低变质易自燃煤层工作面CO治理新技术

针对低变质煤的自燃氧化特性,在分析低变质易自燃煤层工作面CO来源及分布运移规律的基础上,提出低变质易自燃煤层工作面CO治理技术思路,即从减少煤氧接触、减少煤分子上含氧官能团数量和控制煤体温度3个方面进行治理。根据治理思路,采用采空区冷氮降温惰化遗煤、架后喷洒CO复合抑制剂及全断面架后喷洒阻化剂措施来抑制采空区遗煤及架后区域破碎煤体产生CO。结果表明：工作面采取CO治理措施后,回风隅角、采空区及回风流CO浓度均有明显程度降低,回风隅角CO浓度由治理前平均42×10^-6降低至治理后的20×10^-6,采空区CO浓度由68×10^-6降低至32×10^-6。     

采空区液态CO2防灭火技术应用

隆安煤业为预防11304工作面回采期间采空区遗留煤体自燃造成CO超限问题,为保证工作面安全回采,对采空区采取液态CO₂压注防灭火技术,对液态CO₂的输送方案、管路布置及注液流量进行设计,并通过现场应用及效果分析可知：液态CO₂压注下回风流CO浓度由13×10^-6ppm降低至3×10^-6ppm以下,且能抑制采空区遗留煤体氧化自燃。     

综合防治硫化氢

该文章介绍了综合防治硫化氢的措施,这些措施是:硫化氢浓度较低时加大风量;掘进时用抽出式通风;采用缩短工人与硫化氢接触时间的轮流作业方式;调节采煤机速度来控制落煤速度使其减少绝对涌出量;向回采工作面煤层注碳酸钠溶液吸收硫化氢;加强个体防护等。     

高位钻孔抽瓦斯与压注CO2防灭火一孔两用技术

采空区瓦斯与遗煤自然发火耦合极易诱发瓦斯爆炸。结合唐口煤矿现场条件,分析了煤层瓦斯涌出规律及采空区自然发火特性,采用高位钻孔抽采瓦斯及压注液态CO₂防治采空区煤自然发火一孔两用技术。结果表明:高位钻孔抽采瓦斯能使回风隅角和回风流的瓦斯浓度分别降低到0.05%~0.10%和0.10%~0.15%;监测束管CO平均浓度由原来的4.2×10^-6降低到1.8×10^-6,O₂浓度由原来的18.5%降低到11.5%,压注液态CO₂能有效杜绝采空区煤炭自燃;回风隅角未再出现瓦斯超限现象,上隅角对应采空区氧气浓度不高于5%,应用效果良好。     

高硫化氢巷道煤层注碱防治参数优选及现场应用

煤矿井下硫化氢超限不但伤害作业人员,也会损坏井下设备。山西某煤矿巷道内水中硫化氢浓度为228.19 mg/m³,空气中硫化氢浓度为45.64 mg/m³,属于高硫化氢煤矿,拟采用煤层钻孔注碱的方法治理硫化氢。为确定最佳注碱参数,本文采用COMSOL Multiphysics软件对煤层注碱治理硫化氢的过程及效果开展单孔和双孔注碱数值模拟。结果表明：距离钻孔中心越远,煤层所受到的注碱压力越小;注碱时间越长,碱液的扩散范围越大,碱液的扩散速度随扩散范围的变大而逐渐减小;双孔注碱距离过近时,串流现象导致相同时间下碱液扩散范围变小;得出模拟最优方案为：孔距10 m、压力8 MPa、注碱时间48 h。在13103工作面注碱后,进行了为期28 d的现场数据监测,测得回风流硫化氢浓度最高为9.13 mg/m³,回采中未超限,表明最佳注碱参数可指导煤层注碱工作。     

回采面机载式同步吸收硫化氢设备工艺及应用研究

针对回采工作面割煤时硫化氢大量涌出严重危害作业工人的健康问题,以晋牛煤矿1303工作面为例,采用煤矿井下机载同步式硫化氢处理装置,在采煤机割煤破煤的瞬间,利用机头、机尾2个负压泵的强力抽吸作用,将机头和机尾的硫化氢引到碱液箱处,碱液箱处安设的喷嘴喷雾能够快速将硫化氢消除。研究结果表明,机载同步式消除硫化氢装置除了控制采煤机在割煤过程中产生的硫化氢外,它对风流的强力抽吸作用还能够增强采煤机机头和机尾附近风流的流动速度,防止硫化氢在机头和机尾处积聚,提高采煤机在工作面割煤的安全性,从而降低工作面硫化氢的浓度。通过在1303工作面的试验表明,采用机载同步式硫化氢处理装置,回采工作面的硫化氢平均浓度从125×10^-6降低到了50×10^-6,降低幅度可达60%,回采工作面硫化氢治理效果显著,大幅度降低了人工成本和工程施工投入,抽吸硫化氢的同时,从而保证回采面的安全高效生产。     

不同通风方式及压风量下的掘进工作面风流粉尘分布规律研究

为解不同的通风方法和压风风量对掘进工作面粉尘分布规律的影响，建立了乌东煤矿西区掘进工作面的1∶1物理模型，利用Ansys Fluent软件对压入式、混合式通风条件下的掘进工作面粉尘运移情况进行数值模拟；在混合式通风条件下改变压风量，观察粉尘扩散的规律。结果表明：压入式通风无法有效控制粉尘运移，而混合式通风的情况下粉尘得到了有效的控制；不同的压风量会产生不同的控尘效果；当压风量为150～250 m³/min时，压风量过小，导致粉尘堆积在巷道前部；而压风量为350 m³/min以上时，因为压风量过大，导致粉尘在被除尘风机净化前就被风流裹挟扩散至巷道后部，使得控尘效果较差；当压风量为300 m³/min时，控尘效果最佳，高浓度粉尘被控制在巷道距离迎头25 m内。     

凝胶泡沫在煤矿火灾治理中的应用研究

为防治煤矿工作面采空区自燃火灾,提出了凝胶泡沫新技术,该技术泡沫易堆积能够解决采空区隐蔽火源、高位火源、巷道高冒火灾和采空区大范围的防灭火难题。通过在石槽村煤矿210603工作面的实际应用,工作面回撤通道及回风流内CO浓度由450×10^-6降低至10×10^-6以下,各个区域内CO浓度恢复正常且均未发生复燃现象,确保了工作面设备的安全回撤,为煤矿工作面采空区自燃火灾防治提供了新的技术手段。     

麦捷矿掘进工作面瓦斯涌出异常原因分析及治理效果研究

麦捷矿属高瓦斯矿井,目前掘进的150206轨道顺槽工作面靠近井田边界,地质构造条件复杂、瓦斯涌出异常,给工作面掘进作业带来较大的安全隐患。综合巷道瓦斯异常涌出量数据、矿井地质报告数据、煤体原始瓦斯含量数据以及采掘接替顺序分析研究发现在高应力和断层的共同作用下,邻近矿井采空区瓦斯通过断层及煤柱向工作面涌出,矿井采取增大供风量、增大保护煤柱宽度、加强支护强度和加强监测监控等针对性措施有效降低了工作面及回风流瓦斯浓度,保证了掘进作业安全。在工作面回采期间建议通过本煤层钻孔预抽、裂隙带钻孔抽采、加大超前支护范围、加强工作面及两巷应力监测和加强工作面端头管理等措施减少回采期间瓦斯涌出,保证回采的安全。     

铁箕山煤矿2号煤层自然发火标志气体及临界值确定

为更好地确定以CO为标志气体的煤层自然发火标志气体临界值,以便于防治矿井火灾,将铁箕山煤矿2号煤层4427工作面作为试验工作面,通过现场埋管监测,分析了采空区和工作面的标志气体分布规律。结果表明:随着推进距离增加,采空区内测定的CO浓度先上升,后开始下降一段,之后加速上升,总体变化趋势与自燃“三带”变化相似;在工作面上回风隅角CO浓度值最高,且回风流CO浓度波动较剧烈。以此为基础,通过进一步研究与计算,最终确定铁箕山煤矿2号煤层4427工作面各标志气体浓度临界值:采空区CO浓度临界值为140×10^-6,回风隅角CO浓度临界值为12×10^-6。     

SF6示踪气体在近距离煤层群工作面漏风检测中的应用

近距离煤层群是指在开采本煤层时对邻近煤层有明显采动影响的煤层群。以许疃煤矿7₂28回采工作面为例,上覆存在7₁煤层采空区,在煤层采动影响下形成多种漏风通道,漏风形式复杂,严重影响矿井的安全生产。利用SF6示踪气体连续定量释放法对7₂28工作面及回风巷漏风量规律进行定量研究,在0~150 m（距下隅角距离）范围内工作面主要向采空区漏风,在150 m后采空区向工作面漏风,整体漏风量为93 m³/min,漏风率为4.7%。回风巷在煤层间距薄弱处,存在明显向上覆采空区漏风现象,漏风量为37 m³/min,漏风率为1.9%。通过测试掌握了工作面及巷道漏风规律,针对性地提出预防措施,为该工作面的安全生产提供了保障。     

综采工作面综合防灭火技术应用研究

常村煤业为保证1103综采放顶煤工作面在采煤期间不受火灾威胁,采用工作面束管监测系统对煤层自燃情况进行预测预报,结合风量控制、惰性气体充填、阻化剂喷洒、端头封闭等防灭火技术综合治理后,监测到1103工作面回采过程中采空区一氧化碳浓度在78×10-6左右,回风隅角一氧化碳浓度在25×10-6左右,在采煤期间未监测出煤层自...     

察哈素煤矿煤常温下氧化CO产生规律研究及控制技术

针对察哈素煤矿综采工作面正常回采期间上隅角频繁出现CO超限问题,通过选取察哈素主采的2号和3号煤层进行煤常温氧化实验,研究分析工作面CO来源及产生规律。通过实验得出工作面回采期间采空区内遗落的煤炭发生氧化产生的CO是工作面上隅角CO的主要来源,工作面采空区遗煤氧化产生的CO量与采空区漏风量及采空区内遗煤量等有直接关系。为此,针对性地提出了减少工作面采空区漏风、上隅角埋管抽放措施及加强CO气体监测监控的措施。现场应用结果表明,采取CO控制措施后,上隅角内的CO浓度处于15×10^-6～20×10^-6,回风巷内的CO浓度处于15×10^-6～25×10^-6,工作面回采期间未发生CO超限现象,为类似条件下综采工作面采空区CO治理及控制提供了参考,具有较大推广应用价值。     

底板定向长钻孔技术预抽煤巷条带瓦斯应用试验

2130煤矿4号煤层为突出煤层,工作面采掘接替严重紧张,为实现4号煤层工作面24223运输巷快速掘进,决定在24223运输巷开展底板定向长钻孔预抽煤巷条带瓦斯试验。此次试验共设计施工了4个定向长钻孔,通过现场试验数据分析,4号煤层24223运输巷平均瓦斯含量由11.14 m³/t降为5.73 m³/t,降低了48.6%,同时大大缩短了工期,减少了施工安全风险,节约成本82.8%。试验结果表明,“以孔代巷”技术能够实现煤巷条带瓦斯的快速、有效治理,且性价比较高。     

麻家梁矿14101工作面回采期间防灭火技术研究

为降低综采工作面遗煤自燃发火影响,以麻家梁矿14101工作面为研究对象,提出通过建立束管监测系统预防火灾、合理控制风量、采空区注氮防灭火、喷洒阻化剂以及端头封堵等综合技术抑制遗煤自燃,该工艺治理效果良好,14101工作面回采期间,采空区CO浓度维持在80×10^-6,工作面上隅角CO浓度保持在24×10^-6以下,工作面整个生产周期未出现火情,矿井的安全生产得到了有效保障。     

高瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯治理技术

针对李雅庄煤矿U型通风工作面上隅角及回风流瓦斯浓度高、瓦斯治理难度大的问题,根据工作面瓦斯来源及在采空区三带的运移储存规律,李雅庄煤矿开展了本煤层抽采工艺优化和裂隙带抽采技术研究。对本煤层钻孔封孔深度、联孔工艺、管路连接方式等进行优化,钻孔抽采浓度由抽采4个月后降低到9%提高到抽采10个月后维持在19%;通过调整裂隙带钻孔布置方式、优化钻孔布孔层位、采取下筛管护孔等技术措施,裂隙带钻场最高瓦斯抽采纯流量达13.6 m³/min,平均瓦斯抽采纯流量达8 m³/min,2个钻场联合抽采瓦斯纯流量在13 m³/min以上;取消了瓦斯措施巷、井下移动泵和上隅角风帘,上隅角和回风流平均瓦斯浓度分别控制在0.5%和0.4%以下,对高瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯治理有借鉴意义。     

煤矿瓦斯综合治理技术及应用研究

瓦斯是威胁矿井安全的重要因素之一。在对某煤层基本情况进行简要介绍的基础上,分析了煤层工作面瓦斯的主要来源有3个,即本煤层、邻近层和采空区,经计算发现煤层瓦斯涌出量为30.4 m³/min。基于瓦斯抽采技术对煤岩中聚集的瓦斯进行预抽采,防止煤矿开采时涌入工作面,对钻孔技术参数进行了详细的设计与介绍,总结了具体应用情况。对工作面上隅角采取吊挂风筒布、安装风水喷雾等特殊的通风管理措施。将设计的瓦斯综合治理技术方案应用到瓦斯突出煤层中,取得了较好的效果,实现了工作面瓦斯浓度的有效控制,完全能满足国家安全标准。     

煤巷快速掘进气相压裂增透技术研究及应用

针对夏店煤矿煤巷掘进工作面瓦斯涌出量高、掘进速度慢、采掘接替紧张等问题,将气相压裂增透技术引入到掘进工作面瓦斯抽采实践中,阐明了低渗煤层气相压裂增透机理,研究分析了低渗煤层气相压裂增透装备系统和气相压裂增透工艺,并在夏店煤矿掘进工作面进行了工程应用。结果表明:气相压裂增透技术具有降低巷道瓦斯涌出浓度、促进巷道瓦斯均衡涌出、提升巷帮钻场瓦斯抽采效果和加快巷道掘进速度等多重作用;实施气相压裂措施后,抽采钻孔的瓦斯浓度、混合流量和抽采纯量得到有效提高,抽采时间内瓦斯抽采纯量是未进行气相压裂的5.12倍;掘进面前方煤体的瓦斯含量及钻屑瓦斯解吸指标K₁有明显下降,其中瓦斯含量下降2 m³/t,K₁值下降0.12 mL/（g·min^0.5）左右;巷道掘进平均单日进尺从4.0 m提升至5.5 m,掘进速度提升显著,极大地缓解了工作面接替紧张问题,保障了工作面的安全高效开采。