综放工作面采空区氮气防火合理工艺参数的选择

根据国内外综放工作面采空区氮气防火技术的应用实践，确定了综放工作面采空区氮气防火合理工艺参数，对提高综放工作面采空区氮气防火效果和推进放顶煤综采在我国煤矿中的发展具有重要意义。     

综采支架对采空区流场的影响

综采机械化推进速度快,容易使综采支架顶部、上隅角等处瓦斯超限,综放采空区冒落空间大、遗煤多、漏风量较小,也容易造成采空区遗煤自燃.综采支架的存在,影响工作面向采空区漏风.因此利用Fluent软件,对存在与不存在综采支架两种情况下采空区漏风流场进行了数值模拟.结果表明,没有综采支架和有综采支架情况下采空区的漏风量、漏风风速分布和自燃三带的位置和宽度有很大差别.有综采支架时,工作面向采空区的漏风量较小,致使采空区的风流速度很小,自燃带靠近工作面.为了得到接近实际采空区的风流流动规律,解算采空区流场时需要考虑综采支架的影响.     

易自燃特厚煤层综放面防(灭)火技术探析

义马煤业集团耿村煤矿13210综放面煤层厚度大,自然发火期短,开采期间井下多次发现浓烟,有时伴有明火.耿村煤矿冲击地压较大,使得顶板处煤体较为破碎,且使采空区漏风裂隙发育,漏风严重.13210综放面面临严峻的安全挑战.为避免综放面发火,实施了采空区注浆、注凝胶、上下隅角密闭封堵、进回风巷超前施工防火钻孔注浆防火、注水防火、下隅角埋管注氮、束管监测及温度检测系统等综合防(灭)火措施,有效遏制了采空区自然发火,改善了井下安全生产环境.     

综放面采空区遗煤自然发火过程动态数值模拟

通过对影响煤炭自燃因素的分析，建立了采空区内遗煤自燃过程数学模型，可随时预测不同漏风强度和不同推进速度的条件下，采空区遗煤自然发火的危险性．在计算机上对徐庄矿7235综放面采空区遗煤自燃过程中，氧化时间、工作面推进速度、遗煤厚度对煤温的影响进行了模拟，预报了在回采过程中采空区遗煤不自燃，而撤支架过程中确可能发生煤炭自燃，预报结果与实际相符。     

综放面采空区矿压特征与漏风形态

分析了综采放顶煤工作面采空区岩体碎胀特征，着重讨论了采空区内各分区漏风形态和范围以及由此引起的遗煤自燃特性和上隅角瓦斯超限问题。     

三相泡沫对综放面采空区漏风的影响规律

为研究综放面上隅角埋管注三相泡沫时采空区漏风风流的变化规律,采用FLUENT软件进行模拟分析.模拟结果表明,当综放面倾角分别为0°,10°,30°时,三相泡沫在采空区沿工作面倾斜方向的扩散范围分别达到20～30,50～100,100～150m,大大地减少了采空区的漏风风量;同时,采空区氧化带带宽分别缩减为10～20,10～15,5～10m,模拟结果表明三相泡沫能有效地防治采空区的煤炭自燃.以新集二矿1606工作面为例,注三相泡沫后,采空区氧化带带宽由60m缩减为15m以内,漏风风量由原来的约200m3/min减少到约25m3/min,以此为依据制定的防灭火方案取得了很好的效果,表明了模拟结果跟现场实际基本吻合.     

综放面底板采动应力场的矿压显现规律

综采放顶煤开采一次采出厚度与覆岩运动范围成倍增加,采动应力大．以井下实测资料为依据,研究了综放面底板采动应力场对跨采巷道的作用,揭示了综放面底板采动应力场的基本特征及其跨采巷道矿山压力显现规律．     

高产高效综采放顶煤工作面人－机－环境系统可靠性

本文从综采放顶煤工作面人－机－环境系统入手，阐述了人－机－环境系统的故障机理和系统运行机制，探讨了人－环境系统模糊可靠性计算方法及综采放顶煤综机设备系统的可靠性。最后，以潞安矿务局王庄煤矿６１１１工作面为例，对其进行了可靠性计算和评价。     

梅河三井放顶煤综采覆岩破坏观测成果分析

本文针对梅河三井1107放顶煤综采区地质采矿条件．在采区开采后获得的实际观测资料基础上．进行理论分析．得到了综放采区冒落裂缝带最大高度的计算公式。     

“孤岛”综采放顶煤工作面矿压预测预报

在现场实测的基础睬用灰色等维拓扑方法对国内首例四面为采空区的“孤岛”综采放顶煤工作面的矿压显现进行了近、中期预测预报，取得了理想的效果，保障了“孤岛”综放工作面的安全开采。     

采空区漏风机理与防治对策研究

介绍了在采空区漏风分布研究中提出的Ｕ形漏风通道概念．经计算机模拟得出新的、更符合实际的采空区漏风分布规律，并依此制定了有效的防治技术措施．通过试验应用取得了防止采空区遗煤自燃的最佳成果，创造出了很好的经济效益与社会效益．     

CFD simulation of spontaneous coal combustion in irregular patterns of goaf with multiple points of leaking air

Based on the non-linear air leakage seepage equation for an anisotropic porous medium, on the seepage diffusion equation of multicomponent gas and on the seepage synthetic heat transfer equation of a porous medium, the numerical model for field flow problems of irregular patterns of a goaf with multiple points of leaking air is established and simultaneously solved by the upwind mode finite element method (G3 computer program). According to the complexity of irregular patterns of a goaf with multiple points of leaking air, the flow pattern in a large area of such a goaf and the variation in gases of methane, oxygen and CO and in temperature are theoretically described. In the calculation, the goaf is regarded as a caving anisotropic medium and the coupling effect of methane effusion on spontaneous combustion is considered. The simulation results agree well with practical experience. In addition, the spontaneous combustion process is also simulated, indicating that 1) the spontaneous combustion often takes place near the area where fresh air leaks in and 2) the fire sources can be classified into static and dynamic zones. Therefore, in practical fire preventing and extinguishing, we should clearly distinguish the upstream air leaking points from the downstream ones in order to take proper measures for leakage stopping.     

Y型通风采空区瓦斯流场数值模拟研究

为了找出Y型通风工作面采空区中瓦斯流场的分布规律,为采空区瓦斯治理提供理论依据,应用流体力学模拟软件Fluent对两进一回Y型通风工作面采空区流场、瓦斯浓度场的分布进行了模拟研究,得到采空区瓦斯流动及浓度分布规律为：沿走向向采空区深部瓦斯浓度逐渐增大,沿倾向从下向上瓦斯浓度逐渐增大,沿空留巷的末端是能位的最低点,漏风向沿空留巷末端方向流动,可以解决上隅角瓦斯积聚问题。     

Numerical Simulation Study of Goaf Methane Drainage and Spontaneous Combustion Coupling

In order to study the coupling problem between methane drainage and spontaneous combustion of residual coal in the collapsed zone after mining ignitable coal seams with high methane, we have analyzed the effects of different methane drainage modes on spontaneous combustion of residual coal through numerical simulation.The results show that deep and large flux methane drainage modes increases the air leakage from work faces to the goaf and formed new spontaneous combustion zones induced by drainage near vents, which increases the risk of self-ignition of coal-reducing the self-ignition period and enlarging the scale of self-ignition.The spontaneous upstream combustion oxidation of the main fire zone can be suppressed when both drainage and nitrogen injection were adopted.Our research results provide an effective technical measure and theoretical basis to determine the best methane drainage scheme and drainage parameters.     

简放工作面供风量与采空区遗煤自燃危险性研究

针对地方煤矿易自燃厚煤层简易放顶煤开采推进速度低的现实条件,本文在分析不同氧浓度条件下煤的耗氧速度、采空区煤氧化自燃三带及其与采空区漏风量关系基础上,研究了工作面供风量与漏风量及其采空区氧化带宽度的关系,研究结果为厚煤层简放开采工作面的合理供风量及防治煤炭自燃措施应用提供了技术依据.     

自燃采空区注氮过程标志性气体分布特征研究

在高瓦斯自燃煤层采空区采取高抽加尾巷排放瓦斯的立体抽放方式时,为避免采空区发生自燃,对采空区进行注N2防火．以华晋焦煤有限责任公司沙曲矿15201工作面为例,在确定采空区自燃三带划分标准的基础上,通过埋管测试方法,研究采空区注N2前后采空区N2和O2分布状态,以及采空区N2运移规律．结果表明,注N2后,注入N2与采空区原有气体混合,气体在采空区漏风压与注N2压力共同作用下运移．N2影响区内O2体积分数下降,氧化带范围缩小,降低了工作面自燃的危险程度．为工作面优化注N2参数和提高注N2防灭火效果提供了参考．     

高瓦斯工作面带尾巷的“U”型通风系统最佳横川间距的研究

针对沿工作面向尾巷横川连续漏风的特点，运用计算机程序（Ｃ—语言），给出限定条件下常微分方程的数值解，找到沿工作面漏风的分布规律及漏风中瓦斯浓度的变化规律，得到横川距工作面垂距与横川中瓦斯浓度的变化规律，给出了寻找最佳横川间距的途径。     

采空区开区移动瓦斯抽放的数值模拟

针对我国高瓦斯矿井采空区瓦斯抽放的现状，强调了在工作面后方“边采边抽”的开区移动瓦斯抽放方法，以提高资源回收减少大气污染与瓦斯治理的双重效益．建立了非均质采空区瓦斯渗流--扩散的数值模型，模拟了瓦斯在采空区中的涌出、分布及积聚的流体力学原理．模拟表明，抽放流量与采空区瓦斯涌出量和抽放瓦斯浓度均呈显的反比关系，且抽放的纯瓦斯量基本保持恒定，结论与采空区瓦斯持续稳定释放的客观性完全一致；抽放口位置越深入采空区，瓦斯绝对涌出量略有降低，抽放浓度越高．由此确定了抽放口的最佳位置和抽放流量．结合实例，利用联络巷进行瓦斯抽放，可获得高于40％浓度的瓦斯，理论抽放效率在70％以上，若配合以漏风导流，可彻底抑制瓦斯涌入工作面，并降低配风量。     

采空区氧化带位置与注氮效果的数值模拟

为了对采空区易自燃危险区域进行划分,利用CFD方法对采空区氧气和漏风的静态分布、温度动态升温过程以及注氮下的氧气分布变化趋势进行了数值模拟.结果表明,"U"型通风工作面采空区的氧气分布在进风侧较回风侧更集中,易自燃危险区域主要位于进风侧氧气富集区域,范围大小从进风侧向回风侧递减;在氧化带略靠前的位置注氮,可以最大程度使氧气重新分布,防火效果较其他位置更显著.