注氮对采空区瓦斯浓度分布的影响

<正> 一、引言 高沼气矿井在采用综采放顶煤开采厚及特厚煤层时,放落的顶煤将释放大量的瓦斯,造成采空区大量的高浓度瓦斯积聚。采空区涌出的瓦斯受风流机械扩散作用的影响向工作面上隅角及综采支架顶部运移。尤其在采空区注氮防火中,由于注氮改变了采空区内的瓦斯分布状态,采空区瓦斯可能涌入工作面风流中致使瓦斯浓度超限,影响采空区注氮防火效果。为了有效地治理工作面瓦斯,提高采空区注氮防火效果,必须研究在注氮条件下采空区     

注氮对综放面采空区内氧的浓度和“三带”宽度的影响

介绍了徐庄煤矿7235综放面开采中,采用埋管注氮方式向采空区注氮,防止采空区遗煤氧化自燃。在采空区预埋束管,测量在注氮与不注氮的情况下各测点氧气浓度的变化情况,以及对采空区“三带”宽度的影响,为确定合理的注氮工艺和提高注氮效果提供了科学的指导。     

综采放顶煤工作面采空区注氮防灭火工艺的实践

阐述了综采放顶煤工作面采空区"三带"的分布规律,分析了采空区自然发火的主要原因,详细论述了综采放顶煤工作面采空区注氮防灭火工艺以及无煤柱开采条件下旁路式注氮防灭火工艺。     

注氮对综放面采空区内O_2的浓度和“三带”宽度的影响

介绍了徐庄煤矿7235综放面开采中,采用埋管注氮方式向空区注氮,防止采空区遗煤氧化自燃。在采空区预埋束管,测量在注氮与不注氮的情况下各测点氧气浓度的变化情况,以及对采空区“三带”宽度的影响,为确定合理的注氮工艺和提高注氮效果提供了科学的指导。     

综放工作面钻孔注氮防灭火技术

为了解决铁北煤矿新二采区左二片综放工作面设备回撤期间工作面局部架间出现自然发火征兆的问题,提出了以工作面施工注氮钻孔,进行采空区注氮为主,沙墙封堵为辅的综合防治自然发火的措施,结果表明采空区注氮这一方法有效抑制了综放工作面回撤期间采空区自然发火,取得了较好的效果。     

综放面采空区注氮防火的数值模拟与参数确定

在进风侧向采空区注氮是目前采空区防火最有效的措施之一。运用Fluent软件结合屯留煤矿N2105综放工作面建立了采空区多孔介质模型,在不同注氮量和注氮位置条件下,通过对注氮后氧气浓度场的数值模拟,得出采空区自燃"三带"与氧化自燃带宽度的变化规律,同时结合理论计算,确定了N2105综放工作面采空区的最佳注氮流量和注氮位置,提供了一种优于传统理论计算确定采空区注氮参数的有效方法。     

某矿2306工作面采空区遗煤自燃及瓦斯灾害治理方案

为排除某矿2306工作面采空区遗煤自燃对该工作面的威胁,提出了采空区注氮及瓦斯抽放相结合的技术方案对采空区氧气及瓦斯浓度进行稀释,并根据工作面实际情况对钻孔布置方案进行了设计。结合Fluent数值模拟分析方法,对该方案的实施效果进行了讨论。结果表明:采空区注氮与瓦斯抽放相结合的技术方案,可使得采空区内大部分区域的氧气浓度降至10%以下,瓦斯浓度降至9%以下,对于采空区遗煤自燃及瓦斯异常涌出的防治效果优于单独进行瓦斯抽放或注氮。     

综放工作面连续低温注氮防火技术应用

沙吉海煤矿综放工作面采用注氮、注浆、喷洒阻化剂方法综合防火效果不明显,工作面回风隅角一氧化碳浓度较高。通过增设氮气制冷设备,在工作面进风顺槽铺设注氮管,注氮释放口设在采空区氧化带内,间距20～63.6 m,连续压注低温氮气置换氧气,降低采空区温度,取得了良好的采空区防火效果。     

基于CFD技术优化综放工作面采空区注氮参数

研究综放工作面采空区气体流场运移规律对有效预防自然发火、提高煤矿火灾事故防治水平具有重要意义。借助于CFD(Computational Fluid Dynamics)数值软件,模拟李阳矿15103综放工作面注氮前后采空区二、三维流场氧气分布规律,分析不同位置注氮对采空区内氧气的运移规律的影响,得出在工作面后150~200 m的范围内注氮可以达到较好的惰化采空区效果。     

基于采空区自燃“三带”测定优化注氮参数

为了防止综放工作面采空区遗煤自燃,提高注氮防灭火效果,合理确定出注氮参数。基于煤炭自燃理论及采空区O_2浓度变化规律,利用在采空区预埋氧气传感器,监测采空区O_2浓度随工作面推进度变化情况,确定出采空区自燃"三带"范围,并在同发东周窑煤业有限公司8102综放工作面应用。     

注氮对综放工作面采空区瓦斯分布的影响分析

向采空区注氮除了可以有效地防治采空区煤炭自然发火外,还有消除瓦斯爆炸危险的作用。现以Ⅱ863综放工作面为例,通过沿综放工作面全面布点测定方法,对采空区注氮前后瓦斯浓度进行抽样实测分析,根据各测点注氮前后瓦斯浓度的实测结果,分析注氮对采空区瓦斯分布的影响。     

东坡煤矿914工作面防灭火技术实践

针对中煤东坡煤矿914综放工作面长期停采期间面临采空区遗煤自然发火的危险,分析了影响该面采空区煤炭自燃的主要因素,通过采取合理配风、采空区堵漏、注浆、注氮、注三相泡沫及加强监测等综合措施,达到了预期的防火效果。     

“一面四巷”综放工作面遗煤氧化规律及防治技术研究

本文以阳煤五矿布置有高低抽采巷的综放工作面为工程背景,采用现场实测、数值计算等方法,研究分析工作面在推进过程中,采空区内温度、瓦斯、氧气和一氧化碳气体浓度变化,确定综放工作面的采空区自燃"三带"范围。采用注氮的方式抑制采空区遗煤氧化,通过布点观测,得出注氮之后采空区内温度峰值下降8℃,一氧化碳峰值浓度下降了5ppm,采空区内氧化带范围减小,表明采用注氮方式对抑制采空区遗煤氧化具有良好的效果。     

综放工作面采空区自燃“三带”的测定

为了提高综放工作面的注氮效果,合理确定注氮管路步距及注氮口位置。基于采空区漏风流场及漏风变化规律,采用在采空区预埋束管取样器的方法,检测采空区气体成分随工作面推进变化情况确定采空区自燃"三带"范围,并在同发东周窑煤业公司8102综放工作面得以实践应用。结果表明:该综放工作面冷却带范围为:0~15 m,氧化带范围为:15~95m,窒息带范围为:大于95 m。     

近直立煤层短壁综放工作面采空区注氮流量与自燃“三带”分布关系

乌东煤矿近直立煤层内短壁综放面采空区遗煤量多、漏风复杂,易致出现自燃火灾,因此,矿井将注氮防灭火技术作为采煤工作面的日常主要自燃火灾防治技术手段。向采空区注入氮气,不可避免地会对采空区内自燃"三带"的分布范围产生影响,为了考察不同注氮流量条件下采空区自燃"三带"分布范围的变化规律,采用预埋束管的方法,测定了不注氮、小流量注氮、大流量注氮3种不同条件下采空区不同位置的氧气浓度,并依据采空区自燃"三带"氧气浓度指标进行了"三带"分布范围划分,通过对比划分结果,明确了短壁综放工作面随采空区注氮流量的增加,"三带"边界都向工作面方向移动,散热带、氧化带宽度都将缩小,大流量注氮后散热带基本消失。     

基于Fluent软件的采空区注氮方式优化研究

为了优化1305采空区注氮方式,基于Fluent数值模拟软件对多种注氮方式下采空区惰化效果进行了研究。结果表明:当采空区采用单点注氮方式时,采空区深部注氮较浅部注氮效果更佳,采空区多点注氮方式同单点注氮方式相比,可以对采空区取得更好的惰化效果,最终确定了工作面正常回采期间采用通过两个联络巷协同注氮的最优注氮方案。     

综放采场自然发火规律及注氮防灭火技术研究

应用现场试验和理论研究，对综放采场自然发火规律及注氮防灭火技术进行了研究，结果表明：综放采空区的进风侧是重点的防自然发火区域；采空区内部的漏风源会加剧采空区内的自然发火危险性；综放采空区在一定空间高度范围内存在着自然发火危险性；氮气注入采空区后即有其主运动方向，又有具体的分布形态；注氮口位置距工作面１０～２０ｍ为佳；注氮能够消除综放采空区空间高度上的自然发火危险性．     

特厚高放顶煤开采注氮煤自燃危险抑制特性研究北大核心

针对特厚高放顶煤回采工作面采空区遗煤量大、漏风严重等问题,通过程序升温氧化实验和热释放测试实验,对未注氮与注氮条件下的煤体氧化自燃过程气体产物、氧气消耗和热释放特性进行分析;利用数值模拟软件,对不同注氮位置条件下注氮对采空区煤自燃危险区域的抑制性进行分析;并进行注氮方案优化。结果表明:注氮时能抑制煤体氧化自燃反应进程,各气体产物出现的温度点延缓25~30℃,耗氧速率、放热量大幅度降低,未注氮时的放热量是注氮时放热量的5.67倍;不同位置注氮时采空区煤自燃危险区域差异收缩,注氮口2、3、4、5即进风一侧分别距工作面60、80、100、120 m位置注氮时危险区域抑制面积依次占比为12.28%、32.71%、39.71%、44.09%,采空区温度抑制变化主要集中在注氮口附近区域;注氮口2、3联合注氮优化方案能有效抑制47.25%的采空区煤自燃危险区域。     

基于通风量与推进度的采空区自然发火数值模拟

为了优化注氮防灭火技术的治理效果,以大同煤矿集团马道头煤业有限责任公司8401工作面为研究对象,采用数值模拟的方法,研究在没有注氮条件下和有注氮条件2种情况下工作面的通风量与推进度对采空区自燃氧化带范围的影响。研究表明:无论是注氮还是不注氮,工作面风量越大,氧化升温带越宽,采空区自然危险性越大;从预防工作面采空区自然发火角度考虑,尽量减小工作面的风量,即采用合理风量通风技术;8401综放工作面供风量的合理的范围为1 400～1 755 m~3/min;同时得出8401综放工作面必须采取注氮措施,且保证工作面月推进度不小于36 m,该条件下注氮防灭火技术的应用效果最佳。     

综放工作面连续注氮下采空区气体分布及 “三带”变化规律

介绍了同煤集团塔山矿8202综放工作面开采过程中,采用埋管、连续注氮方式向采空区注氮,防止采空区遗煤自燃。同时在采空区预埋束管,测量连续注氮前后各测点氧气和一氧化碳浓度的变化,并结合采空区遗煤自燃理论,得出了采空区自燃“三带”的分布变化。结果表明：综放工作面采空区在连续注氮下,氧气浓度随采空区深度的增加明显降低,最终稳定在5%左右;一氧化碳浓度随采空区深度的增加稳定在50×10 -6以下;注氮量越大,氧气和一氧化碳浓度下降的幅度越大;由于工作面供风量和漏风量都较大,对散热带宽度影响不大,氧化带在注氮后缩短了约60 m,窒息带前移了约70 m。