浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域判定

根据安家岭一号井工矿4106工作面的实际情况,采用现场实测与数值模拟相结合的方法对该浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域进行了研究,以采空区松散煤体气流微循环非线性渗流模型、采空区松散煤体温度分布数学模型和采空区松散煤体内氧气迁移模型为基础,建立了基于FLUENT的采空区氧浓度分布三维数学模型,模拟结果与现场实测数据基本吻合,为准确划定浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域提供了新的技术手段。最后,根据采空区自燃危险区域范围确定了上隅角预埋管灌注三相泡沫与下隅角预埋管注氮气交替实施的防灭火工艺,实施效果良好。     

浅埋深易自燃厚煤层工作面防灭火技术

鉴于浅埋深易自燃厚煤层工作面火灾防治难题,以郭家湾煤矿51103综采工作面为例,综合分析了采空区遗煤自然发火危险因素,建立了基于采空区气体和温度监测为手段的自然发火预测预报系统,提出了"封堵漏风、预防性注浆、低流量注氮"的综合防灭火技术措施,为浅埋深易自燃厚煤层工作面的安全开采提供了宝贵的实践经验。     

浅埋深自燃厚煤层防灭火技术研究

通过对16402浅埋深厚煤层综放采空区自燃"三带"的考察,掌握该类煤层综放工作面采空区"三带"的分布规律,并根据"三带"的分布范围,建立了16402综放工作面采空区注氮防灭火防治技术体系,取得了较好的效果,为浅埋深厚煤层综采放顶煤工作面自燃防治实现安全高效生产提供了技术支持。     

浅埋深近距离煤层综采工作面自燃“三带”研究

通过对采空区现场监测、取样分析，得出进、回风侧氧浓度分布、温度等参数，依据自燃“三带”划分方法对浅埋深近距离煤层工作面采空区自燃“三带”进行了划分，确定了安全推进速度。同时基于COMSOL软件对采空区氧浓度与漏风分布进行了“三带”数值模拟，验证其可靠性。结果显示：由于“两道”漏风的存在，浅埋深工作面采空区进、回风侧自燃氧化升温带较宽。同时，通过对采空区自燃“三带”分布规律进行研究，分析了采空区氧浓度分布规律，掌握了浅埋深近距离煤层工作面采空区“三带”分布特征，对矿井防灭火工作具有重要的指导意义。     

浅埋深高瓦斯工作面瓦斯抽放对采空区自燃“三带”的影响研究

以五虎山煤矿010908工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测等手段对浅埋深高瓦斯工作面瓦斯抽放对采空区自燃"三带"影响进行研究。研究结果表明:当瓦斯绝对涌出量与采空区漏风量处于均衡状态时,此时瓦斯对煤自燃将出现明显的耦合影响;当采空区漏风量小于瓦斯绝对涌出量时,采空区遗煤自燃将受到阻碍;与之相反,当漏风量大于瓦斯涌出量时,采空区遗煤自燃受瓦斯涌出量的影响较小;高位钻孔与工作面距离越远,采空区内部的漏风路径也越长,采空区氧化带、窒息带所处的区域越向采空区深部扩大,但靠近工作面一侧的氧化带范围并没有出现明显变化。     

浅埋深煤层采空区注氮防灭火技术

以西北矿区三道沟煤矿为背景,采用理论分析和数值模拟对浅埋深大范围采空区注氮技术进行研究,结果表明:未采取注氮措施时,"氧化带"分布明显比采取注氮措施时的范围大;增加注氮流量后,采空区各层位"氧化带"范围明显减小,当采空区存在大量漏风通道时,增大注氮量可有效代替采空区漏风,起到惰化采空区的效果;对比采空区不同层位的高浓度氮气聚集区,层位越高,高浓度氮气聚集区越小,被惰化的面积越小。     

浅埋深近距离煤层长距离工作面防灭火技术

以神东矿区上湾煤矿12煤三盘区回采工作面为例,考虑工作面回采煤层埋藏浅、煤层间距近的赋存特性,以及矿井工作面通风系统、工作面采掘部署情况,利用实验结果和现场实测数据,结合理论研究,研究确定工作面采空区及上覆采空区自然发火重点防治区域。在分析矿井现有的防灭火措施基础上,通过优化采空区注浆方式、完善上下采空区注氮、加强上下采空区气体及温度监测等措施,进一步健全矿井综合防灭火技术体系。     

整合矿井浅埋深煤层自燃发火的防灭火技术

针对新良友煤业公司煤层埋深浅、地表漏风和工作面上下隅角漏风,该矿建立了一套适合自身、完整的防灭火体系,并积极探索新的防灭火技术,有效治理了矿井煤层的自燃发火。     

浅埋深薄基岩三软易自燃厚煤层防灭火技术

以伊新煤业2102工作面为背景,采用理论分析与现场实践等手段对浅埋深薄基岩易自燃煤层防灭火技术进行研究。结果表明:采空区内煤体自燃防治主要针对自燃带,只要使引起煤自燃的4个条件中的1个或多个因素消除,终止煤氧化反应,就可防止煤体发生自燃。实施地面塌陷区五步耕、四工序治理工艺及井下综合防灭火技术,有效控制采煤工作面CO气体超标。     

采空区埋管抽采下自燃“三带”分布规律研究

为了研究煤矿开采过程中采空区埋管抽采瓦斯条件下自燃"三带"分布规律,以保德煤矿81307综放工作面采空区为研究背景,采用数值模拟和现场实测相结合的方法对其自燃"三带"进行研究。结果表明:81307综放工作面采空区埋管抽采下一号回风巷侧0～175 m为散热带,175～330 m为氧化带,大于330 m为窒息带;运输巷侧0～110 m为散热带,110～265 m为氧化带,大于265 m为窒息带。     

采空区瓦斯涌出情况对瓦斯浓度及自燃带分布的影响

利用Fluent软件,对采空区瓦斯为均匀涌出、分段均匀涌出及连续涌出条件下的采空区瓦斯浓度及自燃带分布情况进行了数值模拟研究。结果表明:瓦斯均匀涌出时,采空区浅部的瓦斯浓度低于分段均匀涌出及连续涌出下的瓦斯浓度,在采空区深部其瓦斯浓度高于其他2种情况下的瓦斯浓度。针对瓦斯分段均匀涌出与连续涌出2种情况,采空区浅部区域两者瓦斯浓度相差不大;而在采空区深部,前者瓦斯浓度要大于后者。瓦斯均匀涌出时,其自燃带宽度较其他2种情况小;瓦斯分段均匀涌出时,其自燃带宽度比瓦斯连续涌出时略大。对采空区流场进行研究时,将瓦斯考虑为均匀涌出或者分段均匀涌出都是不准确的,应根据采空区瓦斯涌出的实际特点进行研究。     

高抽巷负压对采空区瓦斯涌出和自然发火的影响

为了使瓦斯高抽巷达到最佳的抽采效果,通过数值模拟,得出郑煤集团某矿顶板瓦斯高抽巷正常抽采期间的最优抽放负压,以期为具有自然发火的高瓦斯矿区顶板瓦斯高抽巷抽放参数的合理确定提供科学依据,从而实现矿井瓦斯防治和防灭火工作的协调统一。     

采空区自燃"三带"分布规律的模拟研究

漏风强度和氧气浓度一直是诸多采空区自燃三带划分方法的重要依据,而不同的采空区自燃三带划分方法得出的结论各有差异。采用有限单元方法,对采空区遗煤自燃过程漏风渗流场和氧气浓度场进行了模拟研究,根据临界风速法和流场与氧气浓度场结合法分别划分出采空区自燃三带的范围,得出了最大自燃带宽度依次为48 m和123 m。     

复杂条件下采空区自燃危险区域分布研究

在高河矿W1310工作面布置采空区束管监测系统,并利用氧气浓度划分采空区危险区域,研究了断层和沿空留巷漏风的复杂条件对采空区自燃危险区域的影响。对比断层前后测点观测结果,发现局部地质异常对采空区自燃危险区域影响不大。建立数值模拟模型,对比数值模拟和现场实测结果,发现Y形通风沿空留巷漏风使回风侧危险区域向采空区深部移动。     

采空区自燃“三带”变化规律研究

为防止温庄村煤矿采空区煤自燃,确定煤自燃发生的区域,利用气相色谱仪对采空区气样进行分析,确定采空区自燃"三带"的最大范围,并根据统计学原理计算出自燃"三带"的最小范围,在一定的假设条件下结合通风阻力方程推导出该矿采空区自燃"三带"范围变化的公式。结果表明:带有瓦斯排放巷及沿空留巷的采空区自燃"三带"不仅随工作面的推进不断前移,而且在其前移过程中,自燃"三带"的范围随着联络巷的接替使用产生由小变大,然后突然变小再逐渐变大的循环的、有规律的变化。     

综放采空区空间自燃“三带”的观测及划分

通过向综放采空区施工钻孔并利用钻孔中安设监测设备的方式对采空区空间范围内的O2浓度分布进行了实际测定,根据测定结果并结合采空区浮煤分布状态对实际综放工作面采空区空间自燃"三带"进行了划分,确定了其自燃危险区域,为现场防灭火工作提供了理论指导。     

注氮条件下瓦斯抽采对采空区自燃“三带”的影响

为了解决高抽巷抽采引起采空区漏风量增加导致采空区遗煤自燃倾向增大的问题,针对正行煤矿1502综放工作面开采具有高瓦斯易自燃的特点,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,通过Fluent软件模拟了采空区未采取注氮和抽采措施、高抽巷抽采和注氮条件下高抽巷抽采等3种情况的采空区瓦斯浓度场、漏风场、氧气浓度场的变化情况,得出了采空区自燃"三带"分布范围:散热带0~23 m,氧化带23~69 m,大于69 m为窒息带;将采空区自燃危险性区域确定为23~69 m。根据以上结果,对注氮效果、抽采负压进行评价,完善了采空区在注氮条件下高抽巷抽采防灭火系统。     

综放面采空区自燃“三带”分布规律研究

为确保鹿洼煤矿综放工作面采空区自燃防治做到科学、合理、经济、有效,对该矿2307(2)综放工作面开采期间采空区自燃"三带"分布规律进行了测定与分析;确定了采空区自燃氧化"三带"的分布范围,以及基于煤炭自燃防治的最小安全推进速度。对该工作面采空区自燃"三带"分布规律的研究,可以有效指导工作面的安全生产,杜绝自然发火事故的发生。     

采空区自燃三带漏风流场的数值模拟

在唐口煤矿2307工作面采空区自燃三带实测的基础上,利用流体力学计算软件FLUENT对采空区的漏风流场进行了数值模拟,得出工作面不同风量下采空区漏风流场的形态,即工作面不同供风条件下呆空区自燃三带的区域.分析发现最佳配风量应控制在1 200～1 440 m3/min.     

浅埋薄基岩厚煤层采空区自燃“三带”的划分

通过在采空区取样观测,获得了采空区内进、回风侧不同测点的氧浓度分布、漏风强度等参数,依据"三带"划分方法对浅埋薄基岩厚煤层采空区自燃"三带"进行了划分,确定了极限推进速度。结果表明:采空区内随着距工作面距离的加大,氧浓度呈递减趋势,在距离工作面相同距离的位置,进风侧的氧浓度一般大于回风侧的氧浓度。漏风强度随着距工作面距离的增加而呈递减趋势,在工作面附近漏风强度很大,最大值达319.75×10-3cm3/(cm2.s),在距工作面相同距离的位置,进风侧漏风强度要大于回风侧漏风强度。采空区氧化升温带主要分布在进风侧距离工作面10～132 m以及回风侧距离工作面6～58 m的范围。