近距离煤层群开采工作面自然发火防治技术

黄白茨煤矿属近距离煤层群开采,在近距离煤层群开采条件下工作面重复采动容易在相邻采空区间形成漏风通道,021005工作面回采初期上覆采空区发生自燃,从采空区漏风通道、采空区遗煤、漏风供氧时间等方面分析了工作面自然发火原因,初步确定了采空区着火点位置,采用封闭工作面注液氮成功控制了火区发展。     

采空区通地表漏风状态下的矿井诱导通风系统研究

承德铜矿采用有底柱分段崩落法开采,随着地下矿山开采进展及采空区增大,出现采空区通地表漏风现象,受采矿方法所限,漏风通道不能通过充填、封堵且与地表相通,对矿井通风系统的稳定性影响非常严重。通过分析该矿山采空区漏风特点,建立了采空区通地表三维物理模型,并基于Fluent软件对采空区通地表漏风风速流场规律进行了数值模拟。研究表明:采空区通地表漏风条件下,工作面及采空区流场的分布在各方向上具有明显的分区规律。漏风采空区通道距工作面越近,对工作面风流影响越大,采空区风流趋向一定的规律向回风巷道移动;当漏风速度较小时,在漏风通道和工作面的采空区风流大致呈“U”形流动,越靠近工作面风流越大。根据上述分析,提出利用通地表采空区回风,将漏风通道加入通风网络中,在风向最易改变点来诱导通地表采空区回风,形成诱导通风系统,重建通风系统动态模型。针对控制采空区漏风的通风网络进行了诱导通风研究,较好地解决了采空区漏风问题。上述研究反映出,将采空区作为通风回路的诱导通风网络并重新优化通风网络,是解决采空区漏风控制问题的有效手段。     

柠条塔煤矿110工法采空区漏风规律及防治对策

长壁开采110工法是基于"切顶短臂梁理论"提出的无煤柱自成巷开采技术。以柠条塔煤矿S1201工作面为工程背景,通过对110工法工作面漏风情况的现场监测,研究了110工法采空区的漏风特性及其规律,并分析了采空区产生漏风的原因。结果表明:工作面后方的采空区存在漏风通道、采空区与工作面存在风压差是产生漏风的2个基本条件,而留巷区碎石帮矸石间的空隙、留巷内与工作面回风口间的压力差分别为采空区漏风提供了漏风通道和动力源。在此基础上,提出了"降风压、堵通道"的防漏风措施,以控制110工法采空区的漏风现象,为110工法工作面的安全生产提供保障。     

麻家梁矿近距离煤层开采工作面漏风规律研究

针对近距离煤层开采过程中采空区漏风通道、漏风规律复杂的难题,以麻家梁矿14201综放工作面为研究对象,详细介绍了近距离煤层开采时采空区漏风影响因素,并通过布置测点对14201工作面漏风规律进行分析研究,监测数据表明,工作面区域通风量随工作面风流的流向逐渐降低,工作面区域漏风量随工作面风流的流向逐渐增加,距离胶带顺槽50~75m的范围为工作面通风量最小,漏风量最大的区域,该区域升温煤层氧化升温速度快、自燃危险性高,是14201工作面在生产期间防灭火的重点区域。     

基于双示踪技术浅埋煤层采空区地表漏风规律研究

为研究浅埋煤层开采抽出式通风工作面上覆地表裂隙对采空区漏风的影响,以补连塔煤矿22310工作面采空区为研究对象,采用双元示踪技术,对该抽出式通风工作面采空区地表漏风规律进行动态试验研究。研究结果表明：该工作面采空区对应地表有效漏风走向范围为0～［123m,137m)|在工作面倾向上,靠近采空区回风侧漏风大于进风侧|通过计算比较得到,越靠近工作面,采空区内漏风风速越大。该研究对类似工作面采空区漏风防治有一定的指导意义。     

基于双示踪技术浅埋煤层采空区地表漏风规律研究

为研究浅埋煤层开采抽出式通风工作面上覆地表裂隙对采空区漏风的影响,以补连塔煤矿22310工作面采空区为研究对象,采用双元示踪技术,对该抽出式通风工作面采空区地表漏风规律进行动态试验研究。研究结果表明：该工作面采空区对应地表有效漏风走向范围为0～［123m,137m)|在工作面倾向上,靠近采空区回风侧漏风大于进风侧|通过计算比较得到,越靠近工作面,采空区内漏风风速越大。该研究对类似工作面采空区漏风防治有一定的指导意义。     

阳煤二矿80509孤岛综放工作面漏风规律及对自然发火的影响

阳煤二矿80509孤岛综放工作面四周均为采空区,漏风规律复杂多变。通过研究得出:孤岛工作面采空区漏风量比正常开采工作面漏风量大,工作面的尾巷位置成为采空区漏风流的集中汇,自然发火危险性较大。孤岛面由于在相邻工作面开采期间提前进行了卸压,对煤体瓦斯进行了放散,瓦斯涌出量相对较低。在保证工作面瓦斯浓度不超限的情况下,尽量降低高抽巷的抽放负压。当回风流和尾巷瓦斯浓度不超限时,可将高抽巷关闭。由于孤岛综放面均与四周采空区连通,故其易自然发火的地点有:开切眼和停采线以及相邻工作面采空区。     

某矿近距离煤层综采工作面采空区漏风压力场数值模拟分析

为对某矿2201综采工作面采空区漏风情况进行考察,以进一步分析上部工作面采空区对该面漏风的影响,构建了距工作面0,12,35,65 m 4种模型对采空区内的漏风压力进行了数值模拟分析。结果表明:工作面漏风入口0~40 m区域漏风压力较大;在40~100 m内,漏风压力逐渐降低;100 m以后区域漏风压力明显减弱,并在120 m后的采空区深部区域漏风流动趋于0。分析结果可为该工作面采空区自燃"三带"划分提供参考。     

风蚀地貌区浅埋厚煤层采动漏风规律研究

为研究风蚀地貌矿区浅埋厚煤层开采采空区漏风规律,以榆树岭矿井110501工作面为工程背景,通过相似模拟、数值模拟、现场实测相结合的方法对采空区漏风情况进行研究。研究结果表明：110501工作面开采后,裂隙发育至地表,地表漏风裂隙平均间距约为15 m,竖直方向上,距离煤层越近,覆岩下沉位移越大,最大下沉位移量约为8 m;裂隙贯通地表条件下,采空区自燃“三带”范围增大,地表风流为主要风源,风流路径为地表裂隙→采空区→工作面;工作面后方150 m采空区内为主要漏风区域,平均漏风强度为2.29 m³/s,采空区上覆岩层裂隙是主要漏风通道,靠近采空区回风巷侧裂隙漏风能力最强。研究结果可为风蚀地貌矿区浅埋厚煤层开采时工作面通风和采空区自燃危险区域判定提供参考。     

浅埋综放开采地表漏风对遗煤自燃的影响及治理

针对平朔矿区浅埋综放开采地表裂缝漏风问题,分析了地表漏风原因及其对采空区遗煤自燃的危害,采用"地表气压与井下采空区气压差、工作面进风巷与回风巷风量差、示踪气体地面瞬时释放法"确定地表漏风各参数:9203工作面回风巷风量比进风巷风量大,差值为81 m3/min,地面空气经地表裂隙流入采空区,最低漏风风速为0.097 m/s。根据漏风测试结果,提出了"地面封堵裂缝防漏风+采空区注氮防灭火+回采工艺及组织管理改革"的综合防范与治理措施。现场实践表明,上述措施有效控制了浅埋综放开采地表漏风和采空区遗煤自燃,保证了工作面安全回采。     

急斜煤层开采覆岩漏风途径生成演化模拟

为了解急斜煤层分段放顶煤开采过程中工作面发火成因,采用RFPA2D岩石破裂渐近过程分析软件,对开采中上覆层的破坏进行了数值模拟研究.模拟再现了采动区覆岩裂隙萌生、扩展和贯通的过程.研究表明工作面上方采空区靠顶板侧岩层首先产生微裂隙.随着下方工作面的开采,裂隙在多次闭合、扩展的反复过程中向浅部方向发展,并最终与地表塌陷过程中形成的向深部方向发展的裂隙贯通,从而形成由地表至工作面上方采空区靠顶板侧的漏风供氧通道,引起采空区发火,给工作面安全生产造成极大损害.堵塞漏风供氧通道以消除采空区残煤自然发火的外部因素有助于急倾斜水平分段放顶煤开采的安全生产.     

急斜煤层开采覆岩漏风途径生成演化模拟

为了解急斜煤层分段放顶煤开采过程中工作面发火成因，采用RFPA∞岩石破裂渐近过程分析软件，对开采中上覆层的破坏进行了数值模拟研究．模拟再现了采动区覆岩裂隙萌生、扩展和贯通的过程．研究表明：工作面上方采空区靠顶板侧岩层首先产生微裂隙．随着下方工作面的开采，裂隙在多次闭合、扩展的反复过程中向浅部方向发展，并最终与地表塌陷过程中形成的向深部方向发展的裂隙贯通，从而形成由地表至工作面上方采空区靠顶板侧的漏风供氧通道，引起采空区发火，给工作面安全生产造成极大损害．堵塞漏风供氧通道以消除采空区残煤自然发火的外部因素有助于急倾斜水平分段放顸煤开采的安全生产．     

综放面采空区遗煤自然发火特点及环境分析

根据综采放顶煤开采技术的开采特点及现场调查和观测,总结出综采放顶煤工作面采空区自然发火的主要特点。在分析综放开采条件下采空区煤体所处环境的基础上,通过对采空区浮煤厚度、松散煤体空隙率、采空区漏风强度、工作面推进速度、采空区围岩原始温度等关键因素的分析研究,指出采空区遗煤所处环境的变化将会引起浮煤自燃过程的动态变化。     

唐口煤矿6305综放面自燃危险性分析及区域判定

根据唐口煤矿6305综放面的开采情况,利用采空区自燃危险区域判定理论,分析了引起采空区遗煤自燃的最小浮煤厚度、下限氧浓度和极限漏风强度等参数,制定了采空区煤自燃危险区域的实测方案;分析了采空区氧气浓度和漏风强度的变化规律,确定了工作面的极限推进速度,为工作面防灭火工作提供了技术支撑和科学依据。     

基于惰化平衡的厚煤层透采空区煤自燃防控方法

厚煤层开采过程受原有分层开采工艺的影响,原有老采空区被揭露,工作面风流在压差的作用下漏入煤层内采空区,极易引起采空区内破碎遗煤自燃并产生大量有害气体。以水帘洞煤矿大巷煤柱(北)综放工作面为例,在分析厚煤层综放开采条件下工作面透采空区时各流场之间耦合关系的基础上,采用SF₆示踪气体漏风测试和数值分析相结合的方法,研究工作面在回采过程中透采空区的特点及漏风规律,提出了基于惰化平衡的厚煤层透采空区煤自燃防控方法。研究结果表明：工作面距切眼200 m范围内本煤层内采空区之间存在较为明显的漏风通道;工作面切眼贯通,漏风流O₂向回风侧运移,且其体积分数随距切眼距离的增加而逐渐减小;切眼向外约100 m范围为本煤层采空区煤自燃危险区域;通过封闭式氮气惰化、多钻孔连续压注凝胶等方法,实现采空区惰化平衡,在工作面开切眼、过采空区、停采时期高效防治采空区煤自燃。     

基于示踪技术的Y型通风工作面采空区漏风检测

采用示踪技术对Y型通风试验工作面采空区漏风进行了现场检测,估算了采空区漏风风速,研究了漏风分布特点。研究发现:试验工作面采空区漏风范围较广,漏风风速与工作面位置之间呈负指数关系;在距离工作面50m范围内,漏风风速为0.033～0.043m/s;距离工作面200m以远,采空区漏风风速平均为0.018m/s;距离工作面50—200m是漏风过渡区。     

浅埋藏近距离煤层群开采漏风规律研究

为了防止开采煤层的自燃威胁,并重点防治相邻上覆煤层采空区的自燃。采用SF6示踪气体定性测定漏风的测试方法,通过对神东矿区不同层间距综采工作面进行漏风的观察,研究总结煤层间距不同时的漏风规律,为开采近距离易自燃煤层群时采取相应的漏风控制措施提供依据,尽可能地降低采空区自然发火的可能性,也为今后采空区漏风控制提供科学依据和有效的防范措施。     

下覆煤层综放工作面采空区自然发火规律研究

针对淮北青东煤矿突出煤层群上保护层开采过程中下覆被保护厚煤层综放工作面采空区自然发火防治问题,理论分析了下覆被保护厚煤层综放工作面采空区漏风特征,在828工作面沿采空区两顺槽布点,对采空区温度及多组气体浓度进行测定,确定该工作面采空区自燃"三带"的范围,根据测试结果分析了推进速度、注氮工艺对采空区自然发火规律的影响,为防治该类条件下煤炭自燃提供科学依据,保证了工作面的安全回采。     

综放工作面风量及采空区漏风定量检测

通过对中煤塔山煤矿30509综放工作面采空区漏风及有害气体分析的研究,总结了通过定量连续释放SF₆示踪气体,来检测工作面风量与采空区漏风的方法,测定了沿工作面采空区的漏风分布及漏风流线的深度。采用定时测量法,确定了30509工作面随工作面不断推进,与对应地表发生了导通现象;采用定量测量法,确定了内部漏风量和外部漏风量较大,对综采工作面采空区自然发火存在较大风险,同时提出了防范措施,为减少综放工作面采空区漏风、防止自然发火的发生提供了参考。     

小窑火区影响下近距离煤层群开采火灾防控技术

为解决小窑火区影响下近距离煤层群工作面开采火灾防控难题,以5112工作面为例,系统性分析了上覆小窑采空区气体爆炸危险性和有毒有害气体下可能性,评估了本层采空区自然发火的可能性。制定了液态惰气直注、均压防灭火、预测预报、注氮防灭火和漏风封堵等“本质安全型”火灾防控技术,并开创性采用水力冲砂技术对工作面后部采空区进行了全断面封堵,实现采空区区段隔离,确保了工作面安全开采。