自燃煤层沿空留巷采空区遗煤自燃规律及防控技术研究

针对沿空留巷情况下采空区遗煤易自燃、发火等问题，以平煤二矿为研究背景，根据沿空留巷采空区特征及工作面通风方式特点，建立采空区自然发火数学模型。对未留巷、留巷未采取防漏风措施及留巷采取措施等情况下采空区自然发火特征进行数值模拟，并在现场进行了工业性试验。研究结果表明：采用沿空留巷技术后增加了采空区漏风量，氧气浓度面积增加，致使采空区内温度升高；依据沿空留巷下采空区自然发火模拟分析，认为在沿空巷道采取漏风措施可降低采空区遗煤自然发火危险性；建立沿空留巷分级防控防灭火技术体系，并在现场进行了应用。为类似条件下沿空留巷采空区遗煤自燃防治提供参考。     

沿空留巷重点支护部位加固方式的探讨

通过对沿空留巷顶板活动规律进行分析研究,提出了采空区侧充填体、巷道直接顶板和煤壁重点部位采取的加固方式,确保了小青矿W2713刨煤工作面和E1403综采工作面的安全顺利回采,进一步提高沿空留巷工艺的可靠性和适用性,推广应用范围。     

沿空留巷采空区充填防控瓦斯与火技术研究

为解决沙曲二矿4303工作面沿空留巷采空区内存在高瓦斯、遗煤多、巷旁漏风量大、自然发火隐患等问题,现场基于巷旁充填体作用原理,对沿空留巷防控瓦斯与火成套技术进行了研究,开展了沿空留巷巷旁高水材料充填封闭技术应用。应用结果表明:该充填技术增阻效果明显,氧化带宽带由150 m缩短至90 m,采空区氧化带内CO浓度不超过0.005%,沿空留巷侧巷道帮逸出CH_4浓度不超过1.5%,瓦斯与煤自燃复合灾害得到了有效地缓解,保证了工作面安全生产。     

综采充填工作面沿空留巷支护技术

翟镇煤矿根据矿井接续,7202E综采充填面运输巷需沿空留巷,结合工作面地质条件,进行综采充填工作面沿空留巷的支护设计,提出、分析综采面沿空留巷采用锚索+矸石墙支护的应用,解决实施过程中出现的问题,确保沿空留巷的成功实施。     

近距离煤层群开采沿空留巷工作面防灭火技术研究

针对3506综采工作面沿空留巷期间采空区遗煤自然发火危险性大的问题，结合现场情况制定以减少漏风、注氮、灌浆以及强化监测为主的防灭火技术措施，并进行工程应用。通过留巷段缝隙封堵及喷浆、地面漏风裂隙封堵以及采面上下端头砌筑挡墙等方式减少采空区内漏风量；回采期间综合人工监测、安全监控系统以及束管监测等方式实现采空区遗煤自然发火预警；当有自然发火征兆时即快速进行注氮、灌浆。现场应用后，3506综采工作面回采期间回风流中CO体积分数最高控制在10×10^-6以内，采空区遗煤自然发火问题得以较好解决，采用的防灭火技术措施可为采面煤炭安全高效回采创造良好条件。     

潘一东矿Y型回采工作面采空区漏风检测

为了揭示Y型通风回采工作面采空区漏风规律,采用示踪技术,用SF6示踪气体对淮南矿业集团潘一东矿1252(1)综采工作面采空区漏风进行了现场检测。研究发现:1252(1)综采工作面采空区漏风区域广,整个沿空留巷都是其漏风汇,漏风风速与工作面位置之间呈负指数关系,距综采工作面30~150 m为该采空区漏风过渡区。     

复杂地质条件下自燃煤层切顶留巷防灭火技术研究

针对切顶开采条件下,工作面地质条件复杂,采空区遗煤多,采空区自然发火风险将急剧增加,存在采空区漏风量大、漏风范围广等问题,本文以360804综采工作面切顶开采为研究背景,采取以连续注氮为主,辅以每3 d预防性灌浆一次、每周预防性注液态CO₂一次的综合防灭火措施。结果表明：切顶留巷时,由于柔模墙漏风,采空区氧化带有所增加,通过采取连续注氮、预防性灌浆、灌注液态CO₂等措施,有效减少了采空区自然发火风险;庚₁₉、庚₂₀煤层自然发火标志性气体是以C₂H₄和CO为主,C₂H₂为辅,应用防漏风和注氮防灭火措施对采空区遗煤氧化有较强限制作用;应用采空区防漏风和间歇性注氮措施后,在留巷期间未检测到自然发火指标气体,实现自燃煤层切顶卸压沿空留巷安全开采。     

煤矿超高水袋式充填及沿空留巷技术

介绍了某矿首个(超)高水充填综采工作面及该工作面副巷沿空留巷的工艺和矿压显现规律。通过在工作面采空区及主巷进行超高水充填,工作面副巷用高水材料沿空留巷,不仅有效的控制住上覆岩层的破坏及移动,工作面矿压显现也极大的得到了减缓,同时工作面副巷也得到了很好的控制。     

切顶留巷综采面采空区防漏风技术研究

为掌握切顶留巷条件下的采空区漏风规律，降低对采空区的漏风供氧，首先利用COMSOL数值模拟软件分析了青龙煤矿21606综采工作面切顶留巷采空区的漏风流场，模拟结果表明：切顶留巷“Y”型通风方式下，采空区漏风风速沿远离综采面的方向明显衰减，采空区漏风路径主要为：从下隅角进入，经采空区流向上隅角和通风立眼处。其次，利用SF6现场示踪试验对模拟结果进行验证，结合模拟和现场试验结果得到了采空区漏风流场的特征，并分区域制定了针对性的防漏风措施：在切顶留巷及通风立眼处采取砌墙并进行喷浆处理|在工作面进行切顶爆破加速顶板垮落|在补回风巷和回风巷上隅角处砌筑沙袋墙并喷涂施密特防漏风材料|在切眼及补切眼处进行喷浆和及时封堵切眼瓦斯抽采钻孔|补充压注凝胶等综合措施。通过综合防漏风措施的实施，降低了工作面自然发火风险，保证了工作面的安全回采。     

小青煤矿采空区煤自燃危险区域分析

为了高效防治小青煤矿E1404工作面采空区煤炭自然发火,根据漏风风速和氧气浓度2种划分方法对采空区自然发火"三带"范围进行了数值模拟分析,得出E1404工作面采空区散热带为0～17.5 m,氧化自燃带为17.5～140 m,窒息带为大于140 m。进而在氧化自燃带范围内沿着工作面倾斜方向布置了3个高温点(靠近进风巷、工作面中间、靠近回风巷),采用COMSOL Multiphysics软件对温度场进行数值模拟,得出当高温区域越靠近进风巷时,采空区内的整体温度要大于靠近回风巷。基于采空区煤自燃危险区域分析结果,提出了上下隅角堵漏风和采空区注氮2种防灭火措施。     

切顶卸压沿空留巷瓦斯和煤自燃防治技术探讨

本文结合官地煤矿12605工作面实际,探讨了切顶卸压沿空留巷工作面通风方式、采空区瓦斯抽采方法、封堵采空区降低漏风措施,探讨了采空区瓦斯治理与防灭火关系。通过采取多项有效的瓦斯治理和防灭火措施,保证了无煤柱回采工艺在官地煤矿应用的成功。     

特厚煤层小煤柱加固及双柔模墙留巷支护设计研究

为了解决特厚煤层分层开采底分层沿空留巷瓦斯超限问题,采用柔模混凝土沿空留巷技术,在白芨沟煤矿0102402工作面进行了特厚煤层分层开采沿空留巷应用,重点研究了巷道副帮小煤柱加固方案、特厚煤层分层开采双柔模墙沿空留巷设计方案。应用结果表明：在厚煤层底分层工作面实施双柔模墙开采技术后,现场留巷巷道顶底板形变量减小,巷道采空区侧顶板维护较好,顶板钢梁形变量小,整体留巷效果好,留巷巷道解决了下区段4个分层回采瓦斯超限问题,提高了煤炭采出率,对厚煤层及特厚煤层分层开采沿空留巷技术有良好的经济效益和应用前景。     

基于瓦斯抽采的Y型通风采空区防灭火技术

中兴煤矿1207工作面使用沿空留巷技术实现了Y型通风,工作面Y型通风和采空区埋管抽采瓦斯改变了采空区的风流场,防止瓦斯涌入采煤工作面和沿空留巷工作面,保证了回风流的瓦斯浓度不超限,减少了采空区的瓦斯积聚。采空区瓦斯抽采和Y型通风的漏风流场特点,使供氧通道发育,加大采空区氧化带宽度,因此,2煤层采空区防灭火的重点就是防止上邻近煤层遗落采空区后发生自燃。根据工作面特点,布置了束管监测系统和采空区注氮系统,根据现场实数据,划分出了中兴煤矿Y型通风采空区的三带静态分布图,工作面回采期间通过气体检测,未发现发火征兆,效果良好。     

突出矿井深部巷道沿空留巷技术研究与应用

通过对高水充填材料的力学特性及沿空留巷矿压显现规律的研究与分析,并针对车集煤矿煤与瓦斯突出矿井大埋深特殊条件,选择高水材料巷旁充填工艺进行沿空留巷。从沿空留巷围岩稳定性控制入手,构建"充填体+锚杆、锚索"复合支护系统。在实践应用过程中,通过对巷道、充填体等矿压显现情况进行观测、分析,优化了沿空留巷支护参数与工艺,确保了突出矿井大埋深条件下沿空留巷成功,提高了采区煤炭资源采出率,保证了矿井采掘抽接替,为类似条件下沿空留巷提供了理论与实践参考。     

官地矿28412工作面采空区综合防灭火技术

针对官地矿28412工作面采用无煤柱开采技术,沿空留巷过程中采空区易漏风供氧,造成采空区遗煤自燃安全事故,采用了堵漏风、灌浆、"三位一体"预测预报等综合防灭火技术。综合防灭火技术的应用将工作面危险区域沿空侧CO浓度均控制在15 ppm以下,有效消除了采空区遗煤自燃事故的发生,为实现28412无煤柱工作面安全开采提供了保障。     

深孔爆破切顶对沿空留巷围岩稳定性影响的研究

为了在山西省南阳煤矿３２０７工作面顺利实施沿空留巷无煤柱开采,在靠近巷旁支护墙 的采空区侧进行超前深孔爆破预裂顶板,通过数值模拟计算和现场工业试验,进行了深孔爆破切 顶对沿空留巷围岩稳定性影响的研究。 以南阳煤矿３２０７工作面运输巷沿空留巷为背景,构建了 数值模拟计算模型,计算了留巷的顶、底板位移和墙体、煤帮的位移,分析了留巷围岩的应力分布 与变化。 数值计算表明,切顶后沿空留巷围岩应力和位移的减小幅度较大,围岩稳定性显著提 高。 现场工业试验研究表明,深孔爆破切顶能有效地消除悬臂梁顶板对留巷围岩的旋转挤压破 坏,有助于沿空留巷结构保持稳定和完整。     

CO涌出预测数学模型的应用

对于实验室煤样低温氧化实验条件和现场工作面采空区实际既定通风与工作面几何参数条件,可以利用相似准则,建立基于实验条件下采空区CO涌出预测的计算数学模型,并把模型应用到现场工作面。采空区遗煤自燃与采空区漏风量有关,通过FLUENT软件对北皂矿4402工作面采空区漏风流场进行数值模拟,解算出造成采空区遗煤自燃的那部分漏风量,为应用模型较准确的推出现场采空区CO涌出预测的指标范围提供了条件。     

煤矿高浓度胶结充填开采沿空留巷技术研究

以新阳煤矿10203充填工作面为研究背景,通过理论分析和数值模拟,对垮落法和充填法开采下的采空区沿空留巷巷道矿山压力进行了对比分析,进一步探究了采空区全部充填后沿空留巷巷道的变形规律。结合高浓度胶结充填体的力学特性,设计了沿空留巷巷内基本支护、加强支护的方式,并将其运用于生产实践。井下应用表明：充填开采后的沿空留巷巷道围岩变形量较小,其变形率仅为8%左右;巷道顶板较为完整,没有发生大的冒落,且巷道煤壁无片帮现象发生;巷道内采用的锚杆、锚索、金属网、单体支柱联合支护安全可靠,支护合理。煤矿高浓度胶结充填开采沿空留巷技术工艺简单,可操作性强,采空区充填完毕后自然形成沿空巷道,而且杜绝了沿空留巷巷道常见的火灾、瓦斯等灾害,具有广阔的应用前景。     

高瓦斯薄煤层沿空留巷Y型通风技术研究

为实现无煤柱开采,提高回采率,实现连续开采,从根本上解决上隅角瓦斯超限问题,针对沙曲矿北翼2#煤层瓦斯高煤层薄的地质状况,在2#煤层首采22201工作面进行了沿空留巷Y型通风技术研究.通过理论分析,确定了22201工作面的巷道布置、支护方式和通风方式,设计了沿空留巷充填系统,在22201工作面实现了沿空留巷Y型通风系统,也为其它类似条件下沿空留巷Y型通风的研究提供了借鉴.     

薄煤层保护层无煤柱煤与瓦斯共采技术研究

针对沙曲矿北翼高瓦斯近距离煤层群安全高效开采的问题,运用理论分析和现场实测相结合的方法,分析了薄煤层上保护层开采的覆岩裂隙分布与演化、卸压机理及采空区瓦斯运移积聚规律,并结合北翼2#薄煤层22201首采保护层工作面的实际情况,介绍了2#薄煤层上保护层无煤柱巷旁充填技术,确定了留巷墙体埋管瓦斯抽采技术参数。现场试验结果表明,采用2#薄煤层上保护层无煤柱煤与瓦斯共采技术,实现了下邻近高瓦斯煤层群的全面卸压,形成了工作面Y型通风系统,大大减少采空区瓦斯涌入工作面,有利于高瓦斯突出危险性煤层群的安全高效回采。