小青煤矿采空区煤自燃危险区域分析

为了高效防治小青煤矿E1404工作面采空区煤炭自然发火,根据漏风风速和氧气浓度2种划分方法对采空区自然发火"三带"范围进行了数值模拟分析,得出E1404工作面采空区散热带为0～17.5 m,氧化自燃带为17.5～140 m,窒息带为大于140 m。进而在氧化自燃带范围内沿着工作面倾斜方向布置了3个高温点(靠近进风巷、工作面中间、靠近回风巷),采用COMSOL Multiphysics软件对温度场进行数值模拟,得出当高温区域越靠近进风巷时,采空区内的整体温度要大于靠近回风巷。基于采空区煤自燃危险区域分析结果,提出了上下隅角堵漏风和采空区注氮2种防灭火措施。     

综放工作面停采期间防灭火技术研究与应用

潞宁煤业侏2煤为Ⅱ级自燃煤层,为保证22116综放工作面撤架期间的稳定,采用氧气体积分数法划分了采空区自燃的“三带”,防灭火的重点为停采线后方170 m范围内的散热带和氧化带。通过采取以采空区封闭、两巷注浆和采空区持续注氮为主的综合防灭火措施,22116工作面支架回撤期间,未监测到采空区遗煤的自然发火征兆,取得了较好的效果,实现了工作面的安全顺利回撤。     

63上10孤岛综采放顶煤工作面采空区自燃三带的研究

为了研究孤岛综放开采条件下采空区内浮煤的自然发火规律，对南屯煤矿６３上１０孤岛综放面随工作面的推进，对采空区的气体成分及温度进行了观测和研究，确定采空区自燃“三带”分带；提出在俯斜式开采条件下，６３上１０孤岛综放面采空区内煤层自燃带的宽度比四周都为实体煤综放面采空区自燃带宽度减小，因而自然发火的危险性减小的结论。     

注氮条件下瓦斯抽采对采空区自燃“三带”的影响

为了解决高抽巷抽采引起采空区漏风量增加导致采空区遗煤自燃倾向增大的问题,针对正行煤矿1502综放工作面开采具有高瓦斯易自燃的特点,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,通过Fluent软件模拟了采空区未采取注氮和抽采措施、高抽巷抽采和注氮条件下高抽巷抽采等3种情况的采空区瓦斯浓度场、漏风场、氧气浓度场的变化情况,得出了采空区自燃"三带"分布范围:散热带0~23 m,氧化带23~69 m,大于69 m为窒息带;将采空区自燃危险性区域确定为23~69 m。根据以上结果,对注氮效果、抽采负压进行评价,完善了采空区在注氮条件下高抽巷抽采防灭火系统。     

873综放面采空区自燃发火“三带”的划分及模拟分析

根据朱仙庄煤矿873综放面采空区温度和气体成分的现场实测结果,利用氧气体积分数法划分出873综放面采空区自燃发火"三带"的分布范围。同时,介绍了自编的煤矿采空区自燃发火"三带"模拟软件,并利用该软件对873综放面采空区自燃发火"三带"进行了计算机模拟分析,根据两条风速等值线绘制了采空区自燃发火"三带"分布图。模拟结果与实测结果相吻合,表明该软件具有一定的实用性。最后还分析了各相关因素对采空区自燃发火"三带"范围的影响情况。     

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。     

寸草塔煤矿22煤层自燃“三带”分布及影响因素

为防止寸草塔煤矿22煤层煤自燃,对22煤层采空区自燃"三带"进行划分.通过现场束管监测获得采空区内氧气浓度分布,并基于氧浓度的"三带"划分标准,得出22煤层采空区自燃"三带"范围,即运胶顺槽:散热带51 m,自燃带51～147 m,窒息带147 m;回风顺槽:散热带43 m,自燃带43～141 m,窒息带141 m.使用Fluent数值模拟软件模拟不同配风量和瓦斯抽放对自燃"三带"的分布影响,得出了配风量越大、抽放管道进入采空区深度越深、抽采负压越大,氧化带宽度也随之增大,煤自燃的危险性越大.     

采空区石门负压对氧气浓度场影响的动态演变过程研究

为了研究采空区石门负压对采空区氧气场影响的动态演变过程,采用数值模拟方法构建了某矿综采工作面CFD模型并进行二次开发,模拟了瓦斯抽放石门位于采空区不同位置时采空区的氧气场分布。模拟结果表明:当瓦斯抽放石门位于煤自燃"三带"不同位置时,石门负压对采空区氧气浓度场具有不同影响,其中,石门位于散热带和自燃带范围时,石门负压会不同程度减小自燃带宽度,有效缓解采空区防治煤自燃压力;石门位于窒息带范围时,能缩小回风巷一侧自燃带范围,但由于石门负压导致采空区内部负压过高,工作面向采空区内漏风增加,使运输巷一侧自燃带范围急剧扩张,不利于运输巷一侧采空区防灭火工作。最后,将现场实测数据和模拟结果进行对比,证明了模拟结果的正确性。     

易自燃综放面采空区煤自燃“三带”与防火控制技术

针对华润联盛峁底煤矿易自燃厚煤层综放开采的现实条件,采取实测氧气浓度变化、数值模拟漏风风速和氧气浓度变化3种手段,研究综放面两道一线自燃三带的分布规律,确定了13204综放面采空区“三带”范围,依据煤最短自然发火期确定工作面连续日推进速度.基于理论分析和试验研究,及时采取了封堵地面漏风通道、均压通风、工作面上下端口设置隔漏风墙、压注和喷洒MEA阻化液、适时调整控制工作面风量等综合防治采空区煤炭自燃技术措施,有效防止了采空区遗煤氧化自燃,实现了13204综放面的安全生产.     

基于氧化带边界线的综放采空区自燃“三带”研究

为准确判定煤矿采空区自燃"三带"的范围,给工作面防灭火技术措施的制定提供支撑,以俄霍布拉克煤矿5106综放工作面为试验工作面,采用现场测试和数值模拟方法,确定了先划分采空区氧化带边界线后再划分自燃"三带"的思路。确定以氧气浓度6%为指标划分氧化带和窒息带的边界,以及以漏风风速0.24 m/min为指标划分氧化带和散热带的边界,进而划分采空区自燃"三带"。研究结果表明,进风侧采空区散热带<20.5 m,氧化带在20.5~127.6 m,窒息带>127.6 m;回风侧采空区散热带<20.2 m,氧化带在20.2~121.45 m,窒息带>121.45 m。该研究结果为5106工作面防灭火技术措施的制定提供了科学依据。     

综放工作面过断层期间自燃火灾防治技术

以大水头煤矿东一采区108综放工作面过断层期间的自燃火灾防治为例,分析了综放工作面过断层期间火灾防治的关键问题。通过对煤自然发火实验以及采空区温度监测获得了108综放工作面煤最小自然发火期为42 d,采空区自燃"三带"分别为散热带0~46 m、氧化带46~63m以及63 m以后的窒息带。结合该矿的实际情况,采用加快推进速度、减少采空区漏风、工作面注浆、工作面注氮以及采空区气体及温度监测等手段,保证了该矿井过断层期间的安全生产。     

综放面采空区自燃“三带”的确定与模拟分析

通过沿综放工作面倾向布点的方法,对采空区气体成分进行实测分析,确定新集一矿131303综放工作面采空区自燃“三带”的范围.并利用Fluent软件对131303综放工作面采空区自燃“三带”进行数值模拟划分,通过与实测结果进行对比,模拟结果和实测结果吻合较好,表明该软件具有实用性.综合对比实测和模拟结果,形成合理的预防采空区自燃的综合防灭火技术,有效地防治了采空区遗煤自燃,保证了工作面的安全回采.     

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。     

综放工作面采空区煤自燃过程的动态数值模拟

综放工作面采空区浮煤自燃主要取决于浮煤厚度，氧浓度，漏风强度，工作面推进速度和自燃发火期5个参量，工作面正常生产时，采空区自燃三带处于一个动态的稳定状态。根据综放工作面采空区自燃发火特点，将松散煤体自燃发火数学模型简化，建立了综放工作面采空区湿度变化的动态数学模型，用计算机动态模拟采空区浮煤自在升温过程，对时反映采空区温度分布状态及其动态变化规律，对采空区浮煤自然危险性进行超前预测，指导综放工作面的安全生产。     

综放采空区空间自燃三带划分指标及方法研究

针对综采放顶煤的特殊开采工艺,分析了采空区浮煤赋存状态,将综放采空区冒落带自上而下分为矸石带、矸石与浮煤混合带、浮煤带等3个带,提出了在工作面走向上和采空区垂直高度上都存在自燃三带、2个方向上三带的有机组合构成综放采空区空间自燃三带的论断,进而提出了空间自燃三带的概念;在对煤炭自然发火条件分析的基础上,确定把氧气浓度和浮煤厚度分布作为空间自燃三带划分指标,制定了空间自燃三带的划分标准,利用该标准对实际综放工作面采空区进行了划分。     

张集煤矿1301综放面采空区气体场分布规律研究

为确定张集煤矿1301综放面采空区遗煤自燃风险范围，采用经孔隙度优化的数值模拟与现场实测相结合的方法，研究了该综放面采空区自燃“三带”分布规律以及CH₄在采空区内部的分布特点，确定了该综放面采空区煤自燃危险区域，明确了工作面的最小安全推进速度。结果表明：采空区CH₄体积分数随工作面走向距离的增加呈整体上升趋势；但在采空区中部沿走向存在20～80 m的相对稳定区；O₂体积分数随采空区深度的增加呈明显下降趋势，进、回风侧采空区氧化带范围分别为44.8～76.8 m、27.6～51.3 m.为了防止1301综放面采空区遗煤自燃，在不采取其他防火技术措施的情况下，应确保综放面推进速度大于1.43 m/d.     

10101综放工作面采空区自燃“三带”分布特征

针对豹子沟煤矿10101综放工作面开采,分析探讨可能引起采空区自然发火火灾危险因素;应用气相色谱分析仪和束管取气的方法测定该工作面采空区自燃“三带”分布数据;采用现场实测方法和采用数值模拟法分析采空区自燃“三带”规律,经比照,得出不同风量条件下采空区自燃“三带”分布特征,最终确定范围为:散热带小于27.2 m,氧化自燃带27.2~74.5 m,窒息带大于74.5 m;结合煤层最短自然发火期,确定工作面的最小安全推进速度为1.84米/天。     

不同配风量影响下采空区自燃“三带”分析

为研究不同配风量影响下110工法沿空留巷采空区煤自燃“三带”分布范围,通过采空区束管监测与Fluent数值模拟,确定双龙煤矿202综采工作面采空区的漏风范围和氧气浓度分布。分析结果表明,随着配风量的增加,运输顺槽和辅运顺槽侧的煤自燃风险区域宽度均增加,氧化带面积逐渐增大。202综采工作面的极限推进速度为2.83 m/d,且随着配风量的增大,工作面安全推进速度逐渐增大。实际工况下202综采工作面采空区自燃“三带”范围为散热带(运输顺槽<90 m,辅运顺槽<96 m)、氧化带(运输顺槽90～226 m,辅运顺槽96～202 m)、窒息带(运输顺槽> 226 m,辅运顺槽> 202 m)。研究成果对工作面采空区煤自燃的预防与防控具有一定的借鉴作用。     

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。     

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。