易燃突出煤层综采工作面综合防火防突技术研究

随着矿井开采深度的增加,煤与瓦斯突出及煤层自燃灾害危害的越来越大。论文简要分析了易燃、高突煤层综采工作面煤层自燃、煤与瓦斯突出等灾害的形成规律,结合实际研究应用综合防治煤层自燃、煤与瓦斯突出技术．确保了回采工作安全进行,取得了显著的经济效益。     

“地下煤层自燃遥感与地球物理探测关键技术研究”通过科技部验收

我国北方煤田地下煤层自燃灾害十分严重，国家每年损失大量的煤炭资源，同时煤层自燃破坏了生态环境，造成大气污染，影响了煤田火区人民群众的生活质量。为此，国家、地方、企业投入大量资金开展地下煤层自燃探测和防火、灭火工作。     

利用PALSAR和QuickBird影像研究舟曲泥石流

以2010年8月7日甘肃省舟曲县泥石流灾害为例,采用SAR灰度影像以及相干图进行灾害范围提取,并与高分辨率光学影像数据提取的灾害范围对比验证.此外,分析了当前广泛应用于形变监测的DInSAR技术在泥石流监测中的优势,指出该技术的限制,并探讨解决方案.     

煤层自燃预警系统设计研究

煤层自燃灾害历来是影响煤矿安全生产的主要灾害之一。通过分析我国煤层自燃的现状,建立了煤层自燃灾害预警指标体系,包括标志气体信息和温度信息,并指出了标志气体要根据不同矿井煤层煤质的煤样实验燃烧结果来确定。介绍了构建本系统涉及到的关键技术:3S技术、数据库技术(数据挖掘和数据融合)、计算机辅助决策系统(模糊数学综合评价和专家系统)等。构建了煤层自燃灾害预警系统,为系统的开发设计提供了整体框架和基本思路。对煤矿的安全生产具有十分重要的意义。     

火区下煤层开采的安全决策技术

应用煤层自燃火源位置精确探测技术对火区下煤层开采进行安全决策。实践证明,煤层自燃火源精确探测技术是煤层自燃火灾治理的关键技术,为煤矿火区下煤层开采的安全决策提供了科学依据。     

基于粗糙集理论的煤层自燃危险胜评价

为了确定多因素耦合对煤层自燃危险性影响作用的重要程度,建立了基于粗糙集理论的煤层自燃危险性综合评价模型和知识库,分析了煤层自燃灾害的特征,并应用粗糙集理论和信息熵理论对影响煤层自燃危险性的因素进行数据挖掘.通过对淮北某矿区多个煤层自燃危险性决策表约简表明,影响煤层自燃的核心因素有5个,其重要程度排序为漏风条件、变质程度、开采方式、地质构造、含硫量.     

煤田火区环境效应分析

煤层自燃形成的煤田火区是煤矿区重要灾害之一,中国北方大规模的煤层自燃,不仅直接烧毁宝贵的煤炭资源,危及矿井安全生产,而且还带来一系列环境问题,对我国煤炭工业可持续发展构成严峻挑战。本文结合实际,从地质、大气、水、土壤、生态和人类健康影响等方面,对煤田火区的环境效应进行了系统分析,提出了煤火环境治理的建议。     

矿井火区密闭过程中自燃诱发瓦斯爆炸规律的研究

建立了煤矿火灾封闭过程中瓦斯爆炸的数学模型,以鹤岗某矿"8.21"煤层自燃火灾诱发瓦斯爆炸事故为原型进行了验证,分析了正常通风条件和火区密闭过程中火区气体流场、温度场、压力场分布特征,以及煤层自燃火灾诱发瓦斯爆炸危险性和煤层自燃引爆瓦斯过程的特征。     

快速封堵火区、采空区新技术试验研究

介绍了采取罗克休泡沫在煤矿井下煤巷、全岩巷道中的试验应用及治理渝阳煤矿N2805密闭区域一氧化碳超标,治理煤层自燃发火隐患的情况,并取得了良好效果,对煤矿范围内火区、采空区煤层自燃发火灾害的防治提供了重要依据。     

高瓦斯易自燃煤层采空区自燃与瓦斯综合防治研究

阐述了高瓦斯易自燃煤层采空区自燃与瓦斯灾害难题,以N2202工作面为工程背景,通过室内实验、数值模拟和井下工业性试验等手段,研究了注入CO_2气体进行防治采空区自燃发火以及提高瓦斯抽采效率综合方法技术。结果说明,CO_2气体的注入使得采空区内CH_4气体浓度梯度分布向采空区深部移动,采空区中窒息带范围增大,进而减小了采空区氧化自燃的可能性;同时,采空区内原吸附于煤体中的部分CH_4气体被置换出来,提高了采空区内游离状态瓦斯浓度,使瓦斯抽采浓度由原平均浓度35.61%增高至49.25%。研究成果为高瓦斯易自燃煤层采空区综合防治提供了一定借鉴意义。     

高瓦斯易自燃煤层瓦斯与自燃复合致灾机理研究

为解决高瓦斯易自燃煤层安全生产过程中的关键难题,结合阳泉矿区石港矿实际情况,利用实验室试验、理论分析和现场实测相结合的方法对高瓦斯易自燃煤层瓦斯与自燃复合致灾机理进行研究。结果表明:高瓦斯易自燃煤体在含瓦斯风流不同瓦斯体积分数条件下,氧化产物总体上呈现"滞缓效应",而在等温条件下,随着CH4体积分数的增加煤自燃氧化产物总体上呈现"抑制效应";立体抽采条件下采空区漏风使得自燃"三带"范围变宽,同时利用高抽巷和尾巷CO体积分数可进行采空区自然发火预测,将自然发火划分为两个阶段;高瓦斯易自燃采空区立体抽采条件下散热带可采用氧气氮气体积比等于0.221来进行划分,自燃带仍可采用氧气体积分数5%来进行划分。     

高精度遥感在地下煤火探测中的应用研究

针对乌达矿区地下煤火的类型和特点,将火区地质模型(燃烧分带、燃烧系统、燃烧阶段等模型)认识与高精度遥感的优势相结合,通过燃烧裂隙、燃烧系统和采煤工作面等重点信息的提取,大幅度提高了煤火信息的获取水平和探测精度。     

现代勘查技术在蒙东地区煤炭火区中的应用

内蒙古自治区东部五盟市地区即蒙东地区,其褐煤资源丰富,煤炭自燃等级达Ⅰ~Ⅱ级,自燃倾向性为容易自燃-自燃。该地区煤炭资源的燃烧造成严重的人类健康、环境污染和经济损失问题。收集了蒙东地区26处煤（矿）田火区勘查报告、物探总结等资料,结合蒙东地区环境、地质和煤质特点,以现代勘查技术在该区域的实际应用为基础,总结了蒙东地区煤炭火区的遥感影响和地球物理技术特征,综合利用勘探提供的信息圈定火烧区范围、建立燃烧模型,各区均成功地完成了深部钻探验证工作,为灾害区的治理提供了准确的依据。蒙东地区煤炭火区勘查的经验,能够为今后的煤炭火区勘查工作提供指导。     

内蒙古乌达煤田火区相关裂隙研究

针对当前煤层自燃研究中的薄弱环节,以强化地质因素研究为切入点,选择内蒙古乌达石炭二叠系煤田为工作区,深入研究裂隙系统在煤田火区形成的点→线→面扩展演化动力学过程中所起的重要作用.从成因角度将与煤田火区相关的裂隙划分为构造裂隙、采动塌陷裂隙、燃烧裂隙等3种基本类型和5种复合类型.其中,构造裂隙对采动塌陷裂隙和燃烧裂隙具有控制作用,燃烧裂隙通常在构造裂隙和塌陷裂隙基础上发育,单独的燃烧裂隙少见.野外调查和高分辨遥感解译证实,乌达煤田火区分布在裂隙密度较大的区域,裂隙类型与火区类型具有良好的相关性.     

采空区煤自燃引爆瓦斯的机理及控制技术

为有效防治高瓦斯易自燃矿井煤自燃引发瓦斯爆炸的难题,实验研究了CH₄与煤自燃火灾主要气体CO的混合气体的爆炸浓度范围及爆炸危险度,理论分析了煤自燃引爆瓦斯的可能发生区域和参与过程.结果表明,在高瓦斯易自燃矿井采空区内,当CH₄气体中混入大量CO,则混合气体的爆炸浓度上、下限的范围大大增加,爆炸危险度增大;同时,在煤自燃产生的火风压作用下,在发火区与非发火区之间不断形成CH₄,CO与新鲜空气的充分混合和热量的对流交换,导致瓦斯爆炸事故的发生.最后提出了采用大流量高品质的含N2三相泡沫来防治煤自燃引爆瓦斯的新技术.     

瓦斯与煤自燃共存研究（II）：防治新技术

基于瓦斯与煤自燃共生发生场所的不同定义了煤岩跨尺度裂隙场概念,深入探讨了共生灾害防控机理及技术方法,即通过合理改变跨尺度裂隙场中的场流分布以消除瓦斯与煤自燃共生灾害--共生区域Se=0,提出固相颗粒输运改变煤岩体裂隙漏风场尺度、低温液态惰气改变采空区温度场和气体浓度场两种防治共生灾害新技术。建立了固相颗粒输运改变网络裂隙场场流模型,讨论了颗粒填充漏风裂隙场后,漏风裂隙尺度、可通路径的变化,致使漏风阻力增大,保证了瓦斯抽采处于安全的煤岩体裂隙场和低氧气浓度场;理论揭示了低温液氮防治共生灾害机理,并自主设计了液氮防灭火模拟平台,结果表明：液氮注入火区能迅速吸热膨胀,产生大量的低温氮气,扩散进入采空区空间,对热（火）源形成惰化隔离带,同时低温氮气携带水凝气与采空区隐蔽热（火）源产生的热风压进行热交换,降低热（火）源温度在可燃点温度以下,主动吞噬热（火）源。     

王庄煤业3801工作面采空区自燃三带划分研究

针对王庄煤业3801工作面采空区遗煤自燃发火防治,通过理论分析确定使用O 2作为煤自燃预报指标气体来判断采空区自燃情况,根据现场监测结果确定了3801工作面采空区自燃三带分布范围。进风侧:0~20 m为散热带,20~125 m为自燃带,大于125 m为窒息带;回风侧:0~10 m为散热带,10~60 m为自燃带,大于60 m为窒息带。并计算出了工作面最小安全推进度为1.1 m/d。该研究结果为矿井防灭火工作提供了科学依据。     

不连沟煤矿特厚煤层综放面采空区自燃“三带”分布规律

 为有效防治采空区自燃,对不连沟煤矿特厚煤层6103综放工作面采空区自燃“三带”进行研究,建立了采空区气体渗流场模型,采用FLUENT软件对采空区氧浓度进行了数值模拟,总结采空区氧气浓度的分布规律。在此基础上,分析了散热带、氧化带的分布呈现不对称性及进风侧氧化带往采空区深部转移的原因;并结合现场实测,应用MIN-MAX优化理论对采空区自燃“三带”进行划分,得出能够抑制采空区自燃发火的最小安全推进速度,为该矿采空区防灭火工作提供了理论依据。     

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。     

突出矿井综放工作面三相泡沫防灭火技术

针对金河煤矿16203-2综采放顶煤工作面自然发火情况,准确判定了发火点,分析了发火原因,阐述了传统防灭火技术在该工作面应用存在的问题及影响因素,通过应用三相泡沫,消除了火灾隐患,保证了矿井安全生产,从三相泡沫应用过程和结果,提出了三相泡沫在突出矿井中防治煤炭自燃的技术经验。