碎软煤层坚硬顶板综采工作面自燃“三带”分布与注氮参数研究

为了解决碎软突出煤层坚硬顶板条件下,综采工作面采空区自燃"三带"划分及注氮参数设计与优化的问题,在进、回风巷布置埋管实测进、回风侧自燃"三带"并采用数值模拟、图像处理相结合的方法确定采空区中部自燃"三带"分布,并给出了注氮参数。研究表明:在碎软煤层坚硬顶板条件下,采空区散热带和氧化带宽度都明显变宽,最佳注氮口在散热带和氧化带交界处,但该位置埋深较深,拖管注氮存在困难,可通过增加注氮量减小注氮深度在注氮管埋深30 m处注氮,最佳注氮量为600~800 m³/h,采空区CO分布与自燃"三带"分布呈对应关系,24311工作面最小安全推进速度为1.89 m/d,工作面安全通风量为119 m³/min。     

“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。     

朱仙庄矿Ⅱ863综放面采空区氮气防灭火参数确定

根据Ⅱ863工作面采空区漏风实测及采空区自燃"三带"的分布范围,朱仙庄煤矿Ⅱ863工作面采取氮气防灭火措施。为了提高注氮防灭火的实际效果,对氮气防灭火技术进行了深入的研究,确定最佳注氮技术参数,为采空区氮气防灭火注氮参数的确定提供重要科学依据。     

近直立煤层短壁综放工作面采空区注氮流量与自燃“三带”分布关系

乌东煤矿近直立煤层内短壁综放面采空区遗煤量多、漏风复杂,易致出现自燃火灾,因此,矿井将注氮防灭火技术作为采煤工作面的日常主要自燃火灾防治技术手段。向采空区注入氮气,不可避免地会对采空区内自燃"三带"的分布范围产生影响,为了考察不同注氮流量条件下采空区自燃"三带"分布范围的变化规律,采用预埋束管的方法,测定了不注氮、小流量注氮、大流量注氮3种不同条件下采空区不同位置的氧气浓度,并依据采空区自燃"三带"氧气浓度指标进行了"三带"分布范围划分,通过对比划分结果,明确了短壁综放工作面随采空区注氮流量的增加,"三带"边界都向工作面方向移动,散热带、氧化带宽度都将缩小,大流量注氮后散热带基本消失。     

连续开区注氮对采空区自燃“三带”分布特征的影响

为了研究连续开区注氮参数对采空区自燃"三带"分布规律的影响,以大兴煤矿南五902工作面为研究对象,分别开展了不同O2浓度(20.9%、10.0%以及7.0%)条件下煤自然发火模拟实验,分析CO气体产物与煤温关系,认为研究区域的9#煤层自然发火临界氧浓度为7%;通过在南五902回风巷布置束管对不同注氮量情况下采空区内不同位置的CO、O₂浓度进行现场实测,得出了注氮量与氧化带宽度呈负相关,且注氮量不影响散热带范围的特征;结合工作面平均推进度最终确定,采用1 200 m³/h迈步式埋管连续开区注氮的防灭火手段,可满足南五902工作面日常防火需要。     

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。     

短臂大采高综放工作面注氮防灭火工艺

为了确定乌东煤矿工作面合理的注氮流量、注氮管路间距和采空区起始注氮深度等重要注氮工艺参数,通过在工作面回风侧布置束管监测系统,连续监测回风侧采空区O2浓度变化规律,研究工作面在不同注氮流量、注氮管路间距条件下的采空区自燃"三带"分布规律。研究结果表明:乌东煤矿短臂大采高综放工作面合理注氮流量为259~622 m^3/h,采空区全断面注氮管路间距为20~40 m,开始注氮位置在架后15 m。     

注氮对相邻采空区自燃“三带”影响模拟研究

相邻工作面开采会导致复杂的漏风情况,浮煤易自燃,增大防火工作的难度。为明确相邻采空区自燃“三带”分布特征及确定最佳注氮防灭火参数,以贵州某矿4244工作面为背景,结合现场实测,应用Fluent流场分析软件,模拟研究不同注氮方案下采空区氧气浓度场分布规律。结果表明,实测结果与模拟相吻合,验证了模拟的可靠性;当注氮位置为X=50 m,注氮流量为100 m3/h时,采空区进、回风巷侧氧化带宽度分别为7 m和38 m,能明显减少本采空区氧化带面积,且能防止氧化带距工作面太近;此工作面进风侧注氮对相邻采空区氧化带影响范围较小,这要求在回采过程中需要对煤柱进行加固,降低孔隙率,控制漏风,减少氧气进入相邻采空区,降低煤自燃风险。模拟结果为相邻采空区灾害防治工作提供了的理论指导。     

特厚煤层综放工作面自燃立体“三带”分布规律研究

通常对采煤工作面采空区自燃"三带"的划分,基本上都是确定其在平面上的分布。但对于特厚煤层以及近距离煤层群开采的情况,采空区自燃"三带"不仅在平面上分布,而且在垂直方向也有一定的分布规律。通过现场实测数据、统计和分析,得出陈家沟煤矿3103工作面自燃立体"三带"分布规律,提高了煤层自燃火灾预报的准确率,对确定防灭火工作重点及合理选取适用的防灭火技术具有重要意义。     

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。     

综放采空区“三带”观测及注氮防灭火研究

阐述了综放工作面采空区"三带"的分布规律,并根据综放工作面采空区"三带"的分布范围,论述了综放工作面采空区注氮防灭火工艺,为预防采空区煤炭自燃提供了科学依据.     

佳瑞煤矿15101工作面采空区综合防灭火技术研究

为防止15101工作面采空区出现遗煤自燃现象,采用现场测试的方式对采空区自燃“三带”的分布规律进行分析,根据分析结果得出采空区进风侧和回风侧氧化升温带分别为23～57 m和15～45 m,基于采空区自燃“三带”的分布规律,设计采空区防灭火采用上下隅角堆垛封堵+采空区注氮+采空区注胶的防灭火方案,并在防灭火方案实施后对采空区进行束管监测。结果表明:采空区防灭火措施实施后,采空区内的CO浓度最大值未超过80×10-6,采空区无自燃现象出现,为工作面的安全回采提供了保障。     

综放面采空区“三带”范围的测定与注氮防灭火技术的应用

通过现场观测,得到朱仙庄矿综放面采空区氧气浓度变化情况,结合采空区煤炭自燃理论,确定采空区自燃"三带"的范围,并论述了综放工作面采空区注氮防灭火工艺,为预防采空区煤炭自燃奠定了基础。     

综放工作面采空区注氮量与氧化自燃带分布关系

为了防止柳塔煤矿12201综放工作面在推进过程中发生采空区遗煤自燃,采用COMSOL Multiphysics模拟软件研究了不同注氮量条件下采空区氧化自燃带的分布规律。研究结果表明:随着注氮量的增大,氧化自燃带的起始位置沿着工作面方向移动,但整体受注氮量的影响不大,氧化自燃带的终止位置受注氮影响较大,明显向工作面方向移动,导致氧化自燃带的宽度逐渐减小;注氮量与氧化自燃带宽度近似满足幂指数关系,经计算得出最佳注氮量为860 m3/h,此时的氧化自燃带宽度为55 m。     

佳瑞煤矿15101工作面采空区防灭火技术研究与应用

为解决15101工作面采空区内遗煤易自燃的问题,采用现场实测方式进行指标气体测试分析,得出采空区内自燃"三带"的大致分布规律,基于采空区自燃特征设计防灭火方案为:注氮+堵漏风+喷洒阻化剂,并在防灭火措施实施后,通过采空区束管监测系统进行指标气体的监测分析。结果表明:防灭火方案实施后,回采期间采空区无遗煤自燃和CO浓度超限现象出现。     

基于CFD模拟的自燃“三带”划分与注氮量优化

以汾源煤矿5-101综放工作面为研究对象,结合现场观测与CFD模拟,得出采空区自燃“三带”的分布规律;模拟不同注氮量下采空区自燃“三带”的变化情况,得出推进速度与注氮量的函数关系。研究结果可以指导回采工作面在不同推进速度下选取最优注氮量,在保证工作面安全生产的同时合理利用资源。     

综放工作面连续注氮下采空区“三带”变化规律

介绍了大黄山煤矿735工作面开采过程中,采用埋管、连续注氮方式向采空区注氮,利用预埋束管法对735综放工作面采空区的氧气浓度进行测定,并结合Fluent数值模拟,得出了采空区自燃"三带"的分布变化。     

综放面采空区注氮前后“三带”分布数值模拟

采空区"三带"分布及变化规律的研究,是综放面自燃预测的基础。运用流体软件结合大兴煤矿703综放工作面建立了采空区多孔介质模型,通过对注氮前后采空区内O2浓度变化的数值模拟得出采空区内"三带"范围的变化,并结合大兴矿煤的自然发火期,确定了工作面不发生自燃的最小推进度,据此可以对综放面采空区自燃危险性进行预测与防治。     

石炭系小煤柱掘进工作面巷道及相邻采空区防灭火技术

塔山矿试行小煤柱沿空开采,但工作面间小煤柱存在裂隙,致使在采工作面与毗邻采空区发生一定程度的气体交换,采空区内进入氧气,导致工作面出现自燃的可能性增加,以3-5#层8204工作面为研究对象,相邻采空区氧化带浓度明显呈现出"耳状"分布,通过对现场实际测试和数值模拟氧化带取得了深度的最大值29.6 m,长度在这一时期实现了较大的延伸。依据氧化带分布特征确定注氮步距,根据氧化带遗煤量确定注氮量,达到防灭火目的。     

特厚综放面采空区自燃“三带”的分布规律研究

通过分析金庄煤业8201综放工作面采空区自然发火危险性大的原因,在不采取任何防灭火措施的情况下,结合现场数据,对8201综放工作面采空区自燃"三带"的分布进行了数值模拟,划分了分布范围;依照束管监测系统所采集到的数据,在采空区采取注氮及端头堵漏措施的条件下,对采空区自燃"三带"的分布进行了划分。计算了8201综放面在采取注氮及堵漏措施和不采取注氮及堵漏措施两种条件下每天的最小推进距离,再综合考虑矿井的实际生产条件,确定了8201综放工作面的合理推进速度,并提出通过注氮及端头堵漏来防止采空区自燃事故的发生。