低变质程度煤层自然发火标志气体预警值和临界值确定

低变质程度煤层中具有较多活性基团,活性基团使煤层具有低温氧化特性,煤矿生产过程中,低变质程度煤层采煤工作面回风隅角CO体积浓度较高。为确定低变质程度煤层自然发火标志气体预警值和临界值,建立了采空区内部温度分布和回风隅角CO体积浓度预测数学模型,以122109工作面为例,利用该模型进行了测试。结果表明：回风隅角自然发火标志气体CO的预警值和临界值分别为94.4×10^-6、346.2×10^-6,根据测试结果建立了煤层自然发火分级预警指标。通过案例测试表明,以采空区内部温度分布为基础的回风隅角CO体积浓度预测模型能很好地应用于低变质程度煤层。     

察哈素煤矿煤常温下氧化CO产生规律研究及控制技术

针对察哈素煤矿综采工作面正常回采期间上隅角频繁出现CO超限问题,通过选取察哈素主采的2号和3号煤层进行煤常温氧化实验,研究分析工作面CO来源及产生规律。通过实验得出工作面回采期间采空区内遗落的煤炭发生氧化产生的CO是工作面上隅角CO的主要来源,工作面采空区遗煤氧化产生的CO量与采空区漏风量及采空区内遗煤量等有直接关系。为此,针对性地提出了减少工作面采空区漏风、上隅角埋管抽放措施及加强CO气体监测监控的措施。现场应用结果表明,采取CO控制措施后,上隅角内的CO浓度处于15×10^-6～20×10^-6,回风巷内的CO浓度处于15×10^-6～25×10^-6,工作面回采期间未发生CO超限现象,为类似条件下综采工作面采空区CO治理及控制提供了参考,具有较大推广应用价值。     

采空区下综采面回风隅角CO来源及超限防治技术

针对浅埋近距离采空区下综采工作面回风隅角CO持续超限,干扰采空区遗煤自燃预测预报,影响工作面安全生产的问题。基于李家壕煤矿31115工作面生产技术条件为背景,研究了采空区下综采面回风隅角CO主要来源占比及超限防治技术。结果表明:31115工作面回风侧采空区及回风隅角CO浓度异常是由于上覆采空区气体下泄所致,其影响范围为100 m;工作面回风隅角CO主要来源为本煤层采空区遗煤氧化及上覆采空区气体下泄,占比为85%左右;工作面配风量控制在1 450～1 500 m³/min,并在回风隅角挂设导风帘,可有效减少采空区漏风,抑制遗煤自燃,防止回风隅角CO持续超限。     

寸草塔煤矿22煤层自然发火标志气体及自燃预警值研究

寸草塔煤矿22煤层为变质程度较低的不黏煤,低温氧化条件下CO产生量较大。结合22301工作面煤层赋存的实际情况,通过实验室测试分析,优选了22煤层自然发火标志气体,通过理论计算,构建了工作面正常推采条件下回风隅角CO体积分数值的预测模型,现场实测了采空区自燃火灾关键技术参数,确定了工作面回风隅角CO体积分数预警值,规范和完善工作面回风隅角CO气体超限防治技术。     

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。     

任家庄煤矿110902综采工作面CO标志气体临界值研究

为了更好地确定以CO为标志气体的煤自然发火标志气体临界值,以便于防治矿井火灾,以任家庄煤矿110902综采工作面作为试验工作面,通过煤升温氧化过程模拟实验,测定了110902综采工作面9#煤层在各个阶段的CO浓度临界值,并以此为基础,通过研究与计算,确定110902综采工作面各指标气体浓度临界值为:采空区CO10~6×10~(-6),回风流CO2×10~(-6),上隅角CO3×10~(-5),C_2H_4=0,C_2H_2=0。当各指标浓度高于该值时,可能发生矿井火灾。     

3#煤层自然发火标志气体及临界值确定

为做好综放工作面自然发火分级预警,以主采的3#煤层为研究对象,通过程序升温实验、现场测试及统计分析的方法,优选出煤层的自然发火标志气体和确定得到工作面采空区、回风隅角和回风流中CO指标临界值,并依此建立了工作面煤自然发火分级复合指标预警体系。结果表明:采空区、回风隅角和回风流中CO浓度临界值分别为242×10~(-6)、59.6×10~(-6)和20×10~(-6);各个区域建立绿(Ⅰ级)、蓝(Ⅱ级)、橙(Ⅲ级)和红(Ⅳ级)共4级预警响应。     

采煤工作面煤自燃标志气体CO的临界值研究

为确定采煤工作面自燃标志气体的临界值,通过程序升温实验测定不同温度及漏风条件下,煤氧化产生CO的变化规律,进而确定实验条件下指标气体的临界值。建立了据实验结果推算实际条件下煤氧化产生标志气体浓度的数学模型,据此确定实际指标气体的临界值随漏风强度的变化规律。本文以长城六矿3号煤层工作面为研究对象,确定了标志气体CO临界值为63×10^-6,与实验值基本吻合,该研究成果对现场防灭火工作起到重要指导作用。     

上湾煤矿22104工作面低氧原因及治理研究

针对上湾煤矿22104工作面回风隅角低氧问题,对低氧气体来源及涌出原因进行研究,分析地表大气压、温度变化对采空区气体涌出影响规律。结果表明22104工作面低氧原因是由于处于CO2～N2带煤层氮气含量较高,以及遗煤氧化消耗氧气导致采空区存在大量氮气,在采动影响下地表裂隙容易与采空区形成漏风通道,使得采空区内低氧气体向工作面回风侧运移,从而导致回风隅角的气体浓度异常。在对低氧涌出原因分析的基础上,采用均压通风技术平衡工作面与采空区之间的压差,以减少采空区向工作面的漏风和低氧气体的涌出,保持工作面氧气浓度处于正常水平,为工作面回风隅角低氧治理提供技术指导,实现矿井安全高效生产。     

高位钻孔抽瓦斯与压注CO2防灭火一孔两用技术

采空区瓦斯与遗煤自然发火耦合极易诱发瓦斯爆炸。结合唐口煤矿现场条件,分析了煤层瓦斯涌出规律及采空区自然发火特性,采用高位钻孔抽采瓦斯及压注液态CO₂防治采空区煤自然发火一孔两用技术。结果表明:高位钻孔抽采瓦斯能使回风隅角和回风流的瓦斯浓度分别降低到0.05%~0.10%和0.10%~0.15%;监测束管CO平均浓度由原来的4.2×10^-6降低到1.8×10^-6,O₂浓度由原来的18.5%降低到11.5%,压注液态CO₂能有效杜绝采空区煤炭自燃;回风隅角未再出现瓦斯超限现象,上隅角对应采空区氧气浓度不高于5%,应用效果良好。     

凝胶泡沫在煤矿火灾治理中的应用研究

为防治煤矿工作面采空区自燃火灾,提出了凝胶泡沫新技术,该技术泡沫易堆积能够解决采空区隐蔽火源、高位火源、巷道高冒火灾和采空区大范围的防灭火难题。通过在石槽村煤矿210603工作面的实际应用,工作面回撤通道及回风流内CO浓度由450×10^-6降低至10×10^-6以下,各个区域内CO浓度恢复正常且均未发生复燃现象,确保了工作面设备的安全回撤,为煤矿工作面采空区自燃火灾防治提供了新的技术手段。     

保德煤矿81305综放工作面煤的自燃特性及防治技术研究

为了解和掌握保德煤矿8号煤层自然发火规律,以81305综放工作面为研究对象,进行煤样升温氧化实验,得出8号煤层自燃指标性气体为CO、C2H4。通过现场实测采空区气体变化规律结合数值模拟,得出81305工作面采空区自燃氧化带的范围为:进风侧200~350 m;工作面中部220~400 m;回风侧100~220 m。计算出预防采空区自燃的工作面最安全的推进速度为61.71 m/月。并提出了保德煤矿8号煤层不同开采时期采空区自然发火防治措施。     

高瓦斯矿井急倾斜综放面瓦斯涌出规律研究

针对四川广旺公司赵家坝煤矿1944综采工作面上隅角瓦斯超限的问题,采用单元法在现场测量工作面瓦斯涌出量和采空区漏风量,研究了高瓦斯矿井急倾斜综放面瓦斯涌出规律以及U型上行通风工作面风流流动原理。结果表明,采面的瓦斯浓度从煤壁至中部再至采空区有先下降后上升的趋势,采空区的回风侧瓦斯浓度要比进风侧高,靠近回风侧的采面上部（上隅角附近）是瓦斯浓度容易超限的区域;采面上、下隅角部分的漏风量最大,在上、下隅角采取堵漏措施可以有效防止采空区瓦斯涌出至工作面。     

双马煤矿4-1煤层自然发火标志气体及临界值研究

双马煤矿主采煤层具有自然发火期短、易自燃等特征,为确定合理的煤自然发火预测预报指标,以该矿主采的4-1煤层为研究对象,采用实验分析、现场测试和统计分析等方法,对4-1煤层自然发火标志气体及临界值进行了研究。根据4-1煤层煤样氧化实验与现场实际观测,优选出4-1煤层自然发火标志气体,确定了综采工作面上隅角CO体积分数安全管理值及自燃临界值。在此基础上,建立了煤层自然发火分级预警响应与防灭火技术管理体系。结果表明:CO、C2H4、C2H2、C3H8是双马煤矿4-1煤层自然发火标志性气体;Ⅰ0104105工作面上隅角CO体积分数安全管理值为60×10^-6,自燃临界值为430×10^-6;对应建立了煤层自然发火蓝色(Ⅰ级)、黄色(Ⅱ级)、橙色(Ⅲ级)、红色(Ⅳ级)4级预警响应体系。     

五虎山煤矿010910工作面复合采空区注浆防灭火效果分析

为了解决五虎山煤矿010910工作面的遗煤氧化自燃问题,需要在010910工作面回风巷上隅角适当范围内,通过实施向上的定向观测兼治理钻孔以及010910工作面埋设的束管采样器,同时对上覆工作面采空区和010910采空区进行实时动态分层监测;复合采空区动态分层监测状态下出现CO浓度升高等遗煤自燃迹象后,利用上层施工的定向钻孔及本层回风巷的注浆管路,实施上下层高低位联合注浆治理措施。结果表明:实施高低位联合注浆后钻孔内CO气体浓度呈不断降低趋势,复合采空区注浆治理效果比较明显,能确保工作面正常回采。     

SF6示踪气体在近距离煤层群工作面漏风检测中的应用

近距离煤层群是指在开采本煤层时对邻近煤层有明显采动影响的煤层群。以许疃煤矿7₂28回采工作面为例,上覆存在7₁煤层采空区,在煤层采动影响下形成多种漏风通道,漏风形式复杂,严重影响矿井的安全生产。利用SF6示踪气体连续定量释放法对7₂28工作面及回风巷漏风量规律进行定量研究,在0~150 m（距下隅角距离）范围内工作面主要向采空区漏风,在150 m后采空区向工作面漏风,整体漏风量为93 m³/min,漏风率为4.7%。回风巷在煤层间距薄弱处,存在明显向上覆采空区漏风现象,漏风量为37 m³/min,漏风率为1.9%。通过测试掌握了工作面及巷道漏风规律,针对性地提出预防措施,为该工作面的安全生产提供了保障。     

极近距离煤层综放开采瓦斯涌出治理技术研究

针对六家煤矿极近距离煤层综放开采瓦斯涌出治理问题,通过分析综采放顶煤工作面瓦斯涌出的主要影响因素,并在WⅡN₃6-8综放工作面瓦斯涌出来源分析及预测的基础上,针对性地采取了本煤层及邻近层低位钻孔抽采、上覆采空区瓦斯抽采、上隅角埋管抽采相结合的瓦斯分源治理技术。研究结果表明:极近距离煤层卸压瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出等是造成工作面上隅角瓦斯涌出量增大的主要影响因素;采取分源治理措施以后,工作面初采期间瓦斯抽采率最大达到78%,上隅角瓦斯浓度稳定在0.3%～0.6%,工作面、回风瓦斯浓度稳定在0.2%～0.4%,工作面未出现瓦斯超限,瓦斯治理达到了预期效果。