姚桥煤矿7013工作面撤架期间自燃隐患点防灭火技术的研究及应用

针对姚桥煤矿7013工作面撤架期间,工作面支架顶部易出现各类高冒点、裂隙、采空区遗煤等隐患点,若处理不到位易引发煤炭自燃。理论分析了撤架期间煤自燃影响因素为顶板松散煤体、采空区遗煤、采空区漏风和撤架速度慢等因素,提出了综合防灭火技术,包括上下隅角封堵技术、支架顶部压注防灭火材料技术、工作面稳定通风系统技术、快速撤架方案、定期向采空区注浆或注惰气。通过在姚桥煤矿7013工作面撤架期间应用普瑞特Ⅱ型防灭火材料,对工作面上下隅角、沿空侧及高冒点区域采取充填技术,工作面气体浓度降到了正常水平,保障了安全撤架工作以及采空区封闭后采空区防灭火安全。     

同家梁矿11^#309盘区火区治理技术

随着我国煤炭资源的枯竭,一些老矿井开始出现大面积的采空区,但由于以前开采技术落后,造成采空区遗煤多、漏风严重,使得煤层自燃发火几率增高,矿井自燃火灾事故增多。均压防灭火技术就是一种常用的防治煤炭自燃发火的措施,与其它防灭火技术相比,其具有工程量少、投资少、见效快等优点。为此,研究均压防灭火技术对防治煤矿自燃火灾有重大的理论和现实意义。     

易自燃煤层采空区注浆防灭火技术研究与实施

为治理凉水井煤矿主开采易自燃煤层4-2煤层、3-1煤层回采期间采空区遗煤自燃问题,该文结合矿井实际生产条件和煤层自然氧化程度,设计了矿井采空区注浆防灭火方案,确定了注浆技术参数并在井下实施。通过现场效果验证表明：注浆防灭火措施有效地防止42109工作面采空区的自燃发火,保障了矿井安全生产。     

利民煤矿采空区自燃"三带"划分现场试验

采空区自燃"三带"划分是预防自然发火的基础工作,在利民煤矿Ⅱ011602工作面回风巷敷设束管(2个测点)监测采空区气体变化,采用氧浓度指标获得了采空区自燃"三带"范围,散热带:0～23 m,氧化带:23～110 m,窒息带:大于110 m。依据煤的最短自燃发火期和自燃"三带"范围,计算获得的工作面月最低推进速度为54 m。研究结果能够为制定采空区防灭火措施提供一定依据。     

U型工作面采空区漏风对自然发火的影响

为了进一步掌握U型通风方式下采空区漏风流场分布规律,为采空区火灾预防和控制提供理论依据,采用物理相似模拟实验方法,通过搭建采空区气体渗流物理相似模拟实验平台,实现了开采煤层自然垮落,并采用采空区立体监测的手段,对U型通风方式下采空区漏风流场的分布规律进行了研究。结果表明:采空区内漏风存在3个特征区域,即"上隅角漏风影响区","架后重点漏风区"和"下隅角煤柱边缘漏风带",通过分析其各个特征区域的自燃危险性,得出"上隅角漏风影响区"的自燃危险性最大,"架后重点漏风区"的自燃危险性最小。同时,在采空区垂直方向上的漏风强度随着高度的增加而减小,最大影响高度可达到60 m左右。研究指出了U型通风工作面火灾防治的重点区域,为采空区在漏风影响条件下的防灭火工作提供了一定的理论参考。     

深部跨大巷超长回采工作面综合防灭火技术研究

姚桥煤矿7271工作面在-800 m左右深度下开采,因通风线路长、通风阻力大且横跨轨道大巷造成单一防灭火技术效率低下。借助预先埋设的管路测定自燃指标气体,分析自燃隐患分布规律以及在特殊开采条件下的自燃隐患致灾原因。根据先俯后仰的开采顺序制定防灭火技术措施,回采初期以坚持预防为主,采取小流量、长时间、间歇式压注CO_2,置换采空区氧气延长发火周期;深部开采过程中提前对大巷锚喷加固,每间隔10m构筑1组用三根单体做扇形支护的木垛,并利用罗克休等注浆材料实现快速密闭以减少采空区漏风;跨大巷回采期间以均压防灭火为主,将-850 m大巷与7271工作面之间压差由90 Pa降至35 Pa,极大提高了复杂条件下的综合防灭火技术保障能力。     

采空区煤自燃机理及其防治技术研究现状

针对煤矿机械化水平提高,开采速度加快,引起采空区遗煤增多和面积扩大,使得采空区煤炭自燃隐患更加突出,大面积采空区煤炭自然发火率高、火灾危害大,对其成因和灭火技术的研究有助于最大限度的降低大面积采空区煤炭自燃火灾的危害程度.通过分析国内外学者对煤自燃机理的不同说法,提出了煤自燃过程的3个阶段,即准备阶段、氧化阶段和自燃段,指出煤体要发生自燃必须具备4个条件:根据对煤炭自燃机理的研究,将防治技术措施按其作用机理可分为:灌浆防灭火、均压防灭火、阻化剂防灭火、惰气防灭火等4类.     

成庄矿4311综放工作面沿空留巷无煤柱开采技术研究

当前,煤炭行业形势严峻,成庄矿作为集团公司拥有优质煤炭资源的矿井之一,随着矿井不断向深水平延伸,瓦斯防突、采掘衔接、资源回收与利用等问题日益突出。沿空留巷技术不仅能够降低巷道掘进率,解决回采工作面上隅角瓦斯积聚等问题,还可以有效地提高优质资源回收率,因此,成庄矿决定以4311工作面沿空留巷项目为突破口,综合研究沿空留巷期间回采工作面的瓦斯治理、机电设备配套、矿压显现规律等课题,为下一步实施无煤柱开采、小煤柱开采、煤柱回收等项目提供技术支持。     

高抽巷抽采负压对采空区漏风及自燃带的影响

为防止遗煤自燃,结合山西某矿9101工作面实际,在抽采负压分别为0、8、12、160、20、24 k Pa时,利用计算流体力学软件Fluent,进行数值模拟。结果表明:不同抽采负压对采空区的漏风流场分布及采空区的漏风量均有显著影响。在回风侧采空区其受到高抽巷的影响比进风侧采空区大,导致工作面漏风风速在回风侧差别较大;不同抽采负压条件下采空区自燃带宽度均为中部>进风巷侧>回风巷侧。抽采负压为12 k Pa时,采空区自燃带宽度平均值为87 m,为自燃带宽度曲线的"凹点"。12 k Pa为临界点,临界点之前抽采瓦斯纯量增速较快,临界点之后抽采瓦斯纯量增速缓慢。综合考虑高抽巷抽采瓦斯纯量和采空区自燃带宽度,9101工作面高抽巷抽采负压确定为12 k Pa左右。     

沿空留巷技术分析

推行沿空留巷技术,不仅对生产矿井提高煤炭资源回收率、缓和采掘关系和延长矿井寿命具有现实意义,而且也是使煤炭企业改善安全条件和技术经济指标的主要途径之一。本文介绍山西义棠煤业020709工作面沿空留巷的方案与效果,总结沿空留巷无煤柱开采技术的主要经验。     

沿空留巷围岩结构灾变系统及控制力学模型研究

运用实用矿山压力控制理论建立了沿空留巷开采灾害系统模型,提出了无煤柱沿空留巷大、小结构理论,修正了内应力场范围计算方法,建立了给定变形、限定变形2种留巷结构力学模型.研究表明:沿空留巷巷道围岩大结构是指应力拱内岩梁,小结构是指巷旁充填体、顶煤、煤帮、直接顶、底板等锚固结构,二者力源来源于应力拱内岩层,其中巷旁充填体力源为裂断拱内裂断岩梁,煤帮力源来源于应力拱内岩梁作用;内应力场范围是传统范围求解的1.4倍;沿空留巷限定变形状态承载体承担起大结构内覆岩运动产生的作用载荷,对巷道进行支承保护作用;给定变形状态承载体(护巷煤柱或充填体)不承担大结构内覆岩运动产生的作用载荷,仅承担支承范围内直接顶载荷,并对巷道进行密封保护、隔绝采空区作用.     

采空区自燃隔离墙与氮气联合防火技术

为防止下沟煤矿下分层ZF1801工作面采空区自然发火,现场监测工作面实际供风量1 026 m3/min时的氧气体积分数和漏风速度.并基于采空区自燃"三带"划分标准和数值模拟的方法,采用FLUENT软件研究下分层ZF1801工作面采空区自燃带变化规律,确定自燃带的范围,得到采空区自燃带的拟合曲线,提出"堵漏降氧-惰化置换"联合防灭火技术.研究结果表明:数值模拟的自燃"三带"变化规律与现场监测吻合较好,数值模拟可靠,其中氧化升温带在采空区进风侧为40～150 m,中部为35～130 m;下分层ZF1801采空区内布置风流隔离墙布置间距为50m时和注氮筛管之间间距保持在40m时,防灭火效果较好,其中使用风流隔离墙氧化升温带最大宽度由110 m缩减至80 m,使用筛管注氮氧化升温带最大宽度由110 m缩减至25 m;现场应用风流隔离墙和筛管注氮相结合的防灭火后下分层采空区回顺侧束管CO体积分数由476×10~(-6)降至32×10~(-6),上隅角CO体积分数由300×10~(-6)降至11×10~(-6).上分层采空区,运顺侧上方采空区内的CO体积分数由700×10~(-6)降至37×10~(-6),回顺侧由528×10~(-6)降至19×10~(-6),治理效果显著.     

束管系统在采空区自燃规律研究中的应用

林南仓矿所采各煤层均属于自燃煤层.放顶煤开采采空区遗煤较多,加之漏风通道较多易造成采空区遗煤发生自燃.利用束管系统对1226采空区气体成分进行了测定分析,得出了该工作面采空区煤炭自燃的发火规律,为合理选择预防采空区煤炭自燃的措施提供了科学的理论依据.     

浅埋综放采空区自燃“三带”的分布规律的实测与数值模拟研究

通过在综放工作面采空区埋设固定束管采样探头,分析采空区内气体随工作面推进过程中的变化。根据实测O2浓度的变化确定不连沟煤矿F6201面采空区遗煤自燃氧化"三带"的分布规律,并利用FLUENT软件建立了采空区气体渗流物理模型,模拟采空区O2浓度的变化,得出了采空区自燃"三带"的分布规律。研究表明:与普通综放面相比,浅埋综放采空区氧化带靠近煤壁、范围小,且随着风量的增加氧化带范围增大。根据采空区氧化带分布确定注氮步距为30 m,取得较好的防灭火效果。     

“三软”煤层采场覆岩运动及应力分布规律

新登矿区属于典型的豫西"三软"煤层,31061工作面采用综采放顶煤开采工艺,采高大,围岩扰动范围大,矿山压力显现与普通综采区别明显。为了掌握在上述条件下沿空留巷围岩应力及变形规律,通过数值模拟和理论分析相结合的方法,分析了避开动压沿空留巷方案的可行性,对31061工作面采场的覆岩运动及应力分布进行了数值模拟。结果表明:工作面后方的30 m内应力处于原岩应力范围内,后方30 m到70 m之间的巷道应力迅速增加,工作面后方70 m左右是覆岩垮落和应力分布稳定的区域。研究的结果对类似"三软"煤层采用避开动压沿空留巷的方案提供了宝贵的参考价值。     

复杂沟通条件下遗煤自燃规律的数值模拟

为了解决复杂沟通条件下遗煤自燃的防治问题,应用数值模拟方法对放顶煤采空区遗煤自燃规律进行了研究.建立了放顶煤采空区遗煤自燃数学模型,并对复杂沟通条件下的放顶煤采空区遗煤自燃规律进行了数值模拟研究.在深部内部漏风边界有高氧浓度时,采空区自燃位置有两处,当考虑老空区内部瓦斯浓度很高和老空区耗氧情况,采空区自燃位置只有一处.只有注氮与阻化联合使用,才能避免放顶煤采空区遗煤自燃的发生.遗煤自燃发火期与工作面推进速度成正比关系,与工作面风量、遗煤氧化速度常数成反比关系.该研究对放顶煤采空区遗煤自燃的防治具有一定的指导意义.     

大倾角薄煤层切顶成巷无煤柱开采技术

沿空留巷技术是实现无煤柱开采的主要技术措施之一,是实现减少掘进成本,提高资源回收率,缓解采掘接替紧张的关键技术。为解决我公司柏林煤矿045采区各区段回采巷道取消区段煤柱,实现无煤柱开采,实现沿空护巷,减少巷道顶板压力、变形严重、二次维修等技术难题,在该面试验采用深孔预裂爆破切顶技术。通过该技术实现改变巷道顶板与采场顶板作为整体岩梁结构在运动上的连续性,弱化顶板岩梁活动压力对沿空巷道顶板压力的传递作用,在采场顶板周期来压作用下,采空区顶板沿着预裂面在巷旁切落,切落的矸石则隔断老塘并支撑上位移动岩层,达到减小沿空巷道围岩压力的目的,实现巷道稳定。留巷后,巷道断面能够满足通风、行人和设备安装运输,取得了良好的经济效益。     

沿空留巷支护技术在采空区上工作面不完整顶板条件下应用

本文以112上83工作面运煤巷沿空留巷支护为实例,阐述了采空区上工作面不完整顶板条件下巷旁柔模泵注混凝土与巷内锚网索联合支护技术,为上行开采条件下大断面不完整顶板下沿空留巷提供了一种途径,同时为综采工作面沿空留巷提供了宝贵经验,具有广泛的应用前景。     

凝胶泡沫防灭火材料的研制及应用

由于大倾角坚硬顶板煤层采空区地质条件复杂,漏风规律复杂多变,因而煤自燃危险性较大,必须采取有针对性的防灭火措施。通过理论分析和实验研究,确定了凝胶泡沫材料中合适的发泡剂、稳泡剂、胶凝剂、交联剂。通过实验得到凝胶泡沫材料的最佳配方为:发泡剂为月桂酸钠和SDS按2:3比例复配,浓度为0.6%;稳泡剂CMC浓度为0.1%;胶凝剂AM浓度为0.3%;交联剂MBA浓度为0.3%。经过程序升温实验和封堵实验,该凝胶泡沫具有优良的防自燃阻化性能和封堵性能。在东龙煤矿7162工作面采空区灌注凝胶泡沫材料进行防灭火。现场监测结果表明,凝胶泡沫材料有效抑制了采空区自燃,保证了安全开采。     

沿空留巷无煤柱开采技术在章村矿的应用

本文介绍矿井在中厚煤层沿空留巷的做法和效果,探讨沿空留巷无煤柱开采技术取得的主要经验。