测试分析,优选了22煤层自然发火标志气体,通过理论计算,构建了工作面正常推采条件下回风隅角CO体积分数值的预测模型,现场实测了采空区自燃火灾关键技术参数,确定了工作面回风隅角CO体积分数预警值,规范和完善工作面回风隅角CO气体超限防治技术。     

高瓦斯近距离煤层群易自燃工作面回撤防火关键技术研究

为了确保屯宝煤矿10115工作面安全回撤,通过采取注氮、注浆、堵漏风、自燃预测预报等多种方法,对10115工作面撤架密闭期间自燃综合防治措施进行研究,结果表明：终采撤架期间和撤架密闭后,CO、O2、CH4等气体指标都处于较安全的范围内,说明采取的综合防灭火措施对采空区遗煤低温氧化起到很好的防治效果。     

基于采空区流场的遗煤自燃危险区域判定及复合惰化技术研究

采空区遗煤自燃火灾是影响煤炭生产安全的主要灾害之一。基于Fluent数值模拟技术,构建采空区三维物理模型,模拟研究了采空区流场立体分布规律,并以O2体积分数为判别指标划分了采空区遗煤自燃危险区域;通过分析采空区遗煤空间分布规律及不同惰性气体的惰化特性,提出了综放工作面采空区复合惰化技术,即高位压注CO2和低位压注N2,并与单一气体惰化技术进行了对比研究。结果表明:复合惰化技术相较于单一气体惰化技术有着更好的防灭火效果;在工程应用中,各监测点CO体积分数在短时间内均降低到2.4×10^-5以下,压注惰气期间防灭火效果良好。     

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。     

快速石门揭煤技术在大众煤矿的应用

石门揭煤容易发生突出事故,其主要原因是岩层的透气性远远低于煤层的透气性,在煤层外部形成了一个"保护盖",导致煤层中保存了大量的高压瓦斯气体,另外石门揭煤作业瞬间大面积的暴漏煤体,导致应力失衡而引发突出。基于上述原因,提出穿层钻孔预抽煤层瓦斯和导硐揭煤法相结合的快速石门揭煤技术,并成功应用于大众矿13031下底板抽放辅助巷揭煤作业,揭煤周期较以前提高了近60 d,有效的缓解了工作面接替紧张的局面。     

铁箕山煤矿2号煤层自然发火标志气体及临界值确定

为更好地确定以CO为标志气体的煤层自然发火标志气体临界值，以便于防治矿井火灾，将铁箕山煤矿2号煤层4427工作面作为试验工作面，通过现场埋管监测，分析了采空区和工作面的标志气体分布规律。结果表明:随着推进距离增加，采空区内测定的CO浓度先上升，后开始下降一段，之后加速上升，总体变化趋势与自燃“三带”变化相似；在工作面上回风隅角CO浓度值最高，且回风流CO浓度波动较剧烈。以此为基础，通过进一步研究与计算，最终确定铁箕山煤矿2号煤层4427工作面各标志气体浓度临界值:采空区CO浓度临界值为140×10^-6，回风隅角CO浓度临界值为12×10^-6。     

煤矿瓦斯综合治理技术及应用研究

瓦斯是威胁矿井安全的重要因素之一。在对某煤层基本情况进行简要介绍的基础上,分析了煤层工作面瓦斯的主要来源有3个,即本煤层、邻近层和采空区,经计算发现煤层瓦斯涌出量为30.4 m³/min。基于瓦斯抽采技术对煤岩中聚集的瓦斯进行预抽采,防止煤矿开采时涌入工作面,对钻孔技术参数进行了详细的设计与介绍,总结了具体应用情况。对工作面上隅角采取吊挂风筒布、安装风水喷雾等特殊的通风管理措施。将设计的瓦斯综合治理技术方案应用到瓦斯突出煤层中,取得了较好的效果,实现了工作面瓦斯浓度的有效控制,完全能满足国家安全标准。     

临涣煤矿瓦斯防治技术研究

根据临涣煤矿六采区1061工作面的实际地质与开采技术条件,在综合分析和研究的基础上,制定了1061工作面回采期间的瓦斯治理技术方案,其方案总体架构是构建“风排瓦斯+综合抽采瓦斯（地面井+高位钻孔+上向拦截钻孔+采空区埋管）”技术体系。六采区瓦斯治理技术方案的实施,确保了六采区回采期间采掘工作面的瓦斯浓度在《煤矿安全规程》规定的临界指标内,实现了1061工作面的瓦斯治理目标,确保了安全生产。     

采煤工作面煤的突然压出机理初探

从地应力、瓦斯和煤体力学结构性质3方面对采煤工作面煤的突然压出机理进行了研究和探讨。通过分析采煤工作面应力、瓦斯压力分布规律,详细论述了煤体的破坏及失稳原理,并基于矿山压力和关键层理论重点分析了采煤工作面回采时煤的突然压出的原因及特点。     

煤矿井下CO来源辨识与浓度超限原因研究——以内蒙古串草圪旦煤矿为例

为准确辨识井下CO来源,查明CO异常涌出与浓度超限原因,更好指导煤矿安全生产工作。以内蒙古串草圪旦煤矿为研究实例,统计了该矿井下6103、6104和6106工作面1059个气样组分测试数据,分析了采煤工作面、密闭采空区CO浓度变化特征,确定了井下CO主、次要来源,探讨了地质因素、工程因素对CO浓度超限的影响。研究结果表明:所有统计气样中,CO与O₂浓度具有较好的负相关性,CO浓度超限主要在工作面上隅角、支架、密闭采空区等通风条件较差的位置;CO主要来源于煤炭开采氧化自燃,局部存在煤天然氧化次生CO;开采煤层埋藏浅、小型逆断层发育及煤变质程度低是CO浓度超限的地质原因;工作面长度过大,通风方式不合理是CO浓度超限的工程原因;地质与工程因素共同作用下,煤炭开采氧化自燃CO与天然次生CO叠加涌出,导致在风流速度低的位置CO积聚而引起井下CO浓度超限。     

高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯地质分级评价方法与实践

瓦斯灾害是制约我国煤矿安全生产的主要灾害类型,在当前煤炭精准开采背景下,如何在工作面尺度实现瓦斯地质分级评价与风险精准识别,成为保障高瓦斯矿井安全、高效生产的关键。韩城矿区位于鄂尔多斯盆地东南缘渭北石炭—二叠纪煤田,构造条件复杂,瓦斯含量高且瓦斯动力现象频发,但工作面尺度瓦斯地质及致灾风险缺乏精细研究,对实际生产指导性不足。基于此,本文立足韩城矿区瓦斯地质条件,基于适用性与可行性原则优选煤层埋深、厚度、煤体结构、构造变形、绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量共6个参数作为基本指标,厘定其分级评价阈值标准;基于多层次模糊数学评价原理,提出了包括评价参数体系确立与分级、隶属函数与权重确定、数学模型构建、地质成图与分区评价等流程的工作面瓦斯地质分级评价方法。在此基础上,以桑树坪矿4321回采工作面为例,对其进行网格剖分,耦合单因素地质指标计算瓦斯地质分级评价指数,结果显示该工作面瓦斯地质条件差异显著,可划分为Ⅰ型有利区、Ⅱ型相对有利区、Ⅲ型相对不利区和Ⅳ型不利区,分区结果与实际地质条件具有较好的一致性,煤层构造变形及煤体结构破碎是制约工作面安全回采的主要地质因素。建立的工作面多层次模糊数学瓦斯地质分级评价方法符合当前煤炭精准、安全开采的现实需求,对其他高瓦斯矿井和构造煤区瓦斯地质保障具有借鉴意义。     

采煤工作面采空区自然发火综合防治技术

为解决采煤工作面回采过程中采空区出现自然发火隐患,通过现场取煤样实验,确定煤自燃特性参数,并且确定以CO、C 2H 4气体为现场煤自燃标志性气体。分析了在高抽巷未及时垮落影响下的采空区煤自燃诱因及自燃征兆凸显过程,现场采用了以堵漏、降温、高抽巷降压控氧为主要手段的协同防控技术。对高抽巷内气样进行检测结果表明,回采工作面采空区的CO浓度得到了有效控制,确保了采煤工作面的安全回采。