“U+L”型通风超长工作面瓦斯与煤自燃复合灾害分布规律研究

针对"U+L"型通风超长工作面瓦斯与煤自燃复合灾害防治,以黄陵矿业公司205采煤工作面为例,模拟分析了采空区漏风规律、瓦斯浓度分布规律和氧浓度分布规律,通过束管监测验证了氧浓度分布。研究得出:进风侧采空区瓦斯和氧浓度场叠加形成的狭长"S"型区域和封闭联络巷是煤自燃诱发爆炸的重大风险区域,并提出相应防治建议。     

煤矿采空区瓦斯与煤自燃复合热动力灾害多场演化研究进展

我国是采空区复合热动力灾害最为严重的国家之一,探索采空区复合热动力灾害的演化规律对于灾害防治具有极其重要的意义。然而,目前对于复合热动力灾害各灾种间的耦合致灾机理、灾害演化规律、灾害信息探测与辨识等方面的认识尚不够深入,因此导致煤矿采空区复合热动力灾害的预防及治理尚缺乏有针对性的技术方法。基于此,探讨了我国采空区瓦斯与煤自燃复合热动力灾害发生的现状,分析了该领域的国内外最新研究进展,指出采空区瓦斯与煤自燃复合热动力灾害具有隐蔽性、耦合型、动态性、复杂性的主要特征,由此导致灾害表现出风险大、辨识难、预警难、防治难的特点。从国内外关于采空区复合热动力灾害多场演化规律的研究平台、多场耦合数学模型、气体体积分数场-温度场-风压场等多场耦合演化规律及其关键影响因素、灾害信息探测技术及采空区瓦斯与煤自燃复合热动力灾害的判别方法等角度,系统综述了采空区热动力灾害多场演化规律的最新进展。以此为基础,指出采空区复合热动力灾害亟需在多灾种间的互馈耦合作用机理、多场耦合动态演化规律、复合灾害的关键致灾因素及其临界指标、采空区复合灾害监测-预警-综合防控一体化理论与技术等方面展开进一步的深入研究与探索,研究结果将为采空区复合热动力灾害致灾机理和有效防治技术的研发提供参考。     

采空区瓦斯煤火耦合灾害伦理风险评估

针对高瓦斯易自燃煤层采空区瓦斯抽采与煤自燃防治相互矛盾、相互制约的特点；分析瓦斯煤火耦合灾害的致灾机理，确定了影响采空区瓦斯与煤自燃耦合灾害的主控因素，识别了现有瓦斯与煤自燃防治技术潜在的伦理风险，基于层次分析法建立了瓦斯煤火耦合灾害伦理风险评估模型；并在孔庄煤矿7436工作面进行了现场应用。结果表明：7436工作面回采期间发生煤自燃的权重为0.262 3，发生瓦斯灾害的权重为0.205 4，瓦斯煤火耦合灾害的发生权重为0.529，工作面回采期间应特别关注瓦斯煤火耦合灾害的发生，且在单独治理煤自燃灾害和瓦斯灾害时，煤自燃灾害发生的概率高于瓦斯灾害。     

被保护松软厚煤层工作面煤自燃危险性分析与防治技术

随着煤层开采深度逐渐增加，保护层开采成为有效降低被保护煤层瓦斯突出的关键方案，但易造成被保护煤层漏风严重，煤自燃危险性加剧。针对被保护煤层回采工作面采空区煤自燃综合防治问题，通过分析被保护煤层膨胀变形量、裂隙发育情况、采空区蓄热环境、层间立体漏风等危险扰动因素，确定了被保护煤层采空区煤自燃危险区域分布范围；现场采集工作面煤体，通过对煤体自燃产气与放热测试，获得了煤自燃特征参数；制定了自然发火多方位监控分级预警与立体化综合治理双重防治机制；采取了大规模灌浆封堵与凝胶充填密封由“整体”到“局部”的漏风封堵，及采空区危险区域预防性注氮与工作面联合均压防灭火“动静结合”的煤自燃防治措施。数值模拟分析及现场监测结果表明：被保护煤层采空区煤自燃得到有效抑制。     

采空区自燃诱发瓦斯灾害耦合致灾特性及防控技术

为研究综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害特征及危险区域,及时预防耦合灾害事故发生,研究了综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害形成条件及特征。以山西和顺天池矿井301工作面为例,提出并实施了采空区煤与瓦斯火灾害监测监控、高抽巷抽采瓦斯及灌浆防灭火等协同防治技术,保证了工作面安全开采。     

某矿工作面瓦斯与煤自燃灾害治理措施

采空区瓦斯与煤自燃灾害严重影响了矿井安全生产。通过研究某矿井生产技术条件,对其3507工作面的瓦斯涌出量进行了预测,数值模拟研究了Y型通风情况下的"三带"分布规律,并采用合理的防灭火和瓦斯治理技术措施有效地控制了瓦斯涌向工作面,抑制了采空区煤自燃,对于矿井防治瓦斯与煤自燃的复合灾害有一定的参考价值。     

煤与瓦斯突出灾害监控预警技术的应用

为了切实提升企业煤与瓦斯突出灾害的防治水准,为矿井生产提供安全优良的运行环境,企业应用现代计算机信息技术,采用信息化、自动化以及智能化的监测设备,完善灾害预警系统。煤与瓦斯灾害监控预警技术可以在线监测、实时分析以及智能控制矿井生产中的煤与瓦斯突出灾害,实现了精细化、规范化的管控。煤与瓦斯突出灾害预警系统可以全面智能地监测工作面的突出灾害,提升了矿井生产的安全水平,应用效果良好。     

下分层采空区瓦斯与煤自燃危险区域判定

为有效预防分层开采时回采期间采空区及上覆岩层瓦斯与煤自燃灾害问题,以数值模拟为主要手段,建立以鹿洼煤矿4301 (2)工作面参数为基础的氧气消耗和瓦斯扩散数学模型,以上下隅角埋管检测数据为辅,建立4301 (2)采空区瓦斯与煤自燃指标气体检测体系,对采空区瓦斯与氧气浓度实施可视化监控,研究鹿洼煤矿4301煤层上覆采空区瓦斯赋存情况。确定了分层开采时下分层采空区危险区域,为工作面灾害防治提供了支持,同时也为下一步有效采取煤自燃与瓦斯防治技术措施提供了依据。     

采空区瓦斯与煤自燃共生灾害的实测分析与研究

为有效防治高瓦斯、易自燃煤层综采工作面采空区瓦斯与煤自燃共生灾害,以111811综采面为背景,通过现场实测和数值分析,研究得出了采空区瓦斯浓度和自燃氧化气体浓度的分布规律。现场实际应用注氮防灭火效果良好,有效抑制了煤炭自燃,消除了瓦斯与煤自燃共生致灾的可能性,保障了安全开采。     

煤自燃进程精细划分方法及其智能监测预警——煤火精准防控技术变革

为提升煤自燃火灾风险隐患的智能化防控能力和水平，实现煤自燃指标数据近场实时采集、智能分析与精准预警。通过采集多个矿区新鲜煤样，采用煤自燃程序升温试验、自然发火试验等手段，测定煤自然发火特征参数。结合煤自燃机理细化指标曲线特征点位，构建了I类容易自燃煤层分级预警模型，确定相关预警指标及阈值。设计研发ZDC7型矿井火灾智能监测预警系统，主要包括矿用本安型多参数无线传感器(GD7)、矿用本安型无线监测主机(ZDC7-Z)、智能管控软件平台等。矿用多参数传感器能够独立近场采集数据(CO,CH₄,CO₂,O₂,H₂S,温湿度和压差等),利用监测主机采用的带状受限空间能量有效的容错拓扑控制技术与开放无线感知网络协议标准，确保ZDC7系统便捷地融入煤矿井下工业环网，同时有效、稳定地保障数据信息传输至多终端(手机APP、地面工控机、井下交互界面等)。智能管控软件平台内嵌智能分析预警模块，能够结合深度学习和多元回归分析等理论以实现多源信息融合自处理，智能分析火灾预警级别和煤自燃异常区域态势预测，并根据监测信息的预处理...     

州景煤矿5304工作面煤柱自燃特性及防治

为了及时处理州景煤矿5304工作面煤柱自燃灾害，测试了州景煤矿5304工作面煤自燃标志性气体，确定了5304工作面煤自燃指标气体为CO，并提出了采空区注浆和复合喷涂材料相结合的综合防灭火技术，同时使用综合防灭火技术对5304工作面窄煤柱自燃进行防治。结果表明:采空区内氧气和一氧化碳浓度迅速降低，回风巷内温度恢复正常值，煤柱自燃情况得到了抑制。采空区注浆技术与顶板喷涂复合材料技术的相互结合应用为类似煤层的自然发火防治提供了一种新的技术方案。     

煤与瓦斯共生灾害现状研究

为了分析煤与瓦斯共生灾害研究现状，介绍了共生灾害特性及耦合关系的研究进展，揭示了共生灾害机理及防治方法，根据目前现状提出了研究存在的不足及展望。研究结果表明，共生灾害多物理场耦合关系复杂、灾害趋势明显，但目前共生灾害研究存在实验研究针对性不强、未考虑全面漏风场优化机制、缺少共生灾害风险识别模型及预警机制、防控体系较弱等弊端。在研究中应加强实验的侧重性，在工程实践中进一步优化漏风场，并构建瓦斯与煤自燃共生灾害风险辨识与风险判别指标体系，建立共生灾害风险识别模型及预警机制，降低共生灾害频率及后果。研究可为共生灾害防治提供理论指导。     

分布式温度监测系统在煤自燃预警中的应用

综采放顶煤工艺开采的易自燃煤层具有推进速度相对较慢,采空区一次冒落空间大,整体漏风严重,浮煤遗留多等特点,易造成煤自燃灾害发生。为有效实现开采过程中煤自燃监测,提高煤自燃预警效果,研制出XD-JX-T001型分布式温度监测预警系统,进行柴家沟煤矿42223工作面现场应用。通过对初采阶段、回采期间、末采及回撤期间温度与CO监测数据分析,得出了XD-JX-T001型分布式温度监测预警系统能够实现采空区温度连续监测、且定位准确、可靠性强,对煤自然发火状态能做到精准辨识。     

瓦斯压力在线监测技术在揭煤巷的应用研究

有效监测预警是煤矿瓦斯突出灾害防治的重要环节,我国大多数煤矿主要采用不连续的直接指标法和连续的间接指标法对瓦斯突出灾害进行监测预警,现场缺少瓦斯突出灾害连续直接监测技术。为了获得揭煤巷煤层瓦斯抽放过程中的瓦斯压力变化特征,设计了以连续监测、直接监测为核心的煤矿瓦斯突出灾害实时监测预警系统,采用分区布置多测点实时监测方法,验证了该系统的可靠性和监测数据的准确性,获得了瓦斯压力与抽放时间关系规律。研究表明:煤层瓦斯压力变化与抽放时间、瓦斯解吸状态相关,随着抽放时间延长,煤层瓦斯压力总体上呈降低趋势;随着瓦斯解吸量的增加,煤层瓦斯压力总体上呈升高趋势;随着抽放时间延长,抽放区域瓦斯压力为0.07~0.20 MPa,已低于突出临界值0.74 MPa,验证了煤层瓦斯抽放时间是防治瓦斯突出灾害的重要指标。研究可为煤矿瓦斯突出灾害有效监测预警和防治提供理论基础和技术手段。     

近距离煤层综采工作面均压防灭火技术应用研究

为解决近距离煤层开采过程中上层采空区遗煤自燃导致工作面回风隅角和回风流中CO超限的问题，采用联合均压防灭火技术，通过增大进、回风巷风阻，减小两巷压差的方式，减少气体交换，抑制了上部采空区CO的逸出，同时配合注氮、堵漏和地面塌陷坑回填等综合防火技术，从源头治理了上部采空区自燃隐患，保证回采工作面的安全生产。     

千米高突矿井多煤层开采绿色集成技术研究与应用

为了解决突出矿井深部开采煤层瓦斯含量大、突出危险性高，保护层开采产生大量矸石升井后造成环境污染和薄煤筛分，邻近多煤层回采后采空区相透连通防灭火等问题，平煤股份十二矿针对多煤层协同开采中瓦斯动力灾害机理、煤矸分离技术以及采空区自然发火规律展开研究，摸索出一套多煤层开采绿色集成技术:通过优先开采最上层的无突出危险的极薄煤层，联合针管抽采技术，达到邻近开采下部多煤层的区域消突。匹配井下实现煤矸分离、分选、分类利用的绿色技术和阻化回填防灭火技术，在实现瓦斯治理的同时，解决大量矸石环保利用问题，并且实施阻化回填工艺最终实现千米高突矿井临近煤层安全高效绿色开采。     

综合防灭火技术在易自然发火工作面中的研究与应用

在煤炭开采过程中，采空区遗留浮煤；再加上采空区冒落空间高及工作面供风和地面塌陷形成的裂缝，漏风情况较为严重，同时由于是大采高工作面，其上、下隅角的巷帮处不易塌实，易形成漏风通道，遗煤发火的次数和危害程度随之增加，容易造成采空区遗煤自燃，严重影响着煤矿的安全生产。对浅埋深综采工作面采取了经济合理、技术可行的综合防灭火方案，同时也优化了相关措施的系数，确保了职工生命安全，促进了企业安全发展。     

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。     

深井自燃煤层注复合惰气防灭火技术研究

唐口煤矿5306工作面在停采撤面期间采空区内部极易发生遗煤自燃,常规防火成本高,因此,提出采用复合惰化气体用于采空区遗煤的防治工作。结果表明:采用复合惰化气体后采空区遗煤自燃得到有效防治,同时其防火成本也得到了极大的降低。