综放面采空区煤炭规律的测定分析

根据873综放面采空区温度和气体成分的现场实测结果,利用氧气浓度法划分出采空区自燃"三带"分布范围,分析了采空区自热规律及气体成分变化规律,对采空区自然发火预测预报以及采取合理有效的防灭火技术措施提供重要科学依据.     

瓦斯抽放条件下综放面采空区易自燃区的判定

为了掌握梁宝寺煤矿3418综放面采空区的自燃危险区域分布特征,在采空区瓦斯抽放的条件下,采用全面布点法对采空区气体和温度变化规律进行了观测,利用Matlab数据分析工具,拟合得出了该工作面采空区氧气等各主要气体浓度和温度的等值线图,并对采空区各气体浓度、温度和浮煤分布数据进行叠加,得出瓦斯抽放条件下综放面采空区易自燃区域分布范围,为采空区易自燃区域的定向防治设计提供指导。     

东滩煤矿4302综放工作面采空区氧化自燃“三带”的划分与治理

通过对4302综放工作面采空区内气体成分及温度进行观测和研究,确定了采空区氧化自燃"三带"的划分;提出了防治采空区自然发火的综合措施;保证了4302综放工作面的安全生产。     

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。     

北皂煤矿易自燃厚煤层综放采空区自燃氧化“三带”的确定

通过对山东龙口矿业集团北皂煤矿综放工作面采空区温度变化规律与气体成分变化规律测定,确定综放工作面采空区煤炭氧化自燃“三带”,从而合理确定各种防灭火工艺的具体参数,全面掌握综放工作面防灭火技术。     

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。     

易自燃厚煤层采空区自然发火特性的研究

通过对北皂煤矿采空区煤炭氧化自燃模拟实验,以及对采空区温度、气体成分进行测定分析,得出北皂煤矿4402综采放顶煤工作面采空区的煤炭自然发火特性,从而为合理选择预防采空区煤炭自然的措施提供了科学依据。     

综放工作面采空区自燃"三带"的试验研究

通过沿采空区倾向布置测温探头和取样束管,对采空区温度及气体成分进行测定分析,得出北皂煤矿4402综采放顶煤工作面采空区的媒温和气样参数.并结合采空区煤炭自燃理论,确定了采空区自燃＂三带＂的范围,从而为合理选择预防采空区煤炭自燃的措施提供了科学依据.     

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。     

煤与瓦斯突出矿井的瓦斯抽放技术

针对某煤矿煤与瓦斯突出矿井的采区,在分析了通风所能承担的最大瓦斯涌出量以及瓦斯抽放的必要性和可行性,系统论述了煤层透气性系数较低时,回采工作面采取顺层平行钻孔预抽和边采边抽、掘进工作面采取顺层扇形钻孔边掘边抽、采空区采取扇形高位钻孔和在采空区埋管的瓦斯抽放方法。实践表明,这些瓦斯抽放技术能够有效地保证煤层透气性系数较低采区的瓦斯预期抽放率。     

放顶煤采空区瓦斯源强度与自燃的关联性

研究了采空区瓦斯涌出与遗留煤自燃之间的内在耦合关联问题。通过运用G3软件对采空区非线性渗流-多组分气体-温度场和非均匀耗氧的数值模型的求解,量化给出采空区不同瓦斯涌出强度下各变量分布状态。计算结果表明：采空区瓦斯源涌出与工作面风压形成压力平衡,决定着工作面与采空区之间的风流交换和瓦斯涌出,影响变化近似呈一一对应的线性关系。瓦斯涌出强度越大,采空区氧浓度分布空间大大缩小,采空区自燃氧化带宽度与瓦斯涌出近似呈衰减变化。从自燃升温过程模拟得到,高强度瓦斯涌出能够抑制采空区自燃升温,延长了采空区自然发火期。模拟结果符合现场实际情况。研究指出高瓦斯易自燃矿井采空区瓦斯治理应与自燃防治相结合综合考虑。     

采空区瓦斯涌出来源量化判识方法——以寺河矿为例

为准确量化和动态反映工作面采空区瓦斯涌出来源,以沁水盆地寺河矿为研究区,采集煤体解吸瓦斯,测试分析了3号煤层及其7层邻近煤层解吸瓦斯组成成分,CH4,C2H6,CO2稳定碳同位素值,CH4氢同位素值及其分布特征,建立了基于稳定碳氢同位素和组分平均值的采空区瓦斯分源计算模型,实现采空区沿走向推进时各煤层瓦斯来源的量化分源计算,并完成了与传统分源预测计算结果的对比分析。研究表明,寺河矿主要煤层解吸气组分和稳定碳氢同位素值在横纵向均存在差异,总体表现为瓦斯中甲烷体积分数随煤层深度增大而增大,瓦斯碳氢同位素随深度增大出现偏重的特点,5302工作面采空区沿走向瓦斯涌出动态变化过程可以分本煤层涌入主体阶段、近邻近层涌入过渡阶段、动态平衡稳定阶段。随工作面推进,采空区内3号煤瓦斯涌出占比逐渐下降,最终稳定在20%~25%,近邻近层呈现先升后降并趋稳的特征,最终稳定在20%~25%,远邻近层9和15号瓦斯涌入主要在滞后工作面110 m后逐渐上升后趋稳,9号煤瓦斯最终占比20%~25%,15号煤瓦斯最终占比30%~35%。与传统分源预测结论相比,稳定碳氢同位素量化分源可以反映采空区内各煤层瓦斯涌出的动态演化过程,相比分源预测结论更有利于指导工作面生产实际。     

煤矿采空区自然发火多参数监测系统研究

提出采用气体分析法和测温法相结合来监测煤自燃特征信息的方法,针对采空区煤自燃特征信息特点,研发了采空区无线自组网温度监测系统,并集成煤自燃束管监测系统和安全监控系统系统,构成可对矿井采空区不同位置指标气体和温度同时实时监测的新型煤矿采空区自然发火多参数监测系统。重点在监测方法、系统集成、关键单元的设计和监测方案等方面进行了研究,该系统的研究对于早期发现矿井采空区浮煤自燃隐患,判断自燃危险程度,确定自燃危险区域提供可靠依据。     

综采工作面采空区氧化“三带”观测与分析

综采工作面采用一次采全高的开采方法,在回采过程中易发生采空区遗煤自然发火的现象。为了更好的掌握工作面采空区遗煤自然发火的特性,确保工作面安全回采,通过采空区布点测点的方法,对其采空区气体成分进行测定分析,得出了综采工作面气样参数,进而确定采空区氧化“三带”的范围,这种现场观测方法简单、比较容易实现,可以较准确划分开采过程中采空区的氧化“三带”,为预防采空区遗煤氧化问题提供理论上的依据。     

废弃矿井瓦斯资源量计算主要参数确定方法

文章分析了废弃矿井瓦斯资源构成，介绍了废弃矿井瓦斯资源量的计算方法，指出资源构成法是实用可行的计算方法。在上述基础上，重点研究了资源构成法计算废弃矿井瓦斯资源量时，采空区瓦斯浓度、废弃瓦斯含量、采空区体积等主要参数的确定方法及主要考虑问题。     

采空区稳态流场及温度场的数学模型

对采空区中气体流动的复杂情况进行了适当简化,建立了三维采空区内混合气体非线性渗流方程,并给出三种不同的边界条件,根据所得到的速度场,建立了采空区温度场的数学模型,为实现采空区三维稳态流场及温度场的计算机模拟提供了理论基础。     

煤矿采空区气体在线监测技术研究与应用

本文介绍了麻家梁矿井采空区内部环境温度、一氧化碳和瓦斯浓度的监测预警。通过分析麻家梁矿井采空区煤层自燃前期状态,环境瓦斯气体及温度变化趋势,研究科学、经济、有效的全光纤瓦斯、温度、一氧化碳采空区综合在线监测预警技术。     

坚硬砂岩顶板条件下采空区瓦斯运移规律

以夏阔坦煤矿1007综放工作面为研究背景,运用FLUENT软件模拟分析砂岩顶板条件下采空区瓦斯运移规律。随着工作面的推进,上覆顶板岩石垮落在采空区内,在垮落过程中质量大的岩块相互撞击摩擦,一方面会在采空区内产生高温摩擦点并伴随有摩擦火花产生,另一方面对于采空区多孔介质的渗透率影响较大,大量的岩块垮落在一起,为采空区内瓦斯气体自由逸散和混合提供了有利条件。通过模拟分析研究,尽可能避免瓦斯燃爆事故的发生,且对煤矿安全生产提供可靠的依据。     

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。     

自然发火矿井采空区均压防灭火技术应用

为了解决深井高地压开采条件下,工作面密闭采空区易形成微漏风,出现自然发火的问题,以朱集西煤矿11501封闭采空区为例,监测分析了密闭采空区气体成分、压力分布及温度的变化,分析认为：作用于采空区密闭的风压差形成了微漏风效应,是导致采空区遗煤出现氧化自燃的主要原因。基于此,提出应用调节通风系统与均压气室抽采调压相联合的均压防灭火技术。现场实践表明：联合均压后,密闭采空区内CO浓度降至2×10-6以下,O2浓度降至4%,两巷密闭墙均压气室内相对正压均稳定在180Pa上下波动,且两巷密闭压差值基本稳定在10Pa。该措施能有效地防控采空区漏风的系统问题,达到抑制采空区遗煤自燃的目的。