自燃煤层切顶卸压留巷工作面通风技术分析

应用切顶卸压留巷技术会导致留巷段内漏风通道发育,采空区漏风严重,从而制约该技术在自燃煤层中的应用。2-503综采工作面为容易自燃煤层,所开采的5~#煤层煤质较好,为提高煤炭回收率,矿井采用切顶卸压留巷技术,但面临采空区漏风严重、遗煤自燃风险较大问题。为实现安全回采,提出在2-503综采工作面采用切顶卸压留巷两进一回的W型通风方式,从而降低采空区漏风量。研究结果表明,采用W型通风时采空区遗煤自燃危险区范围分别为U型、Y型通风的82%和61%,采空区漏风率控制在5%以内且未发现遗煤自然发火迹象。研究成果可为其他矿井自燃煤层切顶卸压留巷工作面通风技术应用提供借鉴。     

回坡底矿切顶留巷工作面通风技术研究

针对工作面传统通风方式存在漏风通道多、遗煤自燃发火严重、有毒有害气体浓度高的问题,回坡底矿10-108工作面通过切顶留巷方式将传统"U"型通风改为"W"型"两进一回"式通风。改进通风方式后,能够有效减少采空区漏风通道,使采空区窒息带面积增加、散热带和氧化带面积减少,保证采空区温度处于安全稳定范畴内。切顶留巷"W"型通风方式的成功应用,是减少工作面有毒有害气体积聚,降低遗煤自燃危险性的有效措施,能够保证工作面安全高效开采。     

“Y“型和“U”型通风采空区数值模拟分析

为了掌握"Y"型和"U"型通风方式下采空区自燃三带的分布情况,采用FLUENT数值模拟软件对某矿62711工作面两种类型的通风系统进行模拟分析,结果表明,"Y"型通风系统从根本上解决了上隅角瓦斯积聚问题,但由于加大了采空区的漏风,在相同的进风情况下,自燃带最大宽度增大了171 m,与工作面的距离平均增加40 m.因此,必须减少采空区漏风,降低遗煤自燃条件,保证工作面安全生产。     

双切顶留巷采空区煤自然发火“三带”分布特征研究

为了研究双切顶留巷采空区煤自燃“三带”分布特征，以沙曲一矿4502工作面为工程背景，采用现场监测与数值模拟相结合的方法研究了双切顶留巷4502工作面采空区漏风规律和自然发火“三带”分布特征。结果表明：双切顶留巷采空区漏风区域主要为工作面两侧隅角及两侧留巷，风流主要由隅角漏入采空区，同时采空区与两侧留巷都有风量交换，双留巷侧存在细长的氧化带，氧化带在采空区内整体呈U型分布；双切顶成巷工作面在开采的不同时期，煤自然发火“三带”分布存在较大差异，开采初期要加强双留巷侧5 m范围和采空区中部32～65 m范围内煤自燃防控，而在开采中后期，要加强运输留巷侧2.5 m范围内、距离轨道留巷38 m以后12 m范围内和采空区中部30～80 m范围内煤自燃防控。     

济宁二号煤矿沿空留巷工作面通风系统优化研究

济宁二号煤矿9306工作面与相邻9305工作面形成局部通风系统,因沿空留巷存在漏风严重问题,极易导致9306采空区断层遗煤区域自燃。根据沿空留巷漏风问题,首先实测9306工作面不同位置处漏风量大小,其次构建"W"型和"Y"型工作面数值模型,通过数值模拟对不同通风方式下工作面风速场和氧浓度场运移规律进行分析,结合实测通风参数,确定了9306工作面漏风区域、漏风规律,以及最优通风方式为"W"型。     

浅埋近距离煤层相邻对向开采工作面煤自燃防治技术与应用

浅埋近距离煤层群两"U"型通风工作面相邻对向开采,易发生以上覆采空区为主要漏风通道的串联通风现象,针对海湾煤矿三号井2206工作面因串联通风导致的漏风发火情况,提出"超前-立体化"煤自燃防治技术;采用超前监测的方式,对工作面上下层采空区漏风发火动态进行预测;采用地表回填、巷道喷浆、注氮惰化、阻化剂喷洒、遗煤控制等防灭火技术,对上下煤层立体化分布的煤自燃危险区域进行治理。结果表明:2206工作面串联通风现象得到有效控制,上下层采空区煤自燃得到有效抑制。     

切顶卸压沿空留巷开采工作面W型通风技术研究

为确定切顶卸压沿空留巷开采工作面合理的通风方式,以店坪煤矿204回采工作面为例,从预防采空区遗煤自燃和瓦斯事故出发,通过计算采空区漏风量、监测氧气浓度变化、对比采空区"三带"划分,提出两进一回的W型通风方式为合理的通风方式。现场实践表明,W型通风方式可以有效降低采空区两侧风压,减少采空区漏风,采空区氧化带范围明显降低,有效防止采空区自然发火。     

抽放条件下采空区煤自燃危险区域判定

瓦斯抽放不仅会增大采空区漏风,引起"三带"迁移,加大采空区煤自燃危险性;而且会造成采空区的紊乱及瓦斯积聚,致使采空区遗煤自燃危险区域更加复杂。针对建北矿4204工作面高瓦斯赋存实际情况,通过现场观测,得出采空区浮煤厚度、氧浓度和漏风强度的分布规律,并结合煤自然发火特性参数对采空区进行危险性分析,划分了抽采条件下采空区"三带"范围,确定了采空区自燃危险区域及预防采空区遗煤自燃的工作面安全推进速度。     

U+L型通风条件下采空区煤自燃危险区域研究

U+L型工作面采空区漏风治理一直以来是矿井火灾防治的重要课题之一，为研究这一问题，采用绝热氧化升温试验、现场监测以及数值模拟的方法，在测定煤自燃极限特征参数的基础上，以陕西杭来湾煤矿实际为例对采空区“三带”区域分布规律进行研究，进而揭示采空区煤自燃特征及危险区域分布规律。研究发现：该采空区煤体自燃的下限氧浓度为12.9%|U+L型通风方式对于采空区“三带”区域划分有着较为严重的影响，进风侧采空区由于辅运巷漏风影响，会出现煤自燃“三带”范围的波动|数值模拟能够更加直观的体现煤自燃危险区域的分布特征。研究结果对于同类工作面的矿井火灾防治具有一定的指导和借鉴意义。     

切顶留巷综采面采空区防漏风技术研究

为掌握切顶留巷条件下的采空区漏风规律，降低对采空区的漏风供氧，首先利用COMSOL数值模拟软件分析了青龙煤矿21606综采工作面切顶留巷采空区的漏风流场，模拟结果表明：切顶留巷“Y”型通风方式下，采空区漏风风速沿远离综采面的方向明显衰减，采空区漏风路径主要为：从下隅角进入，经采空区流向上隅角和通风立眼处。其次，利用SF6现场示踪试验对模拟结果进行验证，结合模拟和现场试验结果得到了采空区漏风流场的特征，并分区域制定了针对性的防漏风措施：在切顶留巷及通风立眼处采取砌墙并进行喷浆处理|在工作面进行切顶爆破加速顶板垮落|在补回风巷和回风巷上隅角处砌筑沙袋墙并喷涂施密特防漏风材料|在切眼及补切眼处进行喷浆和及时封堵切眼瓦斯抽采钻孔|补充压注凝胶等综合措施。通过综合防漏风措施的实施，降低了工作面自然发火风险，保证了工作面的安全回采。     

唐口煤矿6305综放面自燃危险性分析及区域判定

根据唐口煤矿6305综放面的开采情况,利用采空区自燃危险区域判定理论,分析了引起采空区遗煤自燃的最小浮煤厚度、下限氧浓度和极限漏风强度等参数,制定了采空区煤自燃危险区域的实测方案;分析了采空区氧气浓度和漏风强度的变化规律,确定了工作面的极限推进速度,为工作面防灭火工作提供了技术支撑和科学依据。     

“U+L”型通风超长工作面瓦斯与煤自燃复合灾害分布规律研究

针对"U+L"型通风超长工作面瓦斯与煤自燃复合灾害防治,以黄陵矿业公司205采煤工作面为例,模拟分析了采空区漏风规律、瓦斯浓度分布规律和氧浓度分布规律,通过束管监测验证了氧浓度分布。研究得出:进风侧采空区瓦斯和氧浓度场叠加形成的狭长"S"型区域和封闭联络巷是煤自燃诱发爆炸的重大风险区域,并提出相应防治建议。     

切顶留巷侧帮孔隙率对工作面采空区漏风规律研究

针对切顶留巷无煤柱开采下采空区留巷的侧帮段漏风面积大、漏风通道广等特点,以杜儿坪煤矿切顶留巷工作面Y型通风为例,运用CFD软件对留巷侧帮段堵漏风材料不同孔隙率的漏风流场、漏风量和漏风氧浓度进行数值模拟研究。研究结果表明:工作面漏向采空区方向随多孔介质孔隙变大而漏风量也变大,且漏风量随至下隅角距离增大,呈现急剧减少→抛物线上升→线性减少→在靠近留巷处又急剧增大;随着多孔介质孔隙率增大,留巷向采空区的漏风量也越大,且沿工作面走向长度的增大,留巷向采空区漏风量逐渐减少;随着孔隙率变大,漏风氧浓度也逐渐变大。     

采空区漏风状况模拟及其分析

通过建立综放采空区三维自然发火预测模型,采用数值模拟软件对高瓦斯煤层抽放条件下综放采空区漏风状况进行了数值模拟,利用模拟结果对采空区进行了煤自燃"三带"的划分,并分析了该工作面采空区浮煤自燃的危险区域及危险程度,可用来指导具有类似情况的采空区浮煤自燃火灾的防治工作。     

综放工作面沿空留巷时的漏风规律与通风系统优化

山西铺龙湾矿井5108综放工作面通风方式为U型通风,推进560 m时遇到落差为4.2 m的逆断层,采煤机割煤速度变慢,工作面采空区落煤自燃发火的几率增加,为保证综放工作面回采期间安全性,对U型通风系统的漏风量进行了测定,并提出采用Y型通风代替U型通风系统,经数值模拟与现场测定,得出Y型通风条件下工作面漏风量相对较小,通风阻力分配合理。     

切顶留巷综采面采空区高温区域治理技术研究

针对切顶留巷Y型通风工作面采空区漏风量大、煤层易自燃的特点,以发耳煤矿50105工作面采空区高温区域的治理为工程背景,分析了高温区域位置的确定、压注液态二氧化碳、长钻孔压注高分子材料等综合防灭火技术的应用效果,形成了集压注惰性气体控制火势、加快工作面推进速度、精准压注高分子材料降低高温区域温度等为一体的综合治理方案,消除了高温隐患,保证了工作面的安全回采,可为类似工作面的防灭火工作提供经验参考。     

工作面联络巷密闭墙漏风对采空区自燃影响及预防

基于矿井煤层赋存与生产技术条件的实际情况,通过对工作面联络巷密闭墙构筑特点的深入研究,对可能通过工作面联络巷密闭墙的各种漏风形态进行了探讨,并在此基础之上深入研究了其对采空区浮煤自燃的影响,同时提出了针对性极强的应对密闭漏风的措施。实践表明,对密闭墙进行处理后,采空区浮煤自燃析出气体无自燃标志性气体产生,有效防止了工作面联络巷密闭墙漏风引起的采空区浮煤自燃的发生、发展,保障了工作面的安全回采。     

Y型通风采空区风流和瓦斯分布数值模拟研究

目前,很多煤矿开始运用两进一回Y型通风方式(机巷和风巷进风,沿空留巷回风),来解决上隅角和回风巷瓦斯浓度超限的问题。为了掌握Y型通风采空区风流与瓦斯运移的分布规律,根据现场实际首先运用Gambit建立了两进一回Y型通风采空区物理模型,并进行网格划分,然后运用Fluent软件对两进一回Y型通风方式采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)、自燃三带和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。通过模拟结果得出了,两进一回Y型回采工作面采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)、自燃三带和瓦斯浓度分布的一般规律,为治理上隅角、回风巷瓦斯超限及采空区遗煤自燃和瓦斯爆炸提供了理论依据。     

“Y”型通风综采工作面煤层自燃危险区域划分

随着开采深度和瓦斯抽放强度的不断增大,不易自燃的煤若在提前氧化和二次氧化的双重作用下也极有可能发生自燃。基于煤自燃的煤氧复合作用理论,通过辩证分析和现场实测验证得到祁东煤矿6135"Y"型通风综采工作面的煤层自燃危险区域划分如下:6135机巷保护煤柱的自燃危害严重,6137抽放巷上覆60煤次之,而6135风巷侧采空区上覆60煤的自燃危害则不明显。     

“U+L”型通风工作面瓦斯抽采对采空区自燃危险区域影响研究

为了掌握"U+L"型通风工作面自燃危险区域分布情况,更好地协调工作面瓦斯抽采与防灭火工作,采用现场试验的方式对典型工作面进行试验研究。试验在工作面采空区回风侧每隔30 m设置1个束管取样口和1个测温装置,各测点随着工作面的推进,连续测试采空区气体成分及温度数据;通过调整瓦斯抽采方式,测试采空区自燃危险区域分布情况。结果表明:"U+L"型通风配合瓦斯抽采能很好地解决工作面瓦斯超限问题,但会造成严重的采空区漏风;通过取消不合理的瓦斯抽采手段,能够保证工作面瓦斯抽采满足安全生产要求的同时明显缩小采空区自燃危险区域,降低采空区自然发火危险。