孤岛综放工作面采空区残煤自燃指标气体及“三带”特征研究

针对因遗煤多、漏风严重等因素造成孤岛综放工作面采空区内煤层自然发火危险性较高的问题,以济北矿区某矿1304孤岛综放工作面为背景,通过室内煤的热解试验分析,确定了工作面采空区残煤自燃指标性气体,并通过现场束管监测分析采空区氧气浓度分布规律,研究揭示了工作面采空区自燃"三带"的分布特征,为孤岛综放工作面采空区残煤自燃的防控与治理提供了指导。     

孤岛工作面采空区自燃“三带”测定方法优化研究

为了降低不同漏风量对孤岛工作面采空区自燃“三带”测定结果的影响,缩短采空区自燃“三带”的测定周期,提出一种测定采空区自燃“三带”的新方法。通过沿孤岛工作面进、回风巷道两侧布置多芯束管,等距离划分束管间距,实现多芯束管等间距同步进入采空区。研究结果表明：该方法不仅可以有效缩短采空区自燃“三带”测定时间,也能在一定程度上消除不同漏风量对采空区“三带”测定的影响。     

朱集西煤矿指标气体确定及自燃“三带”划分研究

为探究朱集西煤矿13501综采工作面采空区的自然发火规律,通过低温氧化实验分析了煤在低温氧化时释放气体产物的特征,优选出标志性气体并作为13-1煤自燃预报指标气体。通过在工作面进风巷和回风巷两侧铺设束管以及使用热电偶监控测温的方法,监测采空区内的气体和温度,测量出采空区自燃“三带”分布,进风巷：0～36 m为散热带、36～81 m属于氧化升温带、大于81 m为窒息带;回风巷：0～27 m为散热带、27～63 m属于氧化升温带、大于63 m为窒息带。依据划分的自燃“三带”宽度,计算出采空区工作面安全推进速度为2.3 m/d。研究结果对朱集西煤矿防治煤炭自燃以及防灭火提供指导作用。     

孤岛综放工作面煤炭自燃标志性气体优选

利用氧化热解实验模拟装置针对新峪煤业公司5110孤岛综放工作面采空区煤样进行了研究,绘制了CO、CO2、C2H6、C2H4等气体浓度随温度的变化曲线。经过研究和分析,确定了CO和C2H4作为该矿采空区煤炭自燃的标志性气体预测指标,从而为掌握煤炭自燃规律和制定有效合理的煤炭自燃防治措施提供了依据。     

采煤工作面采空区自燃“三带”分布实测研究

为了研究采空区自燃"三带"分布规律,防止采空区自然发火的发生,以山西汾西瑞泰井矿正珠煤业有限公司11502工作面为研究背景,通过现场数据监测,对测定数据和结果进行科学理论分析,采用氧浓度和温度的双重指标分析采空区自燃"三带",并采取针对性措施,可有效防止自然发火的现象发生。     

综采工作面采空区自燃“三带”分布规律研究

针对福城煤矿1902N综采工作面采高大、开采条件困难、自然发火隐患较为严重的实际情况,采用在采空区埋设气体采集装置,通过束管传输,利用真空抽气泵取气,色谱仪分析的方式进行了采空区自燃“三带”的观测.通过分析,确定以氧气浓度作为自燃“三带”的划分依据.采空区氧化带范围为29～50 m,氧化带宽度最大处在采空区进风侧.     

综采工作面采空区自燃“三带”测定技术

采用FLUENT软件对2341(3)工作面采空区漏风进行数值模拟,找出采空区自燃"三带"分布的影响因素及规律。现场测定氧浓度,得出2341(3)工作面采空区自燃"三带"宽度:进风侧氧化带范围24.7~45.8 m,回风侧氧化带范围10.8~32 m。     

综采工作面采空区自燃“三带”数值模拟

为研究综采工作面采空区煤自燃“三带”分布范围,以大梁湾煤矿30103综采工作面为研究对象,通过现场布置束管、人工监测的方式收集采空区不同深度气体组分数据。采用数值模拟软件进一步分析采空区的氧气浓度,与现场实测数据相互辅证,确定30103综采工作面采空区自燃“三带”的分布范围为散热带（进风侧<104 m,回风侧<43 m）、氧化升温带（进风侧104～310 m,回风侧43～235 m）、窒息带（进风侧> 310 m,回风侧> 235 m）。结合煤层最短自然发火期,得到工作面安全推进速度为4.84 m/d,研究成果对该工作面采空区煤自燃预防具有一定指导意义。     

浅埋深厚煤层工作面采空区自燃“三带”研究

以万利一矿42303工作面为背景,通过理论分析、现场实测等手段对浅埋深厚煤层工作面采空区自燃“三带”进行研究,研究结果表明:采空区自然发火是其氧浓度场、煤岩固体温度场、气体温度场及流场等耦合作用的结果。氧气及气体温度的迁移和扩散受气体流动影响。遗煤氧化反应放热量受氧浓度场影响,对煤岩固体温度场产生影响。气体与煤岩固体之间会通过对流换热相互影响。气体温度发生变化会导致流场气体密度发生改变,并对采空区内压力及速度分布造成影响。由于受上覆载荷影响,根据煤岩体孔隙率划分的自然堆积区、载荷影响区和压实稳定区,分别与采空区自燃“三带”散热带、氧化带及窒息带呈一定程度对应关系。     

综放工作面采空区自燃“三带”数值模拟研究

基于现有采空区自燃"三带"的研究水平和本矿的实际情况,利用COMSOL模拟软件,模拟豹子沟煤矿首采综放工作面不同风量时采空区自燃"三带"的分布变化情况,并与现场实测数据进行比较,确定了该工作面采空区自燃"三带"范围,为预防自然发火提供依据。     

完全孤岛工作面自燃防治技术研究

青龙煤矿11808工作面是三面被采空区包围的完全孤岛工作面,工作面与两侧采空区采用保留5 m小煤柱的隔离布置方式。回采过程中,在地应力、采动应力与构造应力相互叠加耦合下,会导致隔离煤柱发生破裂变形,相邻采空区之间形成复杂的漏风网,容易引发采空区自然发火。为了防治孤岛工作面采空区自燃,首先,从自然发火危险因素进行分析,确定了主要自燃危险区域;然后,针对不同危险区域分别采取了挂挡风帘、构筑隔离墙、压注粉煤灰、压注凝胶堵漏、喷洒阻化剂以及对小煤柱煤壁进行复喷等防灭火措施;最后,分析了采空区自燃“三带”中散热带宽度和氧化升温带宽度分布情况。通过采取以上综合防灭火技术措施后,有效消除了孤岛工作面自然发火隐患,确保了该工作面的安全回采。     

综合指标划分采空区自燃“三带”技术研究

介绍了采空区自燃"三带"研究的必要性,分析了常用的3种划分自燃"三带"指标,确定了试验工作面综合指标各自的指标值。针对试验工作面采用漏风风速和氧气体积分数等综合指标,划分出该试验工作面采空区自燃"三带"范围为18~93 m。采用数值模拟方法,划分出试验工作面采空区氧化带范围为18~93 m。通过现场实测,采用氧气体积分数指标划分出采空区氧化带范围为20~93 m。综合指标确定试验工作面采空区氧化带范围为18~93 m。为研究采空区自燃"三带"的划分提供了一种新方法,建议在类似矿井中使用该方法进行采空区"三带"划分。     

综采工作面采空区自燃三带划分研究

针对王庄煤业3508综采工作面采空区煤层自燃防治,通过对3号煤层进行程序升温热解实验,得出将CO为标志性气体,C_2H_4可作为辅助性指标来判断煤层自燃情况。同现场束管监测和数值模拟采空区氧气浓度变化,确定了3508工作面采空区三带影响最广范围散热带:0～80 m;自燃带:80～140 m;窒息带:大于140 m; 3508工作面安全推进度为1.2 m/d。     

63上10孤岛综采放顶煤工作面采空区自燃三带的研究

为了研究孤岛综放开采条件下采空区内浮煤的自然发火规律，对南屯煤矿６３上１０孤岛综放面随工作面的推进，对采空区的气体成分及温度进行了观测和研究，确定采空区自燃“三带”分带；提出在俯斜式开采条件下，６３上１０孤岛综放面采空区内煤层自燃带的宽度比四周都为实体煤综放面采空区自燃带宽度减小，因而自然发火的危险性减小的结论。     

易自燃厚煤层综放工作面采空区自燃“三带”划分实践

提出联合氧浓度法和温度法对连续注氮条件下采空区"三带"范围进行划分,采用Fluent软件模拟未注氮条件下采空区"三带"范围,在此基础上得出能够抑制采空区自然发火的最小安全推进速度。结果表明:明确采空区自燃"三带"的分布范围能够减少防灭火工作的盲目性;依据数值模拟划分的采空区自燃"三带"范围能够在一定程度上评价采空区注氮防灭火效果;加快自燃带前移速度并缩小其宽度是防止煤自燃的重要手段。     

双标准划分综采工作面采空区自燃“三带”

首先建立采空区气体渗流数学模型与物理模型,利用Fluent软件模拟采空区漏风风速分布状况和氧气浓度分布状况,然后利用现场实测数据来验证Fluent数值模拟结果的误差是否在可接受范围内。最后运用MIN-MAX综合处理法将模拟结果和实测结果结合,分析得出综采工作面采空区自燃三带的分布规律。     

瑞隆煤矿采煤工作面采空区自燃“三带”测定

现场对山西金晖瑞隆煤矿8115采煤工作面采空区自燃“三带”进行了测定,以O₂浓度作为指标,采用埋管取样测定的方法对该采煤工作面进行了自燃“三带”的划分。根据测定结果,推算了工作面极限推进速度。测定结果表明：8115采煤工作面散热带为0～51.2 m、自燃带为51.2～86.2 m、窒息带为86.2 m以里。8115工作面推进速度大于8.7 m/月时,采空区将不会有自然发火危险。     

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。     

综放工作面采空区自燃“三带”的观测与分析

通过沿综放工作面全面布点测定方法,对采空区温度变化与气体成份进行分析,得出淮北朱仙庄矿873综放工作面的煤温和气样参数。并结合采空区煤炭自燃理论确定综放工作面采空区自燃"三带"的分布范围,从而为预防采空区煤炭自燃提供科学依据。