浅埋藏易自燃大型综放工作面自燃“三带”分布规律的实测与数值模拟研究

通过在采空区预埋束管取样器,检测采空区内气体成分随工作面回采进度的变化情况,并对采空区O2浓度随深度的变化规律进行分析。根据实测O2浓度确定出安家岭一号井4106工作面采空区遗煤自燃氧化"三带"的分布状况;在实测数据的校准和验证下,利用数值模拟技术研究了采空区O2浓度在整个采空区的分布规律;采用验证过的数值模拟模型研究了工作面配风量变化对采空区自燃"三带"分布规律的影响。研究表明:大型综放工作面采空区内部高O2浓度区域具有在进、回风巷侧分布范围较广、在采空区中部区域分布狭窄的U形特征;配风量增加,采空区自燃带宽度增大,且回风侧增大幅度最明显。     

不同通风方式对大倾角采空区煤自燃危险区域的影响研究

针对东峡煤矿大倾角工作面采空区现场危险区域难确定的问题,在确定工作面及采空区参数的基础上,采用相似模拟试验方法,构建了采空区自燃"三带"模拟试验系统,得出了大倾角工作面采空区在不同风量、不同风向下O_2浓度的分布规律。结果显示:大倾角采空区自燃"三带"呈立体分布;随着工作面风量的增大,风流进入采空区的深度以及对采空区的影响高度增大;上、下行通风条件下自燃"三带"主要分布在下巷道侧。     

基于CFD的小回沟煤矿采空区自燃带分布研究

以CFD模型为基础,利用Fluent软件平台对小回沟2201工作面采空区自燃带分布进行模拟分析。模拟结果表明:小回沟煤矿2201工作面在正常通风量条件下,进风侧采空区自燃带危险区域范围为56~180 m,回风侧采空区自燃带危险区域范围为26~140 m;采空区自燃带深部转移速度、自燃带宽度均随着工作面通风量的增加呈指数函数增大;工作面回采期间在保证安全需风量的情况下,尽量减少工作面的配风量,进而减小自燃带的宽度,有利于采空区防灭火工作。     

特厚煤层综放工作面自燃危险区域分布规律研究

通过对杨涧煤矿特厚煤层90101综放工作面主要气体进行现场观测,数据采集,应用Excel对其采空区的氧气分布进行了初步分析,同时结合CFD模拟技术进一步研究了氧气浓度在整个采空区的分布特征,综合现场观测和模拟数据进行了采空区自燃"三带"的初步划分。采用CFD技术研究了配风量对采空区"自燃带"分布特征的影响。结果表明,随着工作面风量的增大,自燃带的宽度会增加,且工作面风量对回风巷侧自燃带宽度的影响大于进风巷侧。     

不同风量和瓦斯条件下采空区自燃“三带”分布规律

为了研究不同风量和瓦斯条件下采空区自燃"三带"的分布规律,以新集一矿15#煤层131303工作面为研究对象,通过建立采空区多场耦合的数学模型,并利用COMSOL软件模拟了不同通风和瓦斯条件下采空区自燃"三带"分布特征,结果表明:随着风速的增加,采空区进风侧和回风侧氧化带宽度均显著增大,进风侧与回风侧的氧化带宽度的差距变小;氧化带宽度随着瓦斯涌出强度的增大而显著减小,随着通风阻力的增加而显著增大;瓦斯涌出强度越小,氧化带宽度受通风阻力的影响越显著。     

急倾斜薄煤层采空区煤自燃和瓦斯爆炸危险区域分布特征

为提高急倾斜煤层伪斜开采条件下瓦斯与煤自燃综合防治效果,基于煤自燃"三带"划分标准和瓦斯爆炸三角形,建立采空区自燃"三带"分布的数学模型,利用COMSOL Multiphysics5.2模拟软件,对东林煤矿3409工作面采空区孔隙率、气体浓度、温度等参数进行模拟分析。结果表明:采空区上部孔隙率较大,下部除回风巷道边缘处较大外,其他区域孔隙率相对较低;氧气浓度结合漏风速度共同划分氧化带范围为:在进风侧氧化带宽23.2 m,在回风侧宽37.6 m,高温区域主要集中在回风侧、采空区的下部距离工作面较近区域;采空区上部瓦斯浓度相对较低,下部瓦斯浓度相对较高;瓦斯爆炸危险区域为中间工作面支架处区域范围为爆炸危险区域。     

“两进一回”通风工作面采空区煤自燃区域分布规律

为研究"两进一回"通风工作面采空区煤自燃区域分布规律,模拟分析了塔山煤矿8301工作面回采期间不同工况下采空区氧气浓度,确定了煤自燃危险区域并提出相应防灭火措施。结果表明:"两进一回"通风工作面采空区煤自燃危险区域较大,自燃带在回采长度为150 m时达到96 m;注氮可大幅度改变采空区内自燃"三带"分布,减小采空区煤自燃危险区域。针对"两进一回"通风工作面,应考虑在采空区两侧注氮;增加风量可使自燃带边界向采空区深部延伸,且加大其前端距工作面的距离。     

远距离抽采条件下采空区煤自燃区域分布规律

针对塔山煤矿8204-2工作面上方地形复杂、只能在回采起点集中布置钻孔抽采瓦斯的特殊情况,利用数值模拟软件研究分析回采期间不同回采长度和不同注氮量下采空区氧气摩尔浓度分布情况,确定该特殊情况下采空区自燃"三带"和煤自燃危险区域。结果表明:远距离抽采瓦斯使煤自燃危险区域变大;随着回采长度的增长,自燃带逐渐变宽;当回采长度为50 m时,自燃带宽度增宽速率突然变大,进风侧自燃带变宽幅度与回采长度变长幅度比例比回采长度为30~50 m时高出180%,回风侧相应宽度则高出140%,遗煤自燃危险性变大;注氮可大幅度减小采空区煤自燃危险区域。     

综放工作面采空区自燃“三带”的观测与划分

通过实际观测采空区浮煤状况、工作面推进速度和采空区进回风侧O2浓度的分布规律,根据"三带"划分方法及划分指标,对白羊岭煤矿15101综放工作面进行了"三带"划分,掌握了采空区煤自燃"三带"分布规律及危险区域。15101工作面散热带的分布范围在采空区距离工作面10~100 m,进风侧由于漏风强度较大,散热带宽度较宽。窒息带在距离工作面165 m以上的采空区深部;在工作面回风侧,窒息带的深度约为137 m。氧化升温带宽度在工作面进风侧最大,达到55 m左右。     

辛置煤矿2-208工作面采空区自燃三带分布规律实测分析

为掌握辛置煤矿2-208工作面采空区自燃三带的分布规律,在工作面建立束管监测系统,对采空区内可燃气体进行了监测。基于监测结果,得出采空区进风巷侧、中部、回风巷侧的散热带、氧化带、窒息带的范围,通过对监测数据用软件处理,得出采空区自燃危险区域主要为采空区回风侧16 m～59 m的范围,中部20 m～51 m的范围。基于采空区自燃危险区域的分析结果,确定对采空区采用黄泥灌浆+喷洒阻化剂+自燃危险区灌注高效阻化泡沫相结合的防灭火措施,保障采空区的安全。     

31102采面采空区自燃"三带"实测结果分析

为有效分析31102采空区自燃"三带"的分布规律,根据31102工作面及采空区的具体特征,采用现场采空区埋管抽气的方式进行采空区内指标气体的监测;根据监测结果,对采空区内高温危险区域进行分析,并根据采空区自燃"三带"的划分方法进行"三带"划分。结果表明:31102工作面采空区进风侧散热带为20 m,氧化带为20～108 m,窒息带为108 m;回风侧采空区散热带为20 m,氧化带范围为20～84 m,窒息带为84 m。     

上湾煤矿采空区自燃“三带”范围确定与分析

确定采空区自燃"三带"是做好采煤工作面防灭火的基础工作之一,正确地划分采空区"三带"范围,是制定防火措施的重要依据。通过实际观测采空区浮煤状况、工作面推进速度和采空区进回风侧O_2含量的分布规律,根据"三带"划分方法及划分指标,对上湾煤矿22102综采均压通风工作面进行了"三带"划分,掌握了采空区煤自燃"三带"分布规律及危险区域,为上湾煤矿采空区防灭火工作提供了技术支撑。     

采空区煤自燃三带数值模拟研究

基于矿井综放面采空区自燃"三带"实测数据,利用FLUENT软件对采空区流场的分布进行了数值模拟研究,得出:不同风量下工作面采空区漏风流场的形态,即不同供风条件下工作面采空区自燃"三带"的区域分布;在氧气浓度为7%~15%时,工作面的最大氧化带宽度为28.00m;综放面的连续推进速度小于1.75 m/d(工作面月推进量小于52.5 m)时,工作面采空区将有发生自燃发火的危险。所得结果对预防采空区自燃,促进煤矿安全生产具有指导意义。     

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。     

煤层分层前后采空区自燃“三带”的数值模拟

某矿所采煤层在回采中期出现分层,导致开采过后采空区出现上下2层遗煤,为了探究煤层分层对采空区自燃"三带"的影响,运用Fluent软件模拟了煤层分层前后采空区氧气浓度分布,并将数值模拟与现场实测结果进行比对,具有良好的吻合度,同时,对分层前后采空区自燃"三带"模拟结果进行对比分析。结果表明:煤层分层后,回风侧散热带和自燃带的宽度较煤层分层前分别减小了7 m和3 m,进风侧自燃带宽度减小了1 m;采空区中遗煤量和遗煤的空间分布的变化导致采空区自燃"三带"发生了变化。     

浅埋深煤层采空区自燃危险区判定及防治技术

浅埋深煤层工作面在开采过程中受采动影响更易产生与地面连通的裂隙，从而导致采空区漏风供氧增加、遗煤自然发火隐患增大。为尝试解决这一问题，以李家塔煤矿2号煤层首采1201工作面为研究对象，现场实测了工作面通风参数、采空区内进、回风两侧氧气体积分数的变化规律；CFD仿真模拟了不同供风量下采空区内部自燃危险区域的分布特征；并在此基础上提出了氧化区惰化降温、漏风区域控风堵漏、覆盖遗煤阻隔煤氧化反应“三位一体”的采空区遗煤自燃综合防灭火技术措施。结果表明：1201工作面采空区自燃危险分布范围为：进风侧86～222m，回风侧54～156 m。     

基于现场测试及模拟的采空区危险区域判定

针对安家岭三号井39107工作面采空区自然发火问题,采用了现场监测与数值模拟相结合的方式对其进行区域危险性判定。依据氧浓度法划分自燃"三带"标准,束管监测数据与数值模拟结果总体保持一致。综合判断39107工作面采空区自燃危险区域范围为:进风侧52~143 m,回风侧25~128 m。     

综放工作面采空区“三带”分布规律分析

通过在阳湾沟煤矿6202综放工作面采空区现场埋管观测,取得了采空区内进、回风侧不同测点距工作面不同距离处温度、O2、CO气体浓度等参数,分析得到了采空区内O2浓度及漏风强度的分布规律。依据"三带"划分方法对阳湾沟煤矿自燃危险区域进行了划分,确定了6202综放工作面采空区"三带"范围,并根据氧化升温带宽度及浮煤最短自然发火期确定了工作面极限推进速度。     

贺驼煤矿采空区自燃“三带”分布异常分析

为有效防治采空区煤炭自燃,对贺驼煤矿11102综放工作面采空区气体成分变化规律进行测定,并结合采空区煤炭自燃理论,确定出该工作面采空区自燃"三带"分布范围。在此基础上,利用Fluent软件分析了采空区进、回风侧自燃带异常分布的原因。结果表明,贺驼煤矿综放工作面进、回风隅角封堵,以及采空区预埋管路抽瓦斯是导致该现象的原因。     

采空区氧化自燃带宽度与工作面推进速度关系的数值模拟

基于采空区渗流方程和多孔介质动量方程,应用FLUENT软件模拟了采空区漏风风速变化情况,结合采空区自燃"三带"划分标准,得出采空区氧化自燃带宽度与工作面推进速度的关系:随着工作面推进速度提高,进风侧、回风侧、工作面中部氧化自燃带与工作面距离都将增大;工作面中部氧化自燃带与工作面距离增幅较大,进风侧、回风侧氧化自燃带与工作面距离增幅较小。