深井高地温煤层回采工作面防火技术研究

针对朱集西煤矿 11501 工作面高地温、高地压的特点,分析了 11-2 煤的自燃特性以及采空区自燃“三带”分布规律,得出 11-2 煤应以 CO,C₂H₄,C₂H₂作为标志性气体;采空区进风侧氧化带范围为 32～96 m,中部氧化带范围为 26.4～62 m,回风侧氧化带范围为 28.4～91 m。 根据煤自燃特性以及采空区自燃“三带”分布规律,制定了工作面回采期间防灭火技术方案,即加强气体监测,进、回风隅角端头设挡风墙控制漏风,进风侧预埋注氮管路,高抽巷布置灌浆钻孔等防灭火措施。 结果表明,采用上述措施后,正常回采期间,采空区内 CO 浓度最大为 13×10^-6;过断层期间,采空区内 CO 浓度最大为 10×10^-6,有效地防治了采空区遗煤自燃,保证了工作面的安全回采。     

超长综采工作面撤架期间煤自燃预测及防控技术研究

为治理济宁二号井9303超长综采工作面撤架周期长、采空区遗煤量大、存在漏风等问题导致的采空区煤自燃,基于数学建模、程序升温试验、现场原位监测相结合的方式,研究了适合超长工作面撤架期间煤自燃预测与防控一体的综合防治技术。根据已有的对推采期间上隅角CO预测研究与现场条件推演停采撤架期间上隅角CO浓度数学模型;通过程序升温-色谱分析试验获得采空区遗煤氧化升温过程中CO与C_2H_4的生成规律;依据煤自燃危险区域判定理论对采空区自燃"三带"分布进行现场观测,通过上隅角CO浓度预测数学模型、采空区束管监测数据以及工作面参数计算得到上隅角CO预测浓度,判断采空区遗煤自然发火危险性;最后结合预测结果、工作面发火特点以及煤自燃防治工作经验,提出封堵减漏、惰化降温等防控措施。结果表明:遗煤氧化升温的临界温度为60～80℃、干裂温度为110～130℃、采空区遗煤氧化升温标志气体随温度变化呈类指数增长;常温、临界温度、干裂温度三个特征温度对应的上隅角CO体积分数预测范围分别为:≤36.30×10~(-6)、(410.02～1 758.05)×10~(-6)、(12 264.33～38 197.95)×10~(-6);通过上隅角CO浓度预测与现场监测值对比分析,成功预测了停采撤架期间采空区煤自燃程度,所提出的针对性防控措施成功消除了煤自燃隐患,保证了撤架工作的顺利进行。     

工作面回撤期间封闭和注液氮防灭火技术

针对羊场湾煤矿Y252防灭火措施巷开采的2号煤层回撤期间采空区煤炭自燃问题,采用工作面封闭和注液氮的方法,对羊场湾煤矿Y252工作面回撤期间进行防灭火研究.结果表明:经过封闭和注液氮,CO体积分数从0.008％降至0.002％,乙烯体积分数由0.002％降低至0,温度由注液氮前的29℃下降至25℃,说明通过向采空区内注液氮能很快消灭采空区内的高温点,有效抑制采空区内的遗煤氧化,防灭火效果显著.     

阳城煤矿3301综放工作面初采期间防灭火实践

为防治阳城煤矿3301综放工作面初采期间由于推进速度慢、采空区遗煤多和漏风严重等导致的采空区自燃,结合矿井实际,提出了加快工作面推进速度、调整工作面风量、减少漏风、注胶、注惰性气体和喷洒阻化剂等综合治理措施。结果表明:采取综合治理措施后,3301综放面回风流中CO体积分数由治理前最高的501.25×10-6降低至17×10-6,保证了该工作面初采期间的安全回采。     

近距离煤层群开采沿空留巷工作面防灭火技术研究

针对3506综采工作面沿空留巷期间采空区遗煤自然发火危险性大的问题，结合现场情况制定以减少漏风、注氮、灌浆以及强化监测为主的防灭火技术措施，并进行工程应用。通过留巷段缝隙封堵及喷浆、地面漏风裂隙封堵以及采面上下端头砌筑挡墙等方式减少采空区内漏风量；回采期间综合人工监测、安全监控系统以及束管监测等方式实现采空区遗煤自然发火预警；当有自然发火征兆时即快速进行注氮、灌浆。现场应用后，3506综采工作面回采期间回风流中CO体积分数最高控制在10×10^-6以内，采空区遗煤自然发火问题得以较好解决，采用的防灭火技术措施可为采面煤炭安全高效回采创造良好条件。     

综放工作面停采期间防灭火技术研究与应用

潞宁煤业侏2煤为Ⅱ级自燃煤层,为保证22116综放工作面撤架期间的稳定,采用氧气体积分数法划分了采空区自燃的“三带”,防灭火的重点为停采线后方170 m范围内的散热带和氧化带。通过采取以采空区封闭、两巷注浆和采空区持续注氮为主的综合防灭火措施,22116工作面支架回撤期间,未监测到采空区遗煤的自然发火征兆,取得了较好的效果,实现了工作面的安全顺利回撤。     

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。     

综放工作面过断层期间防灭火综合技术应用

以梁宝寺煤矿3309综放工作面过断层期间采空区煤自燃防治为例,分析了过断层期间煤易自燃的原因,结合该矿井实际情况,提出了调整工作面风量、施工高位灭火钻孔灌浆、喷浆堵漏、采空区注氮的综合治理措施。结果表明:此措施的应用使3309综放工作面进风隅角CO体积分数由治理前的656×10-6降低到17×10-6以下,保证了该工作面在过断层期间的安全生产,为易燃厚煤层综放工作面过断层期间的采空区防灭火提供了可借鉴的技术经验。     

8101综放工作面搬家期间防灭火技术实践

8101综放工作面在搬家期间CO浓度过高,可能发生采空区煤自燃危险。根据工作面漏风情况、地质条件,分析了CO超限原因,采用采空区自然发火预测预报技术,采空区注氮惰化技术,工作面上下端头封堵、喷洒阻化剂、凝胶及工作面采用倒回风均压通风方式等技术措施,有效地降低煤氧复合氧化能力,杜绝采空区遗煤自燃灾害的发生,保证工作面在搬家期间的安全。     

毕节某矿凝胶防灭火技术实践

为了更加有效防止采空区遗煤自燃,保障采煤工作面安全回采,在某煤矿1072综采工作面采用了注凝胶技术防止采空区火灾。现场使用注凝胶技术后,连续实测得采空区一氧化碳浓度由注胶前的10×10~(-6)下降到注胶后的4×10~(-6)(CO主要来源于遗煤氧化),下降趋势明显;采空区中离工作面越远的区域CO浓度越低。凝胶覆盖遗煤使其不再与氧气接触氧化,有效地阻止了采空区遗煤的自燃。这充分表明:采用的凝胶防灭火技术在1072工作面的实践是切实可行的,为采煤工作面的安全回采提供了安全保障。     

工作面两巷松动圈高体积分数CO来源分析

为了深入研究工作面两巷松动圈高体积分数CO来源规律,科学制定预防两巷防灭火技术措施,分别考察上覆采空区、相邻采空区以及本工作面随着工作面回采CO变化情况。结果表明:随着工作面回采,上覆采空区和邻近采空区未发现高体积分数CO,而本层观测钻孔内发现了高体积分数CO,证明了开采过程中两巷道未采取全断面喷浆处理,在地应力作用条件下,松动圈内裂隙煤体低温氧化时间长,破碎煤体发生低温氧化氧化所致,且运输巷侧比回风巷的松动圈更易发生自然氧化反应。     

低变质易自燃煤层工作面CO治理新技术

针对低变质煤的自燃氧化特性,在分析低变质易自燃煤层工作面CO来源及分布运移规律的基础上,提出低变质易自燃煤层工作面CO治理技术思路,即从减少煤氧接触、减少煤分子上含氧官能团数量和控制煤体温度3个方面进行治理。根据治理思路,采用采空区冷氮降温惰化遗煤、架后喷洒CO复合抑制剂及全断面架后喷洒阻化剂措施来抑制采空区遗煤及架后区域破碎煤体产生CO。结果表明：工作面采取CO治理措施后,回风隅角、采空区及回风流CO浓度均有明显程度降低,回风隅角CO浓度由治理前平均42×10^-6降低至治理后的20×10^-6,采空区CO浓度由68×10^-6降低至32×10^-6。     

综放工作面停采撤架期间综合防灭火技术研究

针对秦源煤矿S205综放工作面在停采撤架期间出现CO浓度超限,可能发生采空区遗煤自燃的问题,从工作面地质构造、遗煤量、漏风等方面分析了回风流CO浓度超限的原因,并针对该工作面的实际情况和各种防灭火技术的特点,按照尽快减少采空区漏风、降低采空区氧浓度、消除高温点的原则,采取了以局部通风、高位钻孔注浆和架前钻孔注高分子胶体为主的综合防灭火技术,使回风流CO体积分数降到了24×10-6以下,保证了工作面支架的安全撤出。     

深井高地温孤岛工作面防灭火综合治理技术应用研究

深井高地温易导致煤层自然发火,朱集西煤矿11401工作面为深井孤岛工作面,为预防主采11-2煤及上覆11-3煤冒落进入采空区后氧化自燃,通过分析高地温对回采工作面煤层自燃特性、自燃环境的影响,梳理出造成采空区遗煤氧化的主要因素。针对11401工作面采空区环境和条件,在11401顶抽巷未施工到位的前提下,通过采取系统布点进行预测预报分析、顶板弱化、隅角封堵、切眼及两巷预埋防灭火管路灌浆覆盖、注氮惰化、架间撒浆、两巷钻场施工高位防火钻孔劈头灌浆等综合防灭火措施,降低了在工作面初采、过FD35断层期间高地温对采空区遗煤供氧、蓄热等的影响,延长了采空区遗煤的自然发火期,有效地防止了采空区防火标志性气体出现异常,保障了工作面稳定、安全生产。     

千米深井超长工作面过断层期间防灭火技术

针对口孜东矿111303工作面过断层期间因推进速度慢、浮煤堆积多且空间大、动力灾害频繁引起的采空区遗煤自燃严重的问题。在减少工作面风量、降低工作面的抽采负压及强化防火监测监控的基础上,对采空区实行连续注氮,增加高温隐患点的灌浆次数,对工作面架间埋管注液体CO2,着重对易自燃区域定点注浆、注水、充填瑞米材料,各项技术相互配合、相互补充。通过对工作面上隅角、工作面高抽巷及工作面重点区域CO情况进行分析,得知遗煤自燃已经得到很好的控制,各项监测指标也在合理范围内,有效保证了111303工作面过断层期间安全回采。     

沁裕煤矿综采工作面综合防灭火技术研究

为实现沁裕煤矿15号易燃煤层工作面的安全回采,以15103工作面为例,提出采空区遗煤自燃综合防治技术,设计增大高抽巷抽采流量、埋管灌注黄泥浆、封堵上下隅角、喷洒阻燃剂等作为日常防火措施,注氮系统作为采空区灭火措施,应用期间束管监测结果表明,设计的综合防灭火措施能够抑制采空区遗煤的氧化反应,防止采空区自燃现象的发生,实现了工作面的安全高效生产。     

U+L通风下采空区漏风规律及气体体积分数分布研究

针对酸刺沟煤矿U+L通风条件下漏风复杂且上隅角O_2体积分数偏低、有害气体体积分数偏高的问题,通过现场试验及数值模拟,对采空区漏风规律及气体体积分数分布进行研究,并提出一种新式密闭封堵措施。结果表明:采空区联络巷密闭漏风导致相邻采空区有害气体通过密闭裂隙漏入回采工作面采空区,且受回采工作面遗煤氧化及原煤CO_2解吸影响,回风隅角O_2体积分数偏低,CO_2和N_2体积分数偏高;回风隅角O_2体积分数与联络巷密闭距工作面距离成正比,CO_2和N_2体积分数与联络巷密闭距工作面距离成反比;采取密闭封堵措施后,上隅角CO_2体积分数降到0.25%以下,O_2体积分数提高到16%以上;现场试验及数值模拟得到的采空区"三带"范围基本一致,氧化带范围为7～110 m,确定采煤机割煤速度不得小于2.13 m/d。     

易自燃煤层低推进度综放工作面采空区自燃防治技术

基于采空区遗煤发火原因及低推进度条件下综放面采空区煤自燃危险区域的分析,制订并实施了控制漏风、阻化两巷顶煤、压注泥浆、压注凝胶、压注氮气等采空区综合防灭火技术措施,减小了氧化升温带的区间宽度及工作面上隅角CO浓度,实现了低推进度下工作面采空区自燃的有效防治。现场的运用结果表明,采取的措施符合实际且富有成效。     

下分层采煤工作面回撤期间自然发火防治技术

为治理下分层采煤工作面回撤过程中由于遗煤二次氧化、漏风等问题导致的工作面自然发火,以北马坊煤矿2134下分层采煤工作面为研究对象,分析其回撤期间CO浓度异常的原因是2114上分层工作面采空区遗煤氧化升温,发生CO涌出。通过采取工作面正压通风、上分层采空区注浆、架后钻孔注高分子胶体防灭火材料等综合防灭火技术,抑制了自然氧化升温过程的发展,使CO体积分数下降至100×10-6以下,并保持稳定。     

自燃煤层放顶煤开采采空区“三带”划分研究

针对采空区遗煤氧化升温导致火灾现象，采用现场实测方法，研究采空区O₂、CO、CH₄浓度以及温度变化特征，结合遗煤氧化升温特性，对采空区发火趋势进行了预测。研究结果表明：当工作面推进超过80 m时，煤体已经充分压实，氧气浓度降低制约遗煤氧化升温反应，采空区进入窒息带，CO浓度稳定在18×10^-6;CH₄浓度变化随推进距离呈现连续增长趋势，略有下降后逐渐稳定，由工作面中部向两侧巷道纵向递减，最大CH₄浓度为1.15%;采空区各测点达到温度峰值呈现滞后性，工作面中部测点温度出现峰值时间早于回风巷早于进风巷，最高温度不超过21.2℃;采用氧浓度指标法确定氧化升温带为42.8 m,工作面最小安全推进速度0.658 m/d,在正常回采期间不会发生遗煤自燃现象。