采空区氧化自燃带宽度与工作面推进速度关系的数值模拟

基于采空区渗流方程和多孔介质动量方程,应用FLUENT软件模拟了采空区漏风风速变化情况,结合采空区自燃"三带"划分标准,得出采空区氧化自燃带宽度与工作面推进速度的关系:随着工作面推进速度提高,进风侧、回风侧、工作面中部氧化自燃带与工作面距离都将增大;工作面中部氧化自燃带与工作面距离增幅较大,进风侧、回风侧氧化自燃带与工作面距离增幅较小。     

综放工作面采空区注氮量与氧化自燃带分布关系

为了防止柳塔煤矿12201综放工作面在推进过程中发生采空区遗煤自燃,采用COMSOL Multiphysics模拟软件研究了不同注氮量条件下采空区氧化自燃带的分布规律。研究结果表明:随着注氮量的增大,氧化自燃带的起始位置沿着工作面方向移动,但整体受注氮量的影响不大,氧化自燃带的终止位置受注氮影响较大,明显向工作面方向移动,导致氧化自燃带的宽度逐渐减小;注氮量与氧化自燃带宽度近似满足幂指数关系,经计算得出最佳注氮量为860 m3/h,此时的氧化自燃带宽度为55 m。     

新集煤矿采空区氢气与煤炭自燃氧化关系的研究

通过实验室煤的解吸、热解试验，分析研究了新集煤矿采空区氢气与煤自燃氧化的关系。     

综采工作面采空区自燃三带划分研究

针对王庄煤业3508综采工作面采空区煤层自燃防治,通过对3号煤层进行程序升温热解实验,得出将CO为标志性气体,C_2H_4可作为辅助性指标来判断煤层自燃情况。同现场束管监测和数值模拟采空区氧气浓度变化,确定了3508工作面采空区三带影响最广范围散热带:0～80 m;自燃带:80～140 m;窒息带:大于140 m; 3508工作面安全推进度为1.2 m/d。     

回采工作面采空区煤炭自燃三带范围研究

为防治采空区自燃火灾发生,采用测定采空区温度和氧气浓度相结合方式对2324工作面采空区煤炭自燃三带进行了现场实测,得到了2324工作面采空区自燃三带宽度范围,并确定了工作面最小极限推进度。结果表明,2324工作面采空区三带范围为散热带小于11.82 m;自燃带11.82~65.90 m;窒息带大于65.90m,工作面回采时最小极限推进度为43 m/月。     

普采工作面长度及动态压差对采空区自燃氧化带影响研究

为了研究工作面长度及动态压差与采空区自燃氧化带分布的关系,在GAMBIT上,建立了工作面长度分别为60 m和90 m的采空区物理模型;利用FLUENT软件,计算了6个不同工作面压差下的采空区渗流流动,得到12个工况下的渗流流场。结果表明:沿工作面长度方向,自燃氧化带上限风速、下限风速和中值风速的等值线,呈现为"鱼背"型曲线;随着工作面压差增大,自燃氧化带上限风速的"鱼背"型曲线向采空区深部移动,且该带范围略微变宽;随着工作面长度增加,自燃氧化带上限风速"鱼背"型曲线向采空区深部移动,且该带范围显著变宽。研究结果对防治采空区煤炭自燃有指导作用。     

华胜煤矿3203工作面采空区氧化带宽度与供风量的关系研究

采空区遗煤自燃危害严重影响矿井安全生产,为避免遗煤自燃的发生,分析了采空区自燃“三带”分布特征,研究了工作面供风情况对采空区氧化带宽度的影响。结果表明,氧化带和散热带宽度均随工作面供风量增加而变大,当供风量小于2200 m³/min时,二者近似线性增长,氧化带宽度增幅高于散热带宽度增幅。     

U+L型通风工作面采空区自燃三带分布规律研究

突出矿井自燃煤层采用U+L型通风方式的采煤工作面,将会使采空区自燃三带重新分布,通过采用数学模型解算、取气分析等综合技术,可以准确地划分出采空区水平和垂直自燃三带的范围,指导工作面安全、科学地开展防灭火工作。     

基于氧化带边界线的综放采空区自燃“三带”研究

为准确判定煤矿采空区自燃"三带"的范围,给工作面防灭火技术措施的制定提供支撑,以俄霍布拉克煤矿5106综放工作面为试验工作面,采用现场测试和数值模拟方法,确定了先划分采空区氧化带边界线后再划分自燃"三带"的思路。确定以氧气浓度6%为指标划分氧化带和窒息带的边界,以及以漏风风速0.24 m/min为指标划分氧化带和散热带的边界,进而划分采空区自燃"三带"。研究结果表明,进风侧采空区散热带<20.5 m,氧化带在20.5~127.6 m,窒息带>127.6 m;回风侧采空区散热带<20.2 m,氧化带在20.2~121.45 m,窒息带>121.45 m。该研究结果为5106工作面防灭火技术措施的制定提供了科学依据。     

采煤工作面采空区自然发火综合防治技术

为解决采煤工作面回采过程中采空区出现自然发火隐患,通过现场取煤样实验,确定煤自燃特性参数,并且确定以CO、C 2H 4气体为现场煤自燃标志性气体。分析了在高抽巷未及时垮落影响下的采空区煤自燃诱因及自燃征兆凸显过程,现场采用了以堵漏、降温、高抽巷降压控氧为主要手段的协同防控技术。对高抽巷内气样进行检测结果表明,回采工作面采空区的CO浓度得到了有效控制,确保了采煤工作面的安全回采。     

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.     

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．     

沿空掘巷工作面停采期煤自燃防治技术

为有效防治沿空掘巷工作面回采期间煤自燃,在实验室测试并分析了32煤层自燃指标气体及临界值;采用UDEC软件对沿空掘巷遗留小煤柱的稳定性进行了分析,得出煤柱受到的最大垂直应力为12 MPa,垂直方向和水平方向最大位移分别为2.076、0.547 l m;采用Fluent软件分析了受压小煤柱易自燃区域情况,得出小煤柱采空区侧方向25 ～ 75 m属于自燃氧化带的范围.根据分析结果采取了降低风量、指标气体监测点优化及安全预警临界值量化、采空区和小煤柱易自燃区域内埋管注三相泡沫为一体的煤炭自燃防治措施,工作面停采半年期间其上隅角支架后CO体积分数稳定在20×10-6左右,O2体积分数保持在18％,取得了较好的自燃防治效果.     

石嘴山二矿2268综放采空区自燃危险区域划分研究

通过实验测定煤的自燃特性参数,由现场观测和理论分析确定综放工作面采空区浮煤、漏风和氧浓度的分布情况,根据实际条件下浮煤自燃的极限参数,将采空区划分为窒息带、氧化升温带和散热带;然后根据综放工作面实际推进速度和最短自然发火期判定出采空区自燃危险区域,并确定出保障综放工作面安全的最小推进速度为1．36m/d．由此为石嘴山二矿安全生产、自燃火灾的预测以及防灭火提供依据．     

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。     

正压通风矿井易自燃复合煤层综放工作面火灾防治实践

正压通风条件下的易自燃复合煤层开采时容易发生自然发火,严重威胁矿井的安全生产.为了解决正压通风矿井在开采容易自燃的复合煤层综放工作面时所面临的自然发火问题,以大柳塔煤矿复合区12下203综放工作面采空区火灾具体防治实践为例,从工作面的区域位置及开采情况出发,采取架棚区域加固及插管注水、井下高位钻孔与地面钻孔注浆相结合、...     

复合采空区遗煤自燃极限参数变化及危险区域判定

特厚煤层采用分层综放开采时,上分层遗煤易发生二次氧化,致使煤自燃预防和治理的难度加大。为了准确判定下沟矿ZF1801工作面上、下分层采空区遗煤自燃危险区域,通过程序升温实验分析4^#煤层煤的自燃极限参数,并根据气体监测数据判定采空区遗煤自燃危险区域。研究结果表明：4^#煤层煤的耗氧速率和放热强度随温度的变化均符合高斯型函数关系;随遗煤厚度的增加,下限氧气体积分数逐渐降低,而上限漏风强度逐渐升高;当遗煤厚度一定,温度达到90℃时二者的极限参数最低;遗煤自燃危险区域在ZF1801工作面下分层采空区回风侧20~125 m、宽105 m,在上分层回风巷、进风巷侧0~40 m、宽40 m;当ZF1801工作面推进速度低于2.34 m/d且停采28 d以上时,采空区存在自燃危险。研究结果可为下分层综放工作面末采期间采空区自燃危险区域判定提供参考。     

沁裕煤矿综采工作面采空区煤自燃防治技术研究

沁裕煤矿综采工作面采空区存在着遗煤自燃的现象,本文采用理论分析、现场实测的方法对其发火原因进行了分析,并在此基础上提出了相应的煤自燃防治技术,同时对该防火效果进行了评估,得出在该防火技术的治理下采空区煤层自燃危险性已消除,达到了火灾防控的预期效果,满足矿井的正常安全生产。     

Study on numerical simulation of spontaneous combustion prevention mechanism by nitrogen injection in goaf

Based on heterogeneous and porous medium seepage of air leakage-diffusion equation, as well as, gas and porous medium synthesis heat transferring equation, a spontaneous combustion non-steady numerical model of nitrogen injection goaf was established, which can be solved by upwind finite element numerical simulation method si- multaneously. Taking the working face for example; air leakage seepage, nitrogen flow and gas distribution can be described in visual display in nitrogen injection goaf and the oxygen （O2）, carbon monoxide （CO） concentration and temperature distribution, as well as, their change were described in theory during the coal left behind combustion in goaf, which above reveals the complex mechanics course （mechanism） of seepage, diffusion and oxidation heat releasing during coal spontaneous combustion and its restraining. During the calculation, the effect factors of gas springing out and working face advancing were considered fully, and the spontaneous combustion course under different amount of nitrogen injection was simulated. The conclusions were obtained that under nitrogen injection condition, the high spontaneous combustion temperature area lean to the inlet air, but the shape becomes narrower, with the amount of nitrogen rising, the spontaneous combustion period becomes longer till to it does not happen. Meanwhile the nitrogen injection accelerates gas springing out in goaf. The result that turns out in theory simulation fits to practical nitrogen injection.