近距离煤层群开采过程中上覆煤层采空区气体变化规律

近距离煤层群开采过程中邻近层之间产生大量相连通的裂隙,采场情况十分复杂,并伴随不同煤层间因通风引起近距离煤层群漏风,在研究漏风规律过程中,煤矿工程现场煤层群采空区漏风规律与单煤层开采漏风规律有很大区别,开采过程中采空区气体的分布规律也更加复杂,给采空区煤层自燃预测预报带来了困难。通过理论分析、现场监测相结合的方法研究近距离煤层群开采过程中上覆煤层采空区气体变化规律,为制定采空区煤自燃预防措施提供科学依据。     

近距离煤层群开采上层采空区气体变化规律

层间距小的煤层,在开采过程中很容易产生大量的裂隙,形成漏风通道,给采空区遗煤自燃的监测预测带来困难。为了能更好地分析层间距小的煤层开采过程中采空区的气体运移规律,该文通过对官地矿28412工作面现场监测并结合理论分析研究近距离煤层群开采过程中采空区气体的运移规律,为预防采空区遗煤自燃给予了相应的理论指导。     

近距离煤层群开采上覆煤层自燃危险区域探测技术

针对近距离煤层群采空区自然发火隐蔽高温区难以识别问题,采用分布式光纤温度探测技术对火源高温点监测,以及井下近距离抽气的束管探测技术对气体异常点监测。根据近距离煤层群开采遗煤分布特征及漏风规律,布置符合现场实际情况的气体测点,通过现场观测结果研究了采空区内温度分布及气体分布规律。结果表明:光纤测温结合近距离束管抽气的方法能较全面地监测近距离煤层群开采上覆煤层自燃关键参数变化,同时对类似矿井火区探测研究具有较好的借鉴意义。     

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。     

上湾煤矿近距离煤层开采自燃防灭火技术

针对近距离煤层群开采所面临的煤层易自燃的难题,以上湾煤矿三盘区12煤层和12上煤层为例,分析了当上覆12上煤层回采完毕后开采12煤层工作面时,采空区遗煤自燃危险因素。建立了自燃预测预报系统,根据煤炭自燃的条件,通过对其自燃机理的分析,制定了从设计源头、工作面回采初始至采终封闭全过程防灭火措施,确保了下覆12煤层的安全回采。     

近距离煤层群开采工作面自燃火灾防治技术

石圪台煤矿为浅埋深近距离易自燃煤层群开采,上覆采空区遗煤较多,与周边小窑采空区漏风通道畅通,采空区塌陷分散地表漏风不易控制,存在较大自燃隐患。针对这一开采特征,总结出一套适合近距离煤层群开采的综合防灭火技术体系。采取加快推进速度、预测预报、封堵漏风通道、均压、注浆、注氮等关键技术,有效预防了采空区自然发火,保障了工作面的安全回采。     

近距离煤层群开采上层采空区气体变化规律

近距离煤层群开采过程中邻近层之间产生大量相连通的裂隙,采场情况十分复杂,并伴随不同煤层间因通风导致的煤层间漏风,致使采空区漏风规律与单层开采有很大区别,采空区气体的分布规律也更加复杂,给采空区煤层自燃预测预报带来了困难。因此通过理论分析并结合现场监测结果研究近距离煤层群开采本层及上层采空区气体变化规律,为制定采空区煤自燃预防措施提供科学依据。     

复合采空区遗煤自燃极限参数变化及危险区域判定

特厚煤层采用分层综放开采时,上分层遗煤易发生二次氧化,致使煤自燃预防和治理的难度加大。为了准确判定下沟矿ZF1801工作面上、下分层采空区遗煤自燃危险区域,通过程序升温实验分析4#煤层煤的自燃极限参数,并根据气体监测数据判定采空区遗煤自燃危险区域。研究结果表明:4#煤层煤的耗氧速率和放热强度随温度的变化均符合高斯型函数关系;随遗煤厚度的增加,下限氧气体积分数逐渐降低,而上限漏风强度逐渐升高;当遗煤厚度一定,温度达到90℃时二者的极限参数最低;遗煤自燃危险区域在ZF1801工作面下分层采空区回风侧20～125 m、宽105 m,在上分层回风巷、进风巷侧0～40 m、宽40 m;当ZF1801工作面推进速度低于2.34 m/d且停采28 d以上时,采空区存在自燃危险。研究结果可为下分层综放工作面末采期间采空区自燃危险区域判定提供参考。     

煤层群开采自燃“三带”分布规律及防灭火技术研究

为防止近距离煤层群工作面回采后相邻采空区气流互通引起采空区遗煤自燃，以李家壕煤矿31114综采工作面为工程背景，采用现场实测结合数值模拟的方法，对本煤层进风侧、回风侧及上覆采空区氧浓度分布规律进行测定，依据氧浓度分布规律划定了本煤层采空区自燃“三带”分布范围，并给出了工作面安全回采的最小推进度。同时，利用Fluent软件模拟得到煤层群开采上覆采空区氧浓度分布规律，划定了上覆采空区火灾重点防治区域，该区域位于工作面后方50m范围内的上邻近层工作面遗留煤柱，依据遗留煤柱破碎漏风易发火的特征，提出采用地面封堵、隅角封堵、遗留煤柱注浆相结合的综合防灭火技术。     

近距离煤层上覆采空区自燃形成机理及防控技术

基于近距离煤层自燃防治理论研究和现场实践,以氧浓度控制为核心,提出以多点监测自反馈注氮为主的上覆采空区煤自燃综合防控技术。采用理论分析和数值模拟研究了巷道顶板裂隙发育对上覆采空区浮煤自燃的诱发机制,从氧浓度控制的角度对上覆采空区遗煤自燃防控进行了模拟分析与现场实践。研究结果表明,巷道顶板裂隙发育引起大面积漏风供氧是上覆采空区遗煤自燃灾害发生的重要诱因;遗煤自燃危险区位于上分层冒落三角区及终采线附近,且随漏风强度增大逐渐向回风侧扩展;相对传统多点注氮方式,采用多点自反馈技术可减少氮气用量36%以上,同时实现强漏风点的准确定位与区域遗煤氧化进程的动态监测。通过现场实践,验证了通过多点自反馈综合防控技术实现注氮量优化分配与强漏风点识别控制的可行性。     

浅埋近距离煤层群工作面上隅角贫氧致因及综防技术

我国神东、平朔、大同煤田赋存着大量浅埋近距离煤层群,浅埋近距离煤层群具有煤层埋藏浅、煤层间距近等特点,在开采扰动下,层间易产生裂隙形成漏风通道,当地表空气进入上覆采空区,易引起上覆采空区遗煤自燃,间接影响下层煤开采过程中工作面上隅角的氧气浓度,造成贫氧现象。为了探究浅埋近距离煤层群工作面上隅角贫氧致因,提出防治贫氧的措施,以大恒煤矿91103综采工作面为研究背景,采用理论分析、CDEM数值模拟以及SF6示踪气体漏风测试等方法进行了研究。结果表明:地面裂缝、沉积现象明显;模拟煤岩损伤、破裂过程、裂隙发育,得出地表与上覆采空区、工作面贯通模型;利用连续定量释放SF6示踪气体在工作面进行漏风测定,测定结果验证了数值模拟中地表、上覆采空区以及工作面的贯通。工作面上隅角贫氧是由于浅埋赋存煤体破碎析出的低氧气体、采空区氧化衍生气体以及防灭火注入的惰性气体,在通风负压和大气压力的双重作用下,通过漏风通道进入工作面,加之U型通风方式的通风特点等多种因素共同造成的,其中工作面与地表贯通造成漏风严重是上隅角贫氧的主要致因。基于对贫氧致因的研究,大恒煤矿采用了井上下堵漏、安设风帘、埋管抽采、风机配合风筒等综合性防治措施,有效解决了工作面上隅角贫氧对安全生产的制约和影响,确保了工作面上隅角氧气浓度始终处于正常水平。     

综合防灭火技术在严重自燃煤层中的实践与应用

东林煤矿北翼4#煤层为容易自燃煤层,开采过程中出现过采空区遗煤自燃、巷道顶帮松散煤自燃,为此,在开采2411—2407二段过程中,采用了均压通风、气雾阻化、采空区注浆等一系列综合防灭火技术措施,解决了煤层自燃问题,取得了良好的效果。     

极近距离易自燃煤层工作面受自然发火威胁程度评估

为了评估极近距离赋存条件下易自燃煤层工作面在开采过程中受本煤层及上覆煤层采空区自然发火威胁的程度,选取了垮落带发育高度、裂隙带发育高度、工作面推进速度等指标,评估了本煤层采空区遗煤、上覆煤层、上覆采空区的影响程度,科学地划分了受火灾威胁的等级,并提出了相应的防灭火措施。     

近距离煤层群下煤开采覆岩运动规律研究

针对近距离煤层群开采条件下的某矿6207N工作面和5105N工作面进行了理论分析并结合数值模拟和现场矿压监测结果,研究此类条件下的下煤开采时的覆岩运动规律,对近距离煤层群下煤开采的矿压控制工作具有指导和借鉴意义。     

近距离煤层下行开采顶板初次来压特征模拟研究

以平朔井工二矿11#煤首采面为工程背景,采用数值模拟法研究近距离煤层下行开采条件下采场围岩变形破坏特征,预测初次来压步距,指导工作面制订科学有效的顶板管理措施。     

浅埋深近距离易自燃煤层群开采工作面防灭火技术

根据神东矿区浅埋深近距离易自燃煤层群开采的特点,以上湾煤矿12302综采工作面为例,综合分析了工作面回采过程中引发采空区遗煤自燃的原因。结合工作面生产中的实际参数,在坚持"预防为主,综合治理"的原则下,编写了工作面回采时的综合防灭火技术措施,为保证工作面的安全回采提供了技术指导,完善了神东矿区浅埋深近距离煤层群开采的防灭火技术方案。     

浅埋煤层近距离采空区隐蔽火源探测及控制技术

针对陕西建新矿近距离煤层群采空区遗煤自然发火规律及自燃原因分析及隐蔽高温区识别难度和危害的研究,采用温度法火源高温点探测技术对遗煤自燃高温区域进行判定。通过检测孔采集气体分析验证,采取基于高分子胶体防灭火为主的快速控制技术,成功治理复杂漏风条件下的近距离煤层群火源高温区域。     

近距离煤层采空区下工作面矿压显现规律研究

针对近距离煤层采空区下开采采场矿压控制问题,根据某煤矿地质条件及工作面布置方式,采用物理相似模拟与现场实测相结合的研究方法,总结了近距离煤层上煤层开采完毕后,采空区下工作面回采过程中矿压显现规律,进一步分析了采空区下采场覆岩运动规律;由于上煤层开采造成上覆岩层垮落,老顶岩层完整性受到破坏,采空区下煤层开采时,工作面采场覆岩构成"块体-散体-块体"的复合老顶结构,从而使工作面开采过程中形成"小-大初次来压及周期来压"的矿压显现规律.     

遗煤二次氧化对复合采空区气体浓度场影响

复合采空区内氧化遗煤发生二次氧化是近年来引发煤矿内因火灾的重要原因之一。从气体浓度场的角度定量分析遗煤二次氧化对复合采空区自然发火的影响，是制定重复采动影响下复合采空区防灭火方案的理论基础，对于煤矿安全生产具有重要意义。以内蒙古平庄能源股份有限公司六家煤矿近距离煤层开采的SIIN₂6-9工作面为工程背景，现场采集本煤层原始遗煤与上覆煤层垮落氧化遗煤并制备实验煤样，利用等温差引领升温方法实验测试了2种煤样的宏观自燃特性。实验结果表明：现场采集氧化遗煤二次氧化过程处于激活阶段，煤氧反应更加活跃；相同温度与氧浓度条件下，氧化遗煤耗氧与CO生成速率更高。根据现场采集煤样的宏观自燃特性实验结果，提出采空区多种遗煤氧化情况的煤氧反应源项计算方法，建立了动态推进条件下采空区多种遗煤自然发火过程的数值预测模型。通过对比氧气与CO体积分数的束管监测数据与数值模拟结果，验证了所建立数值模型的可靠性。数值模拟结果显示：上覆采空区遗煤二次氧化增加了采空区遗煤耗氧和CO生成速率，在遗煤二次氧化作用下采空区内氧化带位置较单一煤层采空区向工作面移动约27 m,最大CO体积分数提高了30%。上覆...     

上行采动影响下遗留群柱动态稳定性研究

揭示上行开采对柱式采空区遗留群柱体系稳定性的动态扰动特征是保障蹬空遗煤安全开采的关键科学问题之一.选取元宝湾煤业9#煤层柱式采空区上覆6#蹬空遗煤开采为研究对象,通过数值模拟研究蹬空遗煤上行复采过程中遗留群柱的应力演化规律,评价遗留群柱的动态稳定性;在此基础上,运用结构力学基础理论,建立上行扰动载荷与遗留群柱载荷之间的...