风速对近距离煤层采空区漏风及煤自燃影响研究

为研究进风巷风速变化条件下近距离煤层采空区漏风强度及煤自燃规律,基于采空区"横三区"、"竖三带"理论,以某矿综采工作面为原型建立了U型通风近距离煤层采空区三维模型,运用Fluent软件对进风巷不同风速下采空区的流场状态进行模拟计算,根据模拟结果对采空区自燃三带进行划分;利用面积计算软件和Origin数值分析软件,分析计算得到进风巷不同风速条件下的采空区氧化带面积变化曲线,并推导出不同风速下采空区高度所对应的煤自燃氧化带面积的计算公式。研究结果表明:采空区漏风区域主要集中在至工作面进风端起水平距离0～23 m,采空区漏风过程中,上覆采空区煤自燃危险性大于下伏采空区煤自燃危险性;当进风巷风速一定时,采空区氧化带面积与其高度成正比,当采空区高度一定时,在风速为3 m/s条件下,采空区氧化带面积达到最大值;不同风速情况下,采空区氧化带面积与其对应高度成正比;在实际应用时,应结合采空区具体情况合理控制进风巷风速,加强采空区内气体的实时监测及煤自燃预测技术手段,提高矿井开采作业安全性。     

大气压力变化对锁风启封火区气体积聚的影响规律

为研究大气压力变化对锁风启封火区内气体积聚的影响,探索合理的启封时机,降低火区启封工作中的危险性。在大气压力对火区内气体运移作用机理的基础上,运用Fluent软件对锁风启封前、启封后的封闭火区内的气体状态进行计算,对各个启封时期封闭区内的气体状态进行理论分析。研究结果表明:大气压力变化平缓时启封火区危险性较小;锁风启封火区过程中,由于外界新鲜空气不断漏入封闭区内,当密闭距离越接近着火带时,着火带附近的氧浓度越高;瓦斯主要积聚在着火带下风侧,随着漏入火区氧量的增大其瓦斯浓度也相应地降低。在实际启封工作中,应根据矿区实际情况合理选择启封时机,时刻监视火区内气体状态,提高煤矿火区启封的安全性。     

木材火灾诱发次生灾害的实验分析

通过巷道内木材火试验,从氧气浓度、温度、实验现象等方面分析,判定了本次木材火实验产生了次生灾害,同时验证了A·罗伯特燃烧类型评判标准、风流与巷壁热交换基本定律等相关理论的正确性。最后为了防止次生灾害发生,提出了相关建议。     

综放面采空区遗煤自然发火特点及环境分析

根据综采放顶煤开采技术的开采特点及现场调查和观测,总结出综采放顶煤工作面采空区自然发火的主要特点。在分析综放开采条件下采空区煤体所处环境的基础上,通过对采空区浮煤厚度、松散煤体空隙率、采空区漏风强度、工作面推进速度、采空区围岩原始温度等关键因素的分析研究,指出采空区遗煤所处环境的变化将会引起浮煤自燃过程的动态变化。     

采空区煤自燃的多场耦合作用研究

为研究采空区煤自燃致灾过程,以煤自燃多场耦合机理为理论基础,综合论述流-热耦合、热-化耦合及流-化耦合的研究现状,通过采空区耦合模型引出渗流场、化学场及温度场的控制方程,并对其耦合过程进行分析。结果表明:煤自燃是由煤氧复合反应、渗流过程及热风压作用共同耦合而成。因此,煤自燃是采空区渗流场、化学场和温度场共同耦合作用的结果。     

浸水风干烟煤微观结构及自燃升温特性实验研究

为研究浸水风干烟煤的微观结构及自燃升温特性,选取陕西省某煤矿烟煤煤样,利用低温液氮吸附仪与热重分析仪,对浸泡30、60、90 d后25℃恒温干燥72 h的煤样和原煤样进行比表面积、孔体积和热重-微商热重的试验测试,探索长期浸水风干作用对烟煤物理特性变化及自燃升温过程活化能变化特征的影响机制。结果表明：随着浸水时间的增加,煤样的比表面积和总孔体积发生了变化;浸泡90 d干燥后,微孔对比表面积和总孔体积的贡献占比最大,且贡献占比大于其他孔径段,推测该煤样浸水90 d干燥后,煤氧反应速率越快,煤自燃倾向性更大;升温过程中,不同浸水时间煤样的特征阶段温度差和特征温度点变化不同;在燃烧失重阶段,煤体内部所蓄积的能量释放,使得活化能随着浸水时间的增加越来越低。     

大气低压下煤矿火区气体分布规律模拟

为了研究在大气低压下煤矿火区内气体分布规律,确定火区爆炸危险区域,结合渗流理论建立煤矿火区三维物理模型;对煤矿火区气压、湍流强度进行计算,利用Fluent软件对大气低压下煤矿火区气体分布规律进行数值模拟。结果表明:火区高1 m、长5 m区域氧气与瓦斯浓度交界处可能有爆炸的危险,高1.5 m、长15 m范围内氧气与瓦斯达到混合的状态,存在爆炸危险性。     

兴隆庄矿4322综放面停采线火灾治理

在分析兴隆庄煤矿4322综放面煤层自燃原因的基础上,利用氮气防灭火技术控制火区的扩展,运用复合胶体防灭火技术熄灭高温火区,这些技术的成功运用抑制了采空区深部火源向工作面的扩展,保障了兴隆庄煤矿4322综放面的安全撒架,为煤层内因火灾防治提供了新的方法和途径。     

Experimental study and numerical simulation of spread law for fire on tunnel

In order to research spread law and distribution law of temperature nearby fire sources on roadway in mine, according to combustion theory and other basic, the theory model of temperature attenuation was determined under unsteady heat-exchange between wind and roadway wall. The full-size roadway fire simulation experiments were carried out in Chongqing Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group Corporation. The development processes of mine fire and flow pattern of high temperature gas were analyzed. Experimental roadway is seen as physical model, and through using CFD software, the processes of mine fire have been simulated on computer. The results show that, after fire occurs, if the wind speed is less than the minimum speed which can prevent smoke from rolling back, then the smaller wind speed can cause smoke to roll back easily. Hot plume will lead to secondary disasters in upwind side. Because of roadway wall, hot plume released from roadway fire zone has caused the occurrence of the ceiling jet, and the hot plume has been forced down. Whereas, owing to the higher temperature, buoyancy effect is more obvious. Therefore, smoke rises gradually along the roadway in the flow process, and the hierarchical interface appears wavy.Oxygen-enriched combustion and fuel-enriched combustion are the two kinds of combustion states of fire. The oxygen content of downwind side of fire is maintained at around 15% for oxygen-enriched combustion, and the oxygen content of downwind side of fire is maintained at around 2% for fuel-enriched combustion. Furthermore, fuel-enriched combustion can lead to secondary disasters easily.