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。     

U+L型通风条件下采空区煤自燃危险区域研究

U+L型工作面采空区漏风治理一直以来是矿井火灾防治的重要课题之一，为研究这一问题，采用绝热氧化升温试验、现场监测以及数值模拟的方法，在测定煤自燃极限特征参数的基础上，以陕西杭来湾煤矿实际为例对采空区“三带”区域分布规律进行研究，进而揭示采空区煤自燃特征及危险区域分布规律。研究发现：该采空区煤体自燃的下限氧浓度为12.9%|U+L型通风方式对于采空区“三带”区域划分有着较为严重的影响，进风侧采空区由于辅运巷漏风影响，会出现煤自燃“三带”范围的波动|数值模拟能够更加直观的体现煤自燃危险区域的分布特征。研究结果对于同类工作面的矿井火灾防治具有一定的指导和借鉴意义。     

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。     

浅地表大范围漏风测试研究与应用

唐山沟煤矿主要开采8~#和12~#煤层,由于11~#煤层属于容易自燃煤层,在开采8~#和12~#煤层时,采空区漏风状态、强度、遗煤自燃区域与单一煤层采空区开采差别明显,11~#煤层老空区与本煤层工作面采空区相互连通,在负压通风的作用下,客观上加剧了漏风对采空区浮煤自燃的影响程度,改变了采空区自燃"三带"分布规律以及采空区内气体浓度场,同时增大了自燃隐患治理难度。因此,采用六氟化硫(SF_6)示踪气体探测地表、8~#煤层、11~#煤层、12~#煤层之间的漏风规律,从而有的放矢地封堵漏风通道,进而建立煤层自然发火综合防治技术体系。     

基于惰化平衡的厚煤层透采空区煤自燃防控方法

厚煤层开采过程受原有分层开采工艺的影响,原有老采空区被揭露,工作面风流在压差的作用下漏入煤层内采空区,极易引起采空区内破碎遗煤自燃并产生大量有害气体。以水帘洞煤矿大巷煤柱(北)综放工作面为例,在分析厚煤层综放开采条件下工作面透采空区时各流场之间耦合关系的基础上,采用SF₆示踪气体漏风测试和数值分析相结合的方法,研究工作面在回采过程中透采空区的特点及漏风规律,提出了基于惰化平衡的厚煤层透采空区煤自燃防控方法。研究结果表明：工作面距切眼200 m范围内本煤层内采空区之间存在较为明显的漏风通道;工作面切眼贯通,漏风流O₂向回风侧运移,且其体积分数随距切眼距离的增加而逐渐减小;切眼向外约100 m范围为本煤层采空区煤自燃危险区域;通过封闭式氮气惰化、多钻孔连续压注凝胶等方法,实现采空区惰化平衡,在工作面开切眼、过采空区、停采时期高效防治采空区煤自燃。     

大倾角负煤柱综放面自燃危险区域判定技术

针对华丰煤矿1411工作面开采条件和工作面布置方式,分析了大倾角厚煤层负煤柱综放工作面的开采特点和煤自燃危险性。结合现场生产情况,制定了采空区"三带"的观测方案,测算出后部采空区氧浓度、遗煤厚度及漏风强度分布规律,判定了采空区自燃危险区域的范围,为该类煤层自燃防控技术措施的制定提供了依据。     

采空区漏风状况模拟及其分析

通过建立综放采空区三维自然发火预测模型,采用数值模拟软件对高瓦斯煤层抽放条件下综放采空区漏风状况进行了数值模拟,利用模拟结果对采空区进行了煤自燃"三带"的划分,并分析了该工作面采空区浮煤自燃的危险区域及危险程度,可用来指导具有类似情况的采空区浮煤自燃火灾的防治工作。     

采煤工作面囊袋封堵漏风技术

采煤工作面采空区漏风是导致煤氧化自燃的重要原因之一。为了解决龙王沟煤矿61601工作面在推采过程中存在两巷垮落困难,导致采空区漏风严重的的问题,提出了囊袋充填塑性材料技术;对塑性材料进行了配比实验,封堵漏风性能及塑性实验研究,得出了塑型封堵材料的最佳配比参数,证明了其具有良好的密封性及可塑性。现场应用结果表明,囊袋塑性封堵漏风技术达到了较好的封堵漏风效果,采空区氧气浓度最大降低了8%。该技术方案的实施,有效防治了采空区煤自燃,保证工作面安全回采,为后续工作面的开采也提供了宝贵的技术和经验。     

大倾角综放工作面煤层自燃预防技术

对华丰煤矿1409大倾角综放面开采面临的防火问题进行分析,在实验室对四层煤自燃特性参数进行测试,研究主要影响因素;结合现场观测结果,判定采空区自燃危险区域分布规律;利用SF6示踪气体检测采空区漏风通道、分析其漏风强度,掌握采空区的漏风规律。根据研究结果,制定综合防火方案,抓好方案落实,有效的防治了采空区煤层自燃。     

浅埋深采空区自燃危险因素及防治效果分析

基于浅埋深工作面自燃防治需要,通过实验及现场实测等技术手段,针对磁窑沟10202工作面10-2煤层的自燃特征属性,对井下遗煤分布、漏风及氧化区域宽度进行了分析,识别了浅埋深工作面的自燃危险因素,并在此基础上,对注氮及封堵技术进行了效果检验。结果表明:1)浅埋深工作面漏风相对严重,漏风率为4.52%.2)在实施注氮及堵漏防灭火技术之后,采空区的氧化带宽度由之前的70 m降至48 m,氧化带宽度降低了31.4%.实践证明,注氮及封堵技术措施对采空区煤自燃防治效果显著。     

综放面采空区遗煤自然发火特点及环境分析

根据综采放顶煤开采技术的开采特点及现场调查和观测,总结出综采放顶煤工作面采空区自然发火的主要特点。在分析综放开采条件下采空区煤体所处环境的基础上,通过对采空区浮煤厚度、松散煤体空隙率、采空区漏风强度、工作面推进速度、采空区围岩原始温度等关键因素的分析研究,指出采空区遗煤所处环境的变化将会引起浮煤自燃过程的动态变化。     

极近距离煤层上覆采空区自燃危险区域预测及防治研究

针对西铭矿49405工作面巷道顶板向上覆采空区漏风,导致其遗煤自燃危险性增大的问题,通过现场漏风测定,借助FLUENT数值模拟软件,对开采极近距离下部煤层时上覆采空区自燃危险区域分布状态及防治措施进行研究。研究结果表明：巷道顶板漏风使上覆采空区存在近似呈“U”形分布的自燃危险区域,且在巷道顶板裂隙及风压双重作用下,上覆采空区存在自然发火隐患;采用钻孔单孔注氮分析不同注氮量对上覆采空区氧气、温度及自燃危险区域的影响,确定单孔最佳注氮量为120 m³/h,合理注氮孔间距为36 m。     

高瓦斯易燃煤层自燃发火原因分析及防治

针对厚煤层开采比重加大,且伴随采空区遗留浮煤,回采工作面漏风等因素致使煤层自燃发火频繁,矿井安全生产形势日趋严峻的问题,分析了煤体自燃发火原因,加强自燃发火预测,采取有效的防灭火技术及装备,确保易燃煤层安全高效开采势在必行。     

基于多参量的采空区煤自燃危险区域划分方法研究

工作面采空区漏风强度、浮煤厚度、氧气体积分数等多个因素共同影响采空区内的煤自燃危险区域分布范围。以王家山煤矿中二202工作面为研究对象,采用公斤级煤自然发火试验装置,测定煤样放热强度、耗氧速率等自燃特性参数,结合理论公式计算采空区危险区域划分参数的阈值(浮煤厚度、氧气体积分数、漏风强度、最短发火期、耗氧速率)。综合关键参量,构建了采空区煤自燃危险区域的划分方法。通过现场束管检测分析和Fluent流体模拟技术,观察采空区内氧气浓度场、气流场的分布规律,确定了王家山煤矿大倾角工作面采空区煤自燃“三带”及工作面每日最小安全推进度。研究成果对现场防灭火工作具有一定的指导意义。     

火成岩侵蚀对煤自燃特性及其结构的影响

为探究火成岩侵蚀对煤自燃特性及结构的影响规律,以陕西、辽宁区域两煤矿同工作面原生煤及火成岩侵蚀煤为研究对象,采用程序升温试验、红外光谱分析、低温氮气吸附和压汞实验,分别从宏观和微观角度对煤的氧化特性、自燃极限参数、活性官能团含量以及孔隙结构特征进行分析。结果表明：火成岩侵蚀增大煤的自燃风险,会提升煤体内部的气体流通性,火成岩侵蚀煤体具有更高的氧化活性;此外,火成岩侵蚀改变煤层赋存条件,增大煤层开采难度,提高采空区内漏风强度,延长采空区“氧化升温带”遗煤的氧化时间,从外部影响因素层面提升煤炭的自燃风险;火成岩侵蚀改变煤自身结构和煤自燃外部环境因素,加剧了侵蚀煤层的自燃风险。     

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。     

放顶煤工作面停产期间综合防灭火技术

为了防止放顶煤工作面长期停产造成工作面发生火灾,影响以后工作面的生产,通过应用均压通风和对工作面采空区侧吊风障、垛煤袋、埋管注浆及注MEA等综合防灭火技术,有效阻止了松散煤体氧气的供给,减少向采空区漏风,从而降低煤层自燃危险可能,完全杜绝了向工作面采空区漏风,达到了防止自然发火的目的。     

上覆采空区煤自燃与瓦斯综合防治技术

为高效解决煤层在掘进期间瓦斯与火共存灾害问题,在研究鹿洼煤矿4301煤层上覆采空区瓦斯赋存、煤自燃特点的基础上,构建了4301(2)煤层瓦斯与煤自燃指标气体检测体系,确立瓦斯与煤自燃异常区域;提出了采用喷浆、注凝胶对漏风地点快速封堵、注黄泥浆对煤自燃异常区域迅速降温及覆盖氧化煤体的综合防灭火措施;针对瓦斯异常涌出问题,提出了"封堵裂隙-钻孔排放-风量稀释"三位一体的瓦斯防治措施。     

唐口煤矿6305综放面自燃危险性分析及区域判定

根据唐口煤矿6305综放面的开采情况,利用采空区自燃危险区域判定理论,分析了引起采空区遗煤自燃的最小浮煤厚度、下限氧浓度和极限漏风强度等参数,制定了采空区煤自燃危险区域的实测方案;分析了采空区氧气浓度和漏风强度的变化规律,确定了工作面的极限推进速度,为工作面防灭火工作提供了技术支撑和科学依据。     

均压通风在大峪煤业107综采工作面的应用

针对综采工作面采空区自然发火的规律和特点,经研究和探索出以均压通风为核心的一整套防灭火技术体系,消除了自燃煤层综采工作面遗煤、采空区漏风导致采空区煤层自燃的现象.自燃煤层工作面开采过程中需要加强采空区的煤层自燃防治工作,采用均压通风技术不仅可以减少漏风量,起到火灾防治的作用,还能通过风流调控影响空气中有害气体及氧气的浓...