综放工作面Y型通风方式下的采空区自燃“三带”研究

为了研究高河煤矿3#煤层W1310工作面采空区在Y型通风(柔膜墙沿空留巷支护)、高抽巷情况下采空区遗煤自燃发火规律、"三带"分布范围,对采空区遗煤自燃做出超前预测。通过在工作面布置束管监测系统,抽取采空区气体并用气相色谱仪化验,分析O_2、CO、CO_2、CH_4、C_2H_2、C_2H_4、C_2H_6等气体浓度变化,综合考虑来划分采空区自燃"三带"范围。最终确定"三带"范围,进风侧:散热带:0～45m;氧化升温带:45～135m;窒息带:大于135m。回风侧:散热带:0～20m;氧化升温带:20～43m;窒息带:大于43m。月推进速度大于70. 8m/月。实践表明,与工作面实际情况非常符合,防止了采空区自燃,为W1310工作面防灭火提供了有效的技术指导。     

保德煤矿81305综放工作面煤的自燃特性及防治技术研究

为了解和掌握保德煤矿8号煤层自然发火规律,以81305综放工作面为研究对象,进行煤样升温氧化实验,得出8号煤层自燃指标性气体为CO、C2H4。通过现场实测采空区气体变化规律结合数值模拟,得出81305工作面采空区自燃氧化带的范围为:进风侧200~350 m;工作面中部220~400 m;回风侧100~220 m。计算出预防采空区自燃的工作面最安全的推进速度为61.71 m/月。并提出了保德煤矿8号煤层不同开采时期采空区自然发火防治措施。     

朱集西煤矿指标气体确定及自燃“三带”划分研究

为探究朱集西煤矿13501综采工作面采空区的自然发火规律,通过低温氧化实验分析了煤在低温氧化时释放气体产物的特征,优选出标志性气体并作为13-1煤自燃预报指标气体。通过在工作面进风巷和回风巷两侧铺设束管以及使用热电偶监控测温的方法,监测采空区内的气体和温度,测量出采空区自燃“三带”分布,进风巷：0～36 m为散热带、36～81 m属于氧化升温带、大于81 m为窒息带;回风巷：0～27 m为散热带、27～63 m属于氧化升温带、大于63 m为窒息带。依据划分的自燃“三带”宽度,计算出采空区工作面安全推进速度为2.3 m/d。研究结果对朱集西煤矿防治煤炭自燃以及防灭火提供指导作用。     

多夹层顶板综放工作面采空区自燃“三带”划分

采空区遗煤自燃属于煤矿重要灾害。为探究其自燃“三带”分布规律，以高家窑煤矿5203综放工作面为研究对象，采用实验室测定煤相关自然发火特性参数，现场布置运输巷与回风巷两侧的温度与气体采集系统，Fluent模拟采空区风流速度等方法，对5203综放工作面“三带”进行了划分。结果表明：以温度为划分标准的“三带”范围与氧气浓度划分的范围相近，以氧气浓度划分的散热带宽度为17.0～21.2 m,自燃带宽度为66.7～74.6 m,窒息带宽度大于83.7～95.8 m。Fluent模拟的散热带宽度为18～22 m,自燃带宽度为64～73 m,模拟结果与实测自燃“三带”范围相近。并结合5^#煤层最短自然发火期计算出工作面最低推进速度，研究结果可为矿井安全生产提供保障。     

柳塔煤矿1~(-2)煤层自然发火规律研究

为掌握柳塔煤矿1-2煤层的自然发火规律,实验研究了1-2煤层煤自燃特性基础参数及指标性气体,得出CO可作为1-2煤层煤自燃早期预测预报的指标性气体。现场对12201综采工作面采空区进行煤自燃"三带"测试,分析O2和CO 2种主要气体浓度随时间和推进度变化规律,得到以O2临界浓度为标准划分的1-2煤层煤自燃氧化带范围为从工作面向采空区深部48～150 m。     

王台矿2304采面自燃“三带”观测及数值模拟

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推进进度变化情况,对采空区内氧气的体积分数随深度的变化规律进行分析,根据所测的气体浓度,确定出王台矿2304采面采空区遗煤自燃氧化的"三带"分布状况,并利用FLUENT软件,依据达西定律,模拟研究了单一回风巷与工作面距离分别为80m、160m和240m3种情况下采空区流场的变化、氧气浓度场和CO浓度场的分布,分析了氧化带随工作面推进时的变化规律。结果表明:王台矿2304工作面采空区"三带"分别为散热带(0～38m)、氧化带(38～145m)和窒息带(>145m);单一回风巷采空区氧化带的宽度会随着回风巷距离工作面长度的增大而近似线形的增大。     

浅埋藏特厚自燃煤层综放工作面采空区自燃立体“三带”观测

针对东辰公司605综放工作面所采6#煤层为特厚的自燃煤层,且煤层埋藏较浅,在采动影响下,工作面与地表存在漏风通道,增大了工作面自然发火的威胁。工作面采用预埋束管取气样分析进行采空区自燃"三带"观测,结果表明:该工作面采空区气体的分布呈立体状态,既存在传统的水平方向的自燃"三带",也存在垂直方向上的自燃"三带";水平方向的氧化带范围分别为进风侧38～170 m,回风侧30～150 m;垂直方向的氧化带范围为运输巷侧煤层底板以上6～52m,回风巷侧煤层底板以上4～46 m。通过测定采空区自燃"三带"的分布范围,可使工作面防灭火工作有的放矢,从而保障工作面安全生产。     

综采工作面采空区自燃“三带”数值模拟

为研究综采工作面采空区煤自燃“三带”分布范围,以大梁湾煤矿30103综采工作面为研究对象,通过现场布置束管、人工监测的方式收集采空区不同深度气体组分数据。采用数值模拟软件进一步分析采空区的氧气浓度,与现场实测数据相互辅证,确定30103综采工作面采空区自燃“三带”的分布范围为散热带（进风侧<104 m,回风侧<43 m）、氧化升温带（进风侧104～310 m,回风侧43～235 m）、窒息带（进风侧> 310 m,回风侧> 235 m）。结合煤层最短自然发火期,得到工作面安全推进速度为4.84 m/d,研究成果对该工作面采空区煤自燃预防具有一定指导意义。     

Ⅱ类自燃煤层自燃氧化规律分析

针对Ⅱ类自燃煤层易发生煤炭自燃的现状,以袁店一矿1023工作面所属10号煤层为研究对象,对1023工作面采空区煤炭的自燃氧化规律进行了研究。通过在采空区埋设抽气管路,测定采空区温度以及O2、CO2浓度等在工作面推进过程中的动态变化并进行分析。结果表明:采空区内CO2浓度分布符合"一源一汇"工作面的采空区漏风流场分布规律,且回风侧比进风侧更早进入窒息带;采空区自燃"三带"的具体分布范围:散热带距工作面中部距离为0~18.8 m,自燃带距工作面中部距离18.8~71.1 m,窒息带距工作面中部距离大于71.1 m,依据划分的自燃"三带"范围计算出该工作面最低适宜回采速度为42 m/月。     

综放采空区自燃“三带”分布规律研究

为了掌握梁宝寺二号井35002综放工作面自然发火的实际情况,通过现场实测O_2浓度和温度随工作面推进距离变化情况,研究35002综放工作面自燃"三带"的分布规律,确定了综放工作面采空区自然发火"三带"的范围:0~34 m为散热带,34~92 m为氧化升温带,92~118 m为窒息带。经计算得出35002综放工作面采空区的自燃防治的安全推进速度为74.5 m/月,并针对不同开采时期提出防治采空区遗煤自燃的措施。     

基于TDLAS的采空区煤自燃临界氧气体积分数与“三带”测定研究

为了研究高瓦斯矿井厚煤层工作面煤自然发火规律,以亭南煤矿4号煤层302工作面为研究对象,基于程序升温实验和分布式激光检测气体系统的方法,对煤自燃氧化特征、临界氧气体积分数及采空区自燃"三带"规律进行分析,得到高瓦斯矿井自燃"三带"特性。结果表明:亭南煤矿4号煤层下限氧气体积分数为8.0%,气体产物随氧含量降低总体呈现"滞后效应";采空区氧化带在倾向上是不对称的,进风侧较宽,最大宽度为95 m;回风侧较窄,为77 m,与1~#～4~#煤矿采空区"三带"相比,302工作面采空区散热带宽度较大回风侧相对较小,进回风侧氧化升温带最大宽度相对较小;在正常回采期间,煤自燃的主要威胁来自于采空区"两道"处浮煤。     

近距离煤层群开采自燃危险区域划分及自燃预测

通过数值方法求解复合煤层采空区渗流、扩散和化学反应耦合的三维稳态数学模型,得到常温下采空区氧浓度及渗流速度场的分布.结合大型煤自然发火实验得到的煤自燃的下限氧浓度、上限漏风强度、极限浮煤厚度等参数及煤的实验自然发火期,划分出开采下部煤层时上部煤层煤柱及采空区自燃危险区域,再结合工作面推进速度,预测自然发火期.采用这种方法对东荣二矿采煤工作面顶部煤层煤柱进行自燃预测,得到进风侧的煤柱氧化升温区在距离工作面50~140 m处,回风侧在距离工作面50~85 m处,工作面推进速度大于1.6 m/d时,煤柱无自燃危险,工作面停止推进但正常通风38 d后,煤柱进风侧将首先发生自燃.     

风速对近距离煤层采空区漏风及煤自燃影响研究

为研究进风巷风速变化条件下近距离煤层采空区漏风强度及煤自燃规律,基于采空区"横三区"、"竖三带"理论,以某矿综采工作面为原型建立了U型通风近距离煤层采空区三维模型,运用Fluent软件对进风巷不同风速下采空区的流场状态进行模拟计算,根据模拟结果对采空区自燃三带进行划分;利用面积计算软件和Origin数值分析软件,分析计算得到进风巷不同风速条件下的采空区氧化带面积变化曲线,并推导出不同风速下采空区高度所对应的煤自燃氧化带面积的计算公式。研究结果表明:采空区漏风区域主要集中在至工作面进风端起水平距离0～23 m,采空区漏风过程中,上覆采空区煤自燃危险性大于下伏采空区煤自燃危险性;当进风巷风速一定时,采空区氧化带面积与其高度成正比,当采空区高度一定时,在风速为3 m/s条件下,采空区氧化带面积达到最大值;不同风速情况下,采空区氧化带面积与其对应高度成正比;在实际应用时,应结合采空区具体情况合理控制进风巷风速,加强采空区内气体的实时监测及煤自燃预测技术手段,提高矿井开采作业安全性。     

三道沟煤矿综采工作面采空区自燃“三带”划分与漏风测定

为对三道沟煤矿5-2上煤层进行自燃"三带"划分及研究其采空区漏风规律,基于三道沟煤矿35106工作面为研究对象,通过对运输巷,回风巷随着工作面推进氧气、一氧化碳、二氧化碳浓度变化准确划分采空区自然"三带"范围,进而推算出工作面安全推进速度。与此同时,用六氟化硫气体释放、收集、检测、分析对井上下进行漏风测定从而计算漏风风速。以便根据其煤矿实际条件,采取有效封堵漏风措施,从而减少采空区遗煤自燃的危险隐患。     

祁南矿综采工作面采空区自然发火规律研究

为预防祁南矿综采工作面采空区遗煤自燃,保证工作面安全回采,以61煤层6144工作面为研究对象,采用现场埋设抽气管路、光纤测温系统和热电偶测温系统测定采空区气体成分与温度变化情况,获得采空区自热变化与分布规律。采用FLUENT建立数学模型,对采空区氧气浓度分布规律进行模拟,并将模拟结果与实测结果进行对比验证。结果表明：靠近风巷一侧采空区自燃带范围为13～92 m,靠近机巷一侧为19～118 m;计算出预防采空区自燃的工作面最低推进速度为1.97 m/d。6144工作面采空区数值模拟的“三带”范围总体上与实测结果吻合。     

顶板长钻孔替代高抽巷抽采控瓦斯与采空区注氮防火耦合治理研究

高瓦斯矿井易自燃煤层,工作面受上隅角瓦斯超限与采空区遗煤自燃双重威胁。为解决高抽巷抽采瓦斯导致采空区氧化带面积变大、增大遗煤自燃危险性的问题,以顶板长钻孔替代高抽巷,配合进风巷侧注氮,通过对长钻孔参数与注氮参数的优化,进行防火与控瓦斯耦合治理的研究。以中兴煤业1401工作面实测数据结合ANSYS数值模拟,研究了长钻孔数量、位置对工作面上隅角瓦斯的影响规律,获得以5个直径300mm、距回风巷10m、距煤层底板15m的顶板长钻孔替代高抽巷的最优方案。在此基础上,为保障对采空区遗煤自燃的有效控制,研究了注氮量与注氮位置对采空区氧化带分布的影响规律,获得在进风巷侧氧化带与散热带分界位置注入5.5m3/min的氮气,将采空区氧化带宽度降至25m的优选结果。通过对上隅角瓦斯与采空区遗煤自燃的综合控制,保证了工作面的安全生产。     

综采工作面采空区自燃三带划分研究

针对王庄煤业3508综采工作面采空区煤层自燃防治,通过对3号煤层进行程序升温热解实验,得出将CO为标志性气体,C_2H_4可作为辅助性指标来判断煤层自燃情况。同现场束管监测和数值模拟采空区氧气浓度变化,确定了3508工作面采空区三带影响最广范围散热带:0～80 m;自燃带:80～140 m;窒息带:大于140 m; 3508工作面安全推进度为1.2 m/d。     

张集北矿采空区"三带"宽度的测定

张集北矿用在14128综采面上下风巷预埋束管和热电偶方式,实测了采空区浮煤实际条件下氧浓度场、氧化产物和浮煤温度随回采推进的分布和变化规律,抽取采空区气样,测定使用采空区气体变化情况,分析采空区氧气浓度沿工作面走向的分布规律,确定采空区遗煤氧化的"三带"宽度,找出工作面推进速度与采空区遗煤处在氧化带时间的关系,为工作面安全回采提供指导.     

浅埋藏工作面自燃氧化区域分布研究

基于浅埋藏煤层采空区受地表裂隙诱导漏风的影响,从采空区煤自燃防治为出发点,以磁窑沟煤矿10_(-2)号煤层10202工作面为研究对象,通过采空区铺设束管观测系统,辅助测点的氧气浓度变化,分析了浅埋藏工作面采空区氧气浓度变化规律,得到了采空区自燃氧化区域的分布特征。通过采空区自燃氧化三带的实测分析,掌握了磁窑沟浅埋藏工作面自燃氧化区域分布及最低推进速度,有助于指导矿井的防灭火实践。     

陕西彬长文家坡矿4105工作面采空区自燃“三带”规律分布研究

以陕西彬长文家坡矿业有限公司4105综放工作面具有自燃倾向性的4号煤为背景,通过现场实测和理论分析,利用氧气浓度指标和一氧化碳浓度指标对采空区自燃"三带"进行正确的划分,得到了以下的结论:(1)进风侧散热带为0～52 m;氧化自燃带为52～120 m;大于120 m为窒息带。回风侧散热带为0～3.2 m;氧化自燃带为3.2～41.6 m;大于41.6 m为窒息带。(2)4105工作面的最低推进速度3.5 m/d为其工作面的安全推进速度;每月的最低推进距离,即安全推进距离为105 m,当工作面每天推采速度大于3.5 m时,采空区的遗煤自燃一般都不会发生,当采面日平均推进度不超过3.5 m时,要采取针对性防灭火措施,可有效防止自然发火的现象发生。