基于双示踪技术浅埋煤层采空区地表漏风规律研究

为研究浅埋煤层开采抽出式通风工作面上覆地表裂隙对采空区漏风的影响,以补连塔煤矿22310工作面采空区为研究对象,采用双元示踪技术,对该抽出式通风工作面采空区地表漏风规律进行动态试验研究。研究结果表明：该工作面采空区对应地表有效漏风走向范围为0～［123m,137m)|在工作面倾向上,靠近采空区回风侧漏风大于进风侧|通过计算比较得到,越靠近工作面,采空区内漏风风速越大。该研究对类似工作面采空区漏风防治有一定的指导意义。     

基于双示踪技术浅埋煤层采空区地表漏风规律研究

为研究浅埋煤层开采抽出式通风工作面上覆地表裂隙对采空区漏风的影响,以补连塔煤矿22310工作面采空区为研究对象,采用双元示踪技术,对该抽出式通风工作面采空区地表漏风规律进行动态试验研究。研究结果表明：该工作面采空区对应地表有效漏风走向范围为0～［123m,137m)|在工作面倾向上,靠近采空区回风侧漏风大于进风侧|通过计算比较得到,越靠近工作面,采空区内漏风风速越大。该研究对类似工作面采空区漏风防治有一定的指导意义。     

虎龙沟煤矿N1201工作面采空区漏风规律研究

虎龙沟煤矿N1201工作面埋藏浅,受采动影响大,极易造成地表缝隙,威胁工作面的安全生产。通过观测N1201工作面采空区地表缝隙沉降的特性,利用地面布点释放SF6示踪气体技术,分析得出采空区地表缝隙漏风规律:采空区地表裂隙较多,漏风明显;工作面采空区两侧的漏风比较通畅,进风侧地表漏风大于回风侧,中部漏风程度相对较弱;采空区形成的裂隙很难被完全压实,采空区内部仍存在漏风;工作面进风侧遗煤自燃危险程度较高。     

察哈素煤矿3101工作面及地表漏风联合测试及其防治

察哈素煤矿地表处于沟壑地区,所开采3-1煤层属于易自燃煤层。3101工作面开采过程中,由于矿山压力显现强烈,联巷密闭产生了一定程度的破坏,同时由开采活动在地表产生了比较大的裂缝,形成了密闭和地表漏风隐患,对工作面的安全开采形成了威胁。测试了3101工作面联巷密闭压差,根据风量测试结果计算出采空区漏风率。通过在地表裂缝释放SF6,检测到了地表漏风,并计算出了地表裂隙的最大漏风风速。分析了存在漏风的原因,通过采取减风减压、提高密闭质量、填补地表裂缝等措施,减少了采空区漏风,有效防治了采空区煤炭自燃。     

浅埋综放工作面CO来源分析与防治技术北大核心

针对浅埋厚煤层综放开采地表漏风严重、采空区遗煤易自燃以及工作面CO浓度超限影响安全生产的问题,基于串草圪旦煤矿6104综放工作面生产技术,采用现场实测、理论分析相结合,研究了地表漏风条件下浅埋厚煤层综放工作面CO浓度变化规律及其主要来源。研究表明:6104工作面上隅角CO浓度与采空区CO浓度、地表漏风强度正相关;6104工作面煤层及底板内赋存有CO并通过采动裂缝进入工作面,是工作面CO来源之一。结合工作面生产实际,提出了防治工作面CO浓度超限的技术措施。     

季节对浅埋深厚煤层采空区垂直漏风的影响研究

针对浅埋煤层综放面回采后引起地表漏风这一难题,在生辉煤业20100工作面利用示踪气体法研究季节变换时地表的漏风规律,分析不同季节时,采空区和对应地表的温度、压强及漏风速率情况。现场实测结果发现：夏天时,工作面对应地表的温度与采空区温度差值最小,仅为1.0℃;冬天时,工作面对应地表的温度与采空区的温度差值最大,采空区温度都超过20℃,而地表处于0℃以下,二者温度的最大差值达到38.1℃;夏天和冬天释放SF₆气体6个区域中采空区和对应地表气压的最大压差分别为21.95 hPa和41.68 hPa;春秋两季的采空区和对应地表气压的差值几乎相同,呈现相同的变化规律;春、秋两季时的漏风速率变化规律大致相同,差异性不明显;夏天时地表具有较小的漏风速率,最大平均值为6.923 m/min;冬天的漏风速率最大,最大平均值为8.294 m/min.根据不同季节的变化特点采取防治漏风措施,确保20100工作面正常生产。     

基于CFD的采空区三维空间漏风流场数值模拟

采空区漏风易引发遗煤自燃灾害,威胁煤矿井下安全生产。为研究和掌握采空区漏风流场分布,以梁宝寺煤矿3308工作面为研究对象,建立采空区三维模型,构建了采空区三维阻力系数分布函数,借助CFD软件对采空区漏风流场规律进行数值模拟。结果发现：工作面向采空区漏风流场的分布在各方向上具有明显的分区域特性|采空区的主要漏风发生在工作面倾向0～10m的范围内,应加强此范围的密封工作,以隔绝漏风通道|数值模拟得到的沿工作面倾向风量与现场实际测量的结果误差较小,验证了数值模拟具有一定的准确性。上述分析为减少采空区漏风,防治采空区遗煤自燃发火等灾害提供一定的理论基础。     

风蚀地貌区浅埋厚煤层采动漏风规律研究

为研究风蚀地貌矿区浅埋厚煤层开采采空区漏风规律,以榆树岭矿井110501工作面为工程背景,通过相似模拟、数值模拟、现场实测相结合的方法对采空区漏风情况进行研究。研究结果表明：110501工作面开采后,裂隙发育至地表,地表漏风裂隙平均间距约为15 m,竖直方向上,距离煤层越近,覆岩下沉位移越大,最大下沉位移量约为8 m;裂隙贯通地表条件下,采空区自燃“三带”范围增大,地表风流为主要风源,风流路径为地表裂隙→采空区→工作面;工作面后方150 m采空区内为主要漏风区域,平均漏风强度为2.29 m³/s,采空区上覆岩层裂隙是主要漏风通道,靠近采空区回风巷侧裂隙漏风能力最强。研究结果可为风蚀地貌矿区浅埋厚煤层开采时工作面通风和采空区自燃危险区域判定提供参考。     

下覆煤层综放工作面采空区自然发火规律研究

针对淮北青东煤矿突出煤层群上保护层开采过程中下覆被保护厚煤层综放工作面采空区自然发火防治问题,理论分析了下覆被保护厚煤层综放工作面采空区漏风特征,在828工作面沿采空区两顺槽布点,对采空区温度及多组气体浓度进行测定,确定该工作面采空区自燃"三带"的范围,根据测试结果分析了推进速度、注氮工艺对采空区自然发火规律的影响,为防治该类条件下煤炭自燃提供科学依据,保证了工作面的安全回采。     

浅埋藏工作面自燃氧化区域分布研究

基于浅埋藏煤层采空区受地表裂隙诱导漏风的影响,从采空区煤自燃防治为出发点,以磁窑沟煤矿10_(-2)号煤层10202工作面为研究对象,通过采空区铺设束管观测系统,辅助测点的氧气浓度变化,分析了浅埋藏工作面采空区氧气浓度变化规律,得到了采空区自燃氧化区域的分布特征。通过采空区自燃氧化三带的实测分析,掌握了磁窑沟浅埋藏工作面自燃氧化区域分布及最低推进速度,有助于指导矿井的防灭火实践。     

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。     

中深埋煤层多工作面开采地表沉陷特征研究

为研究中深埋煤层多工作面开采的地表沉陷特征，采用FLAC3D模拟小保当一号井112201工作面及两侧相邻工作面先后开采的覆岩破坏、应力变化和地表移动特征。研究表明：112201工作面单独开采，覆岩塑性破坏表现为中间低、两侧高的“凹”形，覆岩最大破坏高度达165m, 112202工作面的开采使老采空区覆岩二次破坏高度增大6.67%,112207工作面开采使老采空区覆岩三次破坏高度增大10.91%;相邻工作面的开采使112201工作面覆岩应力变化经历“稳定—打破—初步稳定—二次打破—再稳定—三次打破—终稳定”的复杂过程；112201工作面开采形成的地表移动盆地范围受相邻两侧工作面开采的影响而变大，且沉陷中心向两侧扩大，相邻工作面的沉陷中心则偏向112201工作面老采空区一侧；岩移观测资料显示，单工作面倾向地表下沉曲线表现为“V”形，相邻工作面的开采使其地表最大下沉量增大了6.08%,地表下沉曲线最终表现为“W”形。     

高瓦斯综放工作面采空区自燃危险区域分析

通过沿综放工作面全长埋管布点测定的方法,对采空区气体进行监测,得出下沟煤矿ZF4403工作面采空区氧气分布,并推算出采空区漏风强度和浮煤厚度;再结合采空区自燃危险区域判定理论和下沟煤矿ZF4403工作面煤样自然发火实验测定的煤自燃极限参数,确定ZF4403工作面采空区自燃危险区域和工作面最小安全推进速度,从而为高瓦斯综放工作面的防灭火工作提供科学依据。     

百灵煤矿10202工作面采空区自然“三带”影响因素分析

浅埋深综放开采自燃煤层具有采空区遗煤多、漏风严重、工作面推进速度慢等缺点,极易形成采空区浮煤自燃。以百灵煤矿10202工作面采空区为例,以采空区CO浓度随时间变化作为指标预测了预报自燃发火规律,开展了综放面采空区自燃发火研究,并采取了综合防治对策,可有效预防采空区煤矿自燃。     

地表沉陷初期漏风对采空区遗煤自燃影响的分析和治理措施

煤层开采引起的地表沉陷能够产生与采空区贯通的裂缝,导致地面向采空区漏风,会引发采空区遗煤自燃。根据元堡煤矿9号煤层埋深浅、采用综采放顶煤技术、易自燃等特点,分析了地表沉陷初期漏风对采空区遗煤自燃的影响,通过对进、回风巷风量对比证实了地表漏风的存在,采取地表填土掩埋裂缝的措施,有效地解决了地表漏风的问题。     

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。     

采空区通地表漏风状态下的矿井诱导通风系统研究

承德铜矿采用有底柱分段崩落法开采,随着地下矿山开采进展及采空区增大,出现采空区通地表漏风现象,受采矿方法所限,漏风通道不能通过充填、封堵且与地表相通,对矿井通风系统的稳定性影响非常严重。通过分析该矿山采空区漏风特点,建立了采空区通地表三维物理模型,并基于Fluent软件对采空区通地表漏风风速流场规律进行了数值模拟。研究表明:采空区通地表漏风条件下,工作面及采空区流场的分布在各方向上具有明显的分区规律。漏风采空区通道距工作面越近,对工作面风流影响越大,采空区风流趋向一定的规律向回风巷道移动;当漏风速度较小时,在漏风通道和工作面的采空区风流大致呈“U”形流动,越靠近工作面风流越大。根据上述分析,提出利用通地表采空区回风,将漏风通道加入通风网络中,在风向最易改变点来诱导通地表采空区回风,形成诱导通风系统,重建通风系统动态模型。针对控制采空区漏风的通风网络进行了诱导通风研究,较好地解决了采空区漏风问题。上述研究反映出,将采空区作为通风回路的诱导通风网络并重新优化通风网络,是解决采空区漏风控制问题的有效手段。     

采空区自燃带宽度理论分析

治理煤矿自燃对矿井生产至关重要。在分析煤矿采空区支承压力的分布和空气流动状态的基础上,推导了采空区中部空气流速分布规律,用数值方法确定出特定条件下自燃带宽度。经分析可知：燃烧区域靠近工作面,燃烧宽度随距工作面距离变化小;工作面越长,燃烧区域越靠近工作面,燃烧宽度基本不变;采空区支承压力变化率越小,燃烧区域距工作面距离随宽度的增加而增大。     

示踪气体在工作面漏风通道和漏风量测定的应用

石圪台煤矿31201工作面存在上覆采空区及周边小窑采空区,受采动影响井上下采空区易形成漏风通道。为验证本采空区与上覆采空区、小窑采空区及地表裂隙之间存在漏风通道,通过以释放SF6示踪气体的技术手段进行验证,并对工作面的漏风量进行测定,为完善工作面通风系统提供数据参考。     

Ⅱ类自燃煤层自燃氧化规律分析

针对Ⅱ类自燃煤层易发生煤炭自燃的现状,以袁店一矿1023工作面所属10号煤层为研究对象,对1023工作面采空区煤炭的自燃氧化规律进行了研究。通过在采空区埋设抽气管路,测定采空区温度以及O2、CO2浓度等在工作面推进过程中的动态变化并进行分析。结果表明:采空区内CO2浓度分布符合"一源一汇"工作面的采空区漏风流场分布规律,且回风侧比进风侧更早进入窒息带;采空区自燃"三带"的具体分布范围:散热带距工作面中部距离为0~18.8 m,自燃带距工作面中部距离18.8~71.1 m,窒息带距工作面中部距离大于71.1 m,依据划分的自燃"三带"范围计算出该工作面最低适宜回采速度为42 m/月。