防治放顶煤综采采空区瓦斯涌出的探讨

老虎台矿在采用放顶煤方法进行综采试验时,上隅角、上顺槽回风流中瓦斯浓度经常超限,影响正常生产。为了治理这一重大安全隐患,该矿根据综放工作面和采空区瓦斯涌出的规律采用了钻孔抽放瓦斯、采空区埋管抽放瓦斯、注氮隔离抽放瓦斯及调压增阻控制瓦斯涌出等方法有效地防治了采空区瓦斯向工作面涌出的问题,保证了放顶煤综采的正常生产。     

连通管均压技术治理瓦斯超限及采空区煤自燃

通过对芙蓉煤矿53305和53405采煤工作面瓦斯超限和采空区煤炭自然发火的原因分析,采取隔绝和调压气室均压等综合灭火技术,有效地治理了瓦斯超限和煤炭自然发火灾害.     

上覆采空区煤自燃与瓦斯综合防治技术

为高效解决煤层在掘进期间瓦斯与火共存灾害问题,在研究鹿洼煤矿4301煤层上覆采空区瓦斯赋存、煤自燃特点的基础上,构建了4301(2)煤层瓦斯与煤自燃指标气体检测体系,确立瓦斯与煤自燃异常区域;提出了采用喷浆、注凝胶对漏风地点快速封堵、注黄泥浆对煤自燃异常区域迅速降温及覆盖氧化煤体的综合防灭火措施;针对瓦斯异常涌出问题,提出了"封堵裂隙-钻孔排放-风量稀释"三位一体的瓦斯防治措施。     

利用工作面初次放顶定量分析瓦斯来源

利用工作面顶板初次来压后工作面瓦斯涌出变化 ,定量分析确定瓦斯涌出来源构成 ,为工作面采空区的通风管理和瓦斯抽放等提供决策依据。     

采空区瓦斯涌出情况对瓦斯浓度及自燃带分布的影响

利用Fluent软件,对采空区瓦斯为均匀涌出、分段均匀涌出及连续涌出条件下的采空区瓦斯浓度及自燃带分布情况进行了数值模拟研究。结果表明:瓦斯均匀涌出时,采空区浅部的瓦斯浓度低于分段均匀涌出及连续涌出下的瓦斯浓度,在采空区深部其瓦斯浓度高于其他2种情况下的瓦斯浓度。针对瓦斯分段均匀涌出与连续涌出2种情况,采空区浅部区域两者瓦斯浓度相差不大;而在采空区深部,前者瓦斯浓度要大于后者。瓦斯均匀涌出时,其自燃带宽度较其他2种情况小;瓦斯分段均匀涌出时,其自燃带宽度比瓦斯连续涌出时略大。对采空区流场进行研究时,将瓦斯考虑为均匀涌出或者分段均匀涌出都是不准确的,应根据采空区瓦斯涌出的实际特点进行研究。     

综放采空区瓦斯与煤自燃耦合灾害危险区域识别研究

为了定性定量研究综放采空区瓦斯与煤自燃耦合灾害危险区域,探究了综放采空区瓦斯与煤自燃耦合灾害特性,提出了采空区安全度与危险区域系数双重指标,建立了采空区瓦斯混合气体流动、气体组分对流扩散等多场耦合数学模型,采用COMSOL软件模拟保德煤矿81505工作面不同供风量条件下采场O2与瓦斯气体浓度分布特征。研究结果表明：采空区氧化带呈非对称性,进风侧宽度较大。采空区瓦斯积聚在采空区深部靠近回风侧的范围内。在模拟供风量里,氧化带宽度随供风量的增加而增加,而采空区最高瓦斯浓度与上隅角瓦斯浓度随供风量的增加逐渐减小。随着供风量的增加,危险区域往采空区深部逐渐拓宽,危险区域系数与供风量呈线性关系。在同等供风量条件下,采空区不同平面的危险区域系数随距离底板高度的增加而降低。     

采空区瓦斯抽放方法与展望

文章从采空区瓦斯涌出特征为出发特点,分析了采空区瓦斯涌出机理,利用采空区瓦斯运移遵循Fick扩散定律、质量守恒定律、渗流力学理论建立了采空区瓦斯运移数学模型和求解方法,得出采空区瓦斯涌出带,并提出了采空区瓦斯抽放方法。     

成庄矿采空区瓦斯抽放的应用与实践

对成庄矿井及综放工作面瓦斯涌出规律进行了初步探讨,总结并分析了采空区抽放的瓦斯治理技术,对提高矿井通风能力,促进矿井安全生产具有重要指导意义。     

采空区瓦斯涌出的控制

通过分析采空区瓦斯涌出规律 ,采用均压技术控制采空区瓦斯向生产空间涌出 ,取得了较为理想的效果     

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.     

综放开采采空区自然发火规律实测分析研究

为了研究工作面采空区自然发火规律,采用沿综放工作面全面布点测定方法,对朱仙庄矿873综放工作面采空区气体成份与温度变化规律综合分析,并结合数值模拟确定综放工作面自燃"三带"的分布范围;还发现各测点在距工作面3～11 m处,有自热氧化现象发生;873工作面采空区压实条件较好,供氧比较微弱,很难氧化自燃;综放工作面推进度只要大于24-n/月就不会发生自燃,因发火期为3～6个月,最短为25 d;这些结论为预防采空区煤炭自燃提供了科学依据.     

综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害危险区域重建技术

为研究综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害危险区域空间分布规律,及时预防耦合灾害事故发生,研究了综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害危险区域重建技术。在对遗煤自燃与瓦斯爆炸耦合灾害致灾特性研究的基础上,分析了耦合灾害发生原因、判定原理和判定方法。以试验工作面为例,对采空区各气体浓度场测量、重建与分析,考虑其他可燃性气体对CH4爆炸界限的影响,叠加确定了各空间高度上耦合灾害危险区域平面范围,利用三维场重建程序结合空间插值技术,重建出耦合灾害危险区域空间立体分布情况,并对灾害空间参数进行了提取。最后,对采空区高位钻孔瓦斯抽放、隅角注防灭火材料技术方法进行了改进,使之满足耦合灾害防治需要,保证工作面的安全开采。     

综放工作面采空区自然发火的数值模拟研究

采用有限元数值模拟方法求解了综采放顶煤工作面采空区风流运动规律的三维非定常气体渗流方程, 用该数值计算模型（ 软件程序） 能够较为有效地反映出采空区内的风流压力和速度分布情况, 结合实例, 给出了采空区内自然发火影响带与漏风风量的关系．     

综放采空区遗煤自燃高效阻化泡沫防治技术

为解决综放工作面采空区遗煤自燃的问题,在分析煤中活性基团反应过程的基础上,提出了基于羟基型阻化剂的高效阻化泡沫防灭火技术,并对其阻化性能进行了效果考察:阻化剂将煤样交叉点温度延迟了37.6℃;煤中活性基团(甲基、亚甲基)的氧化得到遏制.构建了高效阻化泡沫防灭火系统,并在大佛寺煤矿40106综放工作面得到了应用,成功扑灭采空区隐蔽火源,24 h内将CO体积分数控制在24×10-6以下,火区熄灭后没有出现复燃迹象.     

工作面临界压力梯度与采空区自燃氧化带宽度研究

?为了研究采空区自燃氧化带与工作面通风压差的关系,建立了工作面长度分别为60,90 m的采空区物理模型;利用FLUENT计算了6个不同工作面压差下的采空区渗流流动,得到共计12个工况下的渗流流场。数值计算结果表明:随着工作面压差增大,自燃氧化带向采空区深部移动,且该带范围变宽;随着工作面长度增加,自燃氧化带向采空区深部移动,且该带范围变宽;长度为60,90 m的工作面,临界工作面压差分别为25,35 Pa,得到了沿工作面长度方面的临界压力梯度约0.400 0 Pa/m。工作面临界压力梯度可作为工作面通风设计及采空区煤炭自燃防治的参考依据。     

回采技术选择与瓦斯涌出及煤自燃防治关系

论述回采技术选择与瓦斯涌出、自然发火防治之间的关系,指出中厚以上煤层采煤方法的选择对“一通三防”管理,尤其是瓦斯涌出、自然发火防治有着至关重要的影响,并用例说明必须选择合适的回采方法,以保证煤炭的安全生产。     

许疃煤矿煤炭自燃指标气体优选与应用

为了有效预防许疃煤矿3₂38工作面采空区遗煤自燃,通过采集该工作面煤样进行煤自燃倾向性测试和低温氧化试验分析,优选出预测煤自燃指标气体：煤温在20~100 ℃时,以CO作为指标气体;煤温在100~150 ℃时,以C₂H₆作为指标气体;煤温在150 ℃以上时,以C₃H₈作为指标气体,并以链烷比作为辅助指标参数。根据测试结果,采用插值拟合方法,得到各指标气体体积分数与温度之间的函数关系式。基于所建立的拟合函数关系式,通过检测煤体温度,可以计算出CO、C₂H₆及C₃H₈的体积分数,用于推测采空区自燃状况。现场应用结果表明,采空区遗煤自燃预测效果良好。     

清水灌注抑制易燃采空区遗煤氧化及自燃的机理研究与应用

通过对灌注清水抑制易燃采空区遗煤氧化及自燃的机理分析与现场应用研究实际效果,提出了一种新的、简便廉价 的防治采空区遗煤自燃的 技术措施。同时,对传统的黄泥灌浆技术措施中的泥浆浓度要求提出 了新的不同看法。即认为无论泥浆浓度如何,只要能确保适时充足的灌注量,即便是清水,也能起到防止采空区遗煤自燃的效果。     

多漏风通道采空区自燃火源分布模拟

通过气固能量平衡方程的耦合,建立了采空区多孔介质温度场数学模型.以某矿1307工作面三源二汇采空区为研究对象,分析了影响遗煤自燃火源分布的主要因素.结果表明,多漏风通道采空区风流结构不同于一源一汇,遗煤的氧化升温及温度场分布更为复杂;工作面推进速度越慢、进风量越大、漏风源距工作面越近,高温点升温速率越快.根据模拟结果推测出了该采空区大致的自燃危险区域,为现场防灭火工作提供了重要理论依据和指导.