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。     

王坪煤矿综采工作面注氮防灭火技术设计研究

向综采工作面采空区间歇的注入氮气,是防治采空区自燃的有效措施之一。本文通过对王坪煤矿综采工作面注氮防灭火系统参数的设计,并配合注阻化剂和加快工作面的推进速度,有效地抑制采空区遗煤发生自燃,确保工作面顺利回采。     

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。     

顶板长钻孔替代高抽巷抽采控瓦斯与采空区注氮防火耦合治理研究

高瓦斯矿井易自燃煤层,工作面受上隅角瓦斯超限与采空区遗煤自燃双重威胁。为解决高抽巷抽采瓦斯导致采空区氧化带面积变大、增大遗煤自燃危险性的问题,以顶板长钻孔替代高抽巷,配合进风巷侧注氮,通过对长钻孔参数与注氮参数的优化,进行防火与控瓦斯耦合治理的研究。以中兴煤业1401工作面实测数据结合ANSYS数值模拟,研究了长钻孔数量、位置对工作面上隅角瓦斯的影响规律,获得以5个直径300mm、距回风巷10m、距煤层底板15m的顶板长钻孔替代高抽巷的最优方案。在此基础上,为保障对采空区遗煤自燃的有效控制,研究了注氮量与注氮位置对采空区氧化带分布的影响规律,获得在进风巷侧氧化带与散热带分界位置注入5.5m3/min的氮气,将采空区氧化带宽度降至25m的优选结果。通过对上隅角瓦斯与采空区遗煤自燃的综合控制,保证了工作面的安全生产。     

斜沟煤矿18112综采孤岛工作面控制风量防灭火技术研究

为了防治斜沟煤矿8#煤层18112综采孤岛工作面采空区遗煤自然发火,从煤的活性自由基角度分析了煤炭自燃机理,并基于采空区自燃"三带"划分标准和数值模拟的方法,采用流体力学COMSOL计算软件,研究了孤岛工作面在不同进风量时采空区氧化升温带的变化规律,确定氧化升温带的范围;通过回归分析方法得到工作面供风量与氧化升温带宽度的回归方程。研究结果表明,采空区漏风是导致18112孤岛工作面采空区自然发火的主要原因;氧化升温带宽度随着工作面供风量的增加而变大。实施以风治火技术后,18114回风密闭墙内CO浓度由开始超过20×10-6降至5×10-6左右,表明运用以风治火技术防治斜沟煤矿采空区遗煤自燃是可行的。     

“一面四巷”综放工作面遗煤氧化规律及防治技术研究

本文以阳煤五矿布置有高低抽采巷的综放工作面为工程背景,采用现场实测、数值计算等方法,研究分析工作面在推进过程中,采空区内温度、瓦斯、氧气和一氧化碳气体浓度变化,确定综放工作面的采空区自燃"三带"范围。采用注氮的方式抑制采空区遗煤氧化,通过布点观测,得出注氮之后采空区内温度峰值下降8℃,一氧化碳峰值浓度下降了5ppm,采空区内氧化带范围减小,表明采用注氮方式对抑制采空区遗煤氧化具有良好的效果。     

辛置煤矿10-428综放工作面注氮防灭火技术

针对辛置煤矿10-428综放工作面采空区内含大量浮煤,常引发自然发火,对工作面的开采带来了极大困难的问题。提出采用开放式注氮的防灭火技术,通过监测注氮前和注氮后采空区自燃三带的范围,得出开放式注氮能够有效减少采空区氧化带范围,并通过数值模拟进一步得到验证。     

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。