浅埋煤层综采工作面采空区自燃危险区域判定技术

为了解决浅埋煤层大采高综采面漏风严重,采空区自燃危险区域范围难以判定的问题。以柠条塔煤矿N1201综采面为例,采用采动裂隙相似模拟实验、SF6气体漏风通道检测技术、采空区两道预埋束管监测技术以及Fluent数值模拟等多种监测和应用手段,综合分析浅埋煤层大采高综采面采空区自燃危险区域。研究结果认为综采面因漏风严重,采空区距离工作面5~500m以深的采空区均属于自燃危险区域范围,尤其是2个顺槽的自燃危险性更大;同时也证明了采用多种监测技术相结合的方法判定浅埋煤层综采面采空区自燃危险区域范围的正确性。     

大采高综采面采空区自燃三带划分及危险性分析

通过对红柳煤矿I010204大采高综采工作面的观测,得到了采空区内气体、温度在工作面推进中的动态分布,结合大型煤自然发火试验数据及工作面开采情况,确定了采空区自燃"三带"的范围及工作面不发生自燃的最小推进度,据此对采空区自燃危险性进行了预测。     

韩家湾煤矿213108综采面采空区煤自然发火“三带”研究

在易自燃煤层综采工作面开采中,采空区遗煤较多且因各种原因回采不及时,经常会造成煤自燃隐患,为了防止韩家湾煤矿综采工作面采空区煤自燃火灾的发生,通过布置束管的方式进行采样分析,研究采空区内部气体的变化规律。依据工作面实际情况进行数值模拟分析,基于采空区煤炭自燃理论,划分采空区煤自燃“三带”具体范围,为确定采空区注氮灌浆位置、计算采面极限安全推进速度、合理选择采空区煤自燃的预防和治理措施提供科学依据。     

大风量易自燃突出煤层工作面防灭火技术

针对戊9-10-16150复合煤层大采高综采工作面风量大、易自燃的特点,通过实测采空区内氧气含量和温度的分布规律,考察了工作面采空区立体"三带"的范围,并根据该工作面的特点制定了有针对性的防灭火措施,极大地缩小了采空区氧化带的范围,防止了采空区遗煤自燃。     

浅析双马煤矿综采工作面采空区自燃“三带”分布

为掌握采空区自燃"三带"(散热带、氧化升温带、窒息带)和综采工作面采空区漏风状况变化规律,对I0104103综采工作面采空区各种气体变化的情况在现场进行观测,为判定和预测自燃危险区域提供基础数据支持,从而指导综采工作面回采过程中对煤层自燃的预防和防治。     

高瓦斯易自燃煤层高抽巷瓦斯抽采与浮煤自燃耦合研究

运用FLUENT数值模拟方法对采空区三维耦合场进行研究,简要概括FLUENT流体数值模拟软件基本理论,通过对FLUENT进行自行编程,利用开发模型对杉木树煤矿N3062工作面采空区三位耦合场进行模拟分析,得到漏风流场分布规律。通过理论分析,确定散热带与自燃带分界线处氧浓度降低值,进而准确判定高瓦斯易自燃煤层采空区"自燃带"范围,并通过预先铺设在采空区中的光纤测温系统进一步判定采空区"自燃带"范围。利用实测采空区"自燃带"范围验证数值模拟采空区流场分布准确性,进一步对不同高抽负压条件下采空区自燃带宽度进行模拟,并结合现场实测不同高抽负压条件下回风巷瓦斯浓度及瓦斯抽采率的变化,确定最佳高抽负压范围。最后,采空区三维耦合场数值模拟结果也表明自燃"三带"呈现立体分布,在紧邻支架后部上方位置存在一个自燃发火危险区域。     

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。     

碎软煤层坚硬顶板综采工作面自燃“三带”分布与注氮参数研究

为了解决碎软突出煤层坚硬顶板条件下,综采工作面采空区自燃"三带"划分及注氮参数设计与优化的问题,在进、回风巷布置埋管实测进、回风侧自燃"三带"并采用数值模拟、图像处理相结合的方法确定采空区中部自燃"三带"分布,并给出了注氮参数。研究表明:在碎软煤层坚硬顶板条件下,采空区散热带和氧化带宽度都明显变宽,最佳注氮口在散热带和氧化带交界处,但该位置埋深较深,拖管注氮存在困难,可通过增加注氮量减小注氮深度在注氮管埋深30 m处注氮,最佳注氮量为600~800 m³/h,采空区CO分布与自燃"三带"分布呈对应关系,24311工作面最小安全推进速度为1.89 m/d,工作面安全通风量为119 m³/min。     

正压通风矿井近距离煤层群大采高工作面防灭火技术

针对正压通风矿井近距离煤层群大采高工作面所面临的煤层易自燃难题,以大柳塔煤矿12314综采工作面为例,分析了工作面回采过程中采空区遗煤自燃危险因素,建立了自燃预测预报系统,提出了以"工作面控风为主,注氮、注浆、封堵漏风为辅"的综合防灭火技术措施。     

万利一矿采空区自燃“三带”分布规律研究

通过对万利一矿31303大采高综采工作面采空区氧气浓度进行现场埋管观测,得到了其与工作面推进的变化规律。依据采空区"三带"划分的方法确定了31303工作面采空区自燃"三带"的范围,并根据采空区自燃带范围及浮煤最短自燃发火期确定了工作面的安全推进速度。同时,制定了合理的综合防灭火方法,保证了工作面的安全回采。     

黄白茨矿1293工作面采空区"三带"的划分

通过对黄白茨矿1293工作面的观测得到采空区各种气体的分布及其在工作面推进过程中浓度的动态变化.根据观测数据及所采煤层自燃的极限参数和工作面的开采条件等确定了采空区"三带"的范围并结合黄白茨矿煤的自然发火期确定了工作面不发生自燃的最小推进度据此可以对综采面采空区自燃危险性进行预测.     

近直立煤层短壁综放工作面采空区注氮流量与自燃“三带”分布关系

乌东煤矿近直立煤层内短壁综放面采空区遗煤量多、漏风复杂,易致出现自燃火灾,因此,矿井将注氮防灭火技术作为采煤工作面的日常主要自燃火灾防治技术手段。向采空区注入氮气,不可避免地会对采空区内自燃"三带"的分布范围产生影响,为了考察不同注氮流量条件下采空区自燃"三带"分布范围的变化规律,采用预埋束管的方法,测定了不注氮、小流量注氮、大流量注氮3种不同条件下采空区不同位置的氧气浓度,并依据采空区自燃"三带"氧气浓度指标进行了"三带"分布范围划分,通过对比划分结果,明确了短壁综放工作面随采空区注氮流量的增加,"三带"边界都向工作面方向移动,散热带、氧化带宽度都将缩小,大流量注氮后散热带基本消失。     

近距离煤层下分层采空区煤自燃危险区域分布规律

针对新维煤矿8104综采工作面开采煤层含硫量较高且局部富集、采空区遗煤多、距离上层采空区近等客观情况,研究了其采空区煤自燃危险区域分布规律。实施过程中,采用束管监测系统实时测试采空区气体场分布,在此基础上以O2浓度变化作为主要标志、温度变化为辅助标志划分了8104综采工作面采空区的"三带"范围,并采用数值模拟方式与现场实测结果进行了对比分析,结果表明实测与数值模拟结果基本一致。最终确定了该综采工作面采空区自燃带范围:进风侧为40.5~95.5 m,回风侧为15.3~59.7 m。     

注氮条件下瓦斯抽采对采空区自燃“三带”的影响

为了解决高抽巷抽采引起采空区漏风量增加导致采空区遗煤自燃倾向增大的问题,针对正行煤矿1502综放工作面开采具有高瓦斯易自燃的特点,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,通过Fluent软件模拟了采空区未采取注氮和抽采措施、高抽巷抽采和注氮条件下高抽巷抽采等3种情况的采空区瓦斯浓度场、漏风场、氧气浓度场的变化情况,得出了采空区自燃"三带"分布范围:散热带0~23 m,氧化带23~69 m,大于69 m为窒息带;将采空区自燃危险性区域确定为23~69 m。根据以上结果,对注氮效果、抽采负压进行评价,完善了采空区在注氮条件下高抽巷抽采防灭火系统。     

新集一矿采空区自燃“三带”范围测定与分析

根据新集一矿C13煤131303综放工作面实际情况,通过实测和模拟实验,对C13煤层综采放顶煤工作面采空区自燃"三带"分布进行了测定,结合采空区煤炭自燃理论,得出"三带"分布规律和各带的数值范围,计算了工作面推进度,同时确定了工作面防灭火技术参数,为防灭火管理提供了科学依据。     

综放面采空区"三带"规律及自燃危险性研究

通过对阳煤集团二矿综放面的综合观测,得到采空区气体、温度的分布及其在工作面推进过程中的动态变化。根据观测数据及所采煤层自燃的极限参数和工作面的开采条件等,确定了采空区“三带”的范围,并结合阳煤集团二矿煤的自然发火期,确定了工作面不发生自燃的最小推进度．据此可以对综放面采空区自燃危险性进行预测。     

远距离抽采条件下采空区煤自燃区域分布规律

针对塔山煤矿8204-2工作面上方地形复杂、只能在回采起点集中布置钻孔抽采瓦斯的特殊情况,利用数值模拟软件研究分析回采期间不同回采长度和不同注氮量下采空区氧气摩尔浓度分布情况,确定该特殊情况下采空区自燃"三带"和煤自燃危险区域。结果表明:远距离抽采瓦斯使煤自燃危险区域变大;随着回采长度的增长,自燃带逐渐变宽;当回采长度为50 m时,自燃带宽度增宽速率突然变大,进风侧自燃带变宽幅度与回采长度变长幅度比例比回采长度为30~50 m时高出180%,回风侧相应宽度则高出140%,遗煤自燃危险性变大;注氮可大幅度减小采空区煤自燃危险区域。     

高瓦斯易自燃采空区瓦斯与煤自燃耦合模拟研究

以高瓦斯易自燃111811综采工作面采空区为对象,研究了无抽采和瓦斯立体抽采条件下采空区瓦斯抽采治理效果及与浮煤自燃的耦合影响。通过建立理论模型,结合现场观测,计算得出了分段渗透率范围并建立了采空区渗透率三维控制方程。模拟结果表明:无抽采条件下,采空区瓦斯积聚严重,在可能自燃带范围内存在瓦斯与煤自燃共生致灾危险区,必须加以处置;而在采用了采空区留管及高抽巷等瓦斯立体抽采措施后,有效治理了采空区瓦斯积聚问题,抽采负压4.5 k Pa时,上隅角处的瓦斯体积分数降至0.5%,满足要求;可能自燃带范围内的瓦斯体积分数下降至0.48%~4.69%,有效消除了瓦斯与煤自燃共生致灾危险,保障了安全生产。但瓦斯抽采作用会造成采空区漏风量增大,可能自燃带范围扩大,采空区自然发火危险性有所增加,应加强观测。     

1301N综放面自燃火灾防治体系研究与应用

根据对1301N工作面现场观测及实验结果,得出了工作面自燃发火特点,结合1301N工作面采空区自燃"三带"的划分结果,找出工作面采空区容易发生自燃的区域,建立了长城煤矿首采综放面自燃火灾防治体系,应用本成果,预防和处理了长城煤矿1301N综放面煤层自燃隐患,实现了综放面煤层自燃的预报,并提出了相应的预防技术方案。     

麻家梁矿4号煤层自然发火规律及防治技术研究

为了研究和掌握麻家梁矿4号煤层自然发火规律,采取煤样进行程序升温氧化实验,得出自燃标志气体应以CO为主和C_2H_4、C_2H_2为辅的结论。利用FLUENT数值模拟软件,对14101综采工作面的采空区自燃"三带"进行初步模拟分析,得出自燃带在距工作面40~65 m区域,提出了在不同开采时期煤自然发火的防治措施。