综放工作面Y型通风方式下的采空区自燃“三带”研究

为了研究高河煤矿3#煤层W1310工作面采空区在Y型通风(柔膜墙沿空留巷支护)、高抽巷情况下采空区遗煤自燃发火规律、"三带"分布范围,对采空区遗煤自燃做出超前预测。通过在工作面布置束管监测系统,抽取采空区气体并用气相色谱仪化验,分析O_2、CO、CO_2、CH_4、C_2H_2、C_2H_4、C_2H_6等气体浓度变化,综合考虑来划分采空区自燃"三带"范围。最终确定"三带"范围,进风侧:散热带:0～45m;氧化升温带:45～135m;窒息带:大于135m。回风侧:散热带:0～20m;氧化升温带:20～43m;窒息带:大于43m。月推进速度大于70. 8m/月。实践表明,与工作面实际情况非常符合,防止了采空区自燃,为W1310工作面防灭火提供了有效的技术指导。     

综放工作面采空区自燃“三带”的观测与划分

通过实际观测采空区浮煤状况、工作面推进速度和采空区进回风侧O2浓度的分布规律,根据"三带"划分方法及划分指标,对白羊岭煤矿15101综放工作面进行了"三带"划分,掌握了采空区煤自燃"三带"分布规律及危险区域。15101工作面散热带的分布范围在采空区距离工作面10~100 m,进风侧由于漏风强度较大,散热带宽度较宽。窒息带在距离工作面165 m以上的采空区深部;在工作面回风侧,窒息带的深度约为137 m。氧化升温带宽度在工作面进风侧最大,达到55 m左右。     

31102采面采空区自燃"三带"实测结果分析

为有效分析31102采空区自燃"三带"的分布规律,根据31102工作面及采空区的具体特征,采用现场采空区埋管抽气的方式进行采空区内指标气体的监测;根据监测结果,对采空区内高温危险区域进行分析,并根据采空区自燃"三带"的划分方法进行"三带"划分。结果表明:31102工作面采空区进风侧散热带为20 m,氧化带为20～108 m,窒息带为108 m;回风侧采空区散热带为20 m,氧化带范围为20～84 m,窒息带为84 m。     

基于TDLAS的采空区煤自燃临界氧气体积分数与“三带”测定研究

为了研究高瓦斯矿井厚煤层工作面煤自然发火规律,以亭南煤矿4号煤层302工作面为研究对象,基于程序升温实验和分布式激光检测气体系统的方法,对煤自燃氧化特征、临界氧气体积分数及采空区自燃"三带"规律进行分析,得到高瓦斯矿井自燃"三带"特性。结果表明:亭南煤矿4号煤层下限氧气体积分数为8.0%,气体产物随氧含量降低总体呈现"滞后效应";采空区氧化带在倾向上是不对称的,进风侧较宽,最大宽度为95 m;回风侧较窄,为77 m,与1~#～4~#煤矿采空区"三带"相比,302工作面采空区散热带宽度较大回风侧相对较小,进回风侧氧化升温带最大宽度相对较小;在正常回采期间,煤自燃的主要威胁来自于采空区"两道"处浮煤。     

基于氧化带边界线的综放采空区自燃“三带”研究

为准确判定煤矿采空区自燃"三带"的范围,给工作面防灭火技术措施的制定提供支撑,以俄霍布拉克煤矿5106综放工作面为试验工作面,采用现场测试和数值模拟方法,确定了先划分采空区氧化带边界线后再划分自燃"三带"的思路。确定以氧气浓度6%为指标划分氧化带和窒息带的边界,以及以漏风风速0.24 m/min为指标划分氧化带和散热带的边界,进而划分采空区自燃"三带"。研究结果表明,进风侧采空区散热带<20.5 m,氧化带在20.5~127.6 m,窒息带>127.6 m;回风侧采空区散热带<20.2 m,氧化带在20.2~121.45 m,窒息带>121.45 m。该研究结果为5106工作面防灭火技术措施的制定提供了科学依据。     

回采工作面采空区煤炭自燃三带范围研究

为防治采空区自燃火灾发生,采用测定采空区温度和氧气浓度相结合方式对2324工作面采空区煤炭自燃三带进行了现场实测,得到了2324工作面采空区自燃三带宽度范围,并确定了工作面最小极限推进度。结果表明,2324工作面采空区三带范围为散热带小于11.82 m;自燃带11.82~65.90 m;窒息带大于65.90m,工作面回采时最小极限推进度为43 m/月。     

综采工作面采空区自燃三带划分研究

针对王庄煤业3508综采工作面采空区煤层自燃防治,通过对3号煤层进行程序升温热解实验,得出将CO为标志性气体,C_2H_4可作为辅助性指标来判断煤层自燃情况。同现场束管监测和数值模拟采空区氧气浓度变化,确定了3508工作面采空区三带影响最广范围散热带:0～80 m;自燃带:80～140 m;窒息带:大于140 m; 3508工作面安全推进度为1.2 m/d。     

Ⅱ类自燃煤层自燃氧化规律分析

针对Ⅱ类自燃煤层易发生煤炭自燃的现状,以袁店一矿1023工作面所属10号煤层为研究对象,对1023工作面采空区煤炭的自燃氧化规律进行了研究。通过在采空区埋设抽气管路,测定采空区温度以及O2、CO2浓度等在工作面推进过程中的动态变化并进行分析。结果表明:采空区内CO2浓度分布符合"一源一汇"工作面的采空区漏风流场分布规律,且回风侧比进风侧更早进入窒息带;采空区自燃"三带"的具体分布范围:散热带距工作面中部距离为0~18.8 m,自燃带距工作面中部距离18.8~71.1 m,窒息带距工作面中部距离大于71.1 m,依据划分的自燃"三带"范围计算出该工作面最低适宜回采速度为42 m/月。     

采空区下综采面回风隅角CO来源及超限防治技术

针对浅埋近距离采空区下综采工作面回风隅角CO持续超限,干扰采空区遗煤自燃预测预报,影响工作面安全生产的问题。基于李家壕煤矿31115工作面生产技术条件为背景,研究了采空区下综采面回风隅角CO主要来源占比及超限防治技术。结果表明:31115工作面回风侧采空区及回风隅角CO浓度异常是由于上覆采空区气体下泄所致,其影响范围为100 m;工作面回风隅角CO主要来源为本煤层采空区遗煤氧化及上覆采空区气体下泄,占比为85%左右;工作面配风量控制在1 450～1 500 m~3/min,并在回风隅角挂设导风帘,可有效减少采空区漏风,抑制遗煤自燃,防止回风隅角CO持续超限。     

王庄煤业3801工作面采空区自燃三带划分研究

针对王庄煤业3801工作面采空区遗煤自燃发火防治,通过理论分析确定使用O 2作为煤自燃预报指标气体来判断采空区自燃情况,根据现场监测结果确定了3801工作面采空区自燃三带分布范围。进风侧:0~20 m为散热带,20~125 m为自燃带,大于125 m为窒息带;回风侧:0~10 m为散热带,10~60 m为自燃带,大于60 m为窒息带。并计算出了工作面最小安全推进度为1.1 m/d。该研究结果为矿井防灭火工作提供了科学依据。     

土城矿采空区自燃“三带”宽度的划定

13164工作面因煤层分层回采导致煤炭遗留在采空区,为解决采空区遗煤自燃问题,采用束管法在工作面布置测点测定其走向方向上氧气及一氧化碳浓度,从其浓度上分析出13164采空区自燃"三带"宽度,测定得出13164工作面散热带为0～45 m、氧化带45～73 m、窒息带73m以里,同时分析出自燃"三带"形态;根据自燃"三带"形态,提出了注氮、减少采空区漏风及喷洒阻化剂多种措施相结合防治采空区遗煤自燃,防灭火效果显著。     

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。     

多夹层顶板综放工作面采空区自燃“三带”划分

采空区遗煤自燃属于煤矿重要灾害。为探究其自燃“三带”分布规律，以高家窑煤矿5203综放工作面为研究对象，采用实验室测定煤相关自然发火特性参数，现场布置运输巷与回风巷两侧的温度与气体采集系统，Fluent模拟采空区风流速度等方法，对5203综放工作面“三带”进行了划分。结果表明：以温度为划分标准的“三带”范围与氧气浓度划分的范围相近，以氧气浓度划分的散热带宽度为17.0～21.2 m,自燃带宽度为66.7～74.6 m,窒息带宽度大于83.7～95.8 m。Fluent模拟的散热带宽度为18～22 m,自燃带宽度为64～73 m,模拟结果与实测自燃“三带”范围相近。并结合5^#煤层最短自然发火期计算出工作面最低推进速度，研究结果可为矿井安全生产提供保障。     

综采工作面采空区自燃“三带”测定技术

采用FLUENT软件对2341(3)工作面采空区漏风进行数值模拟,找出采空区自燃"三带"分布的影响因素及规律。现场测定氧浓度,得出2341(3)工作面采空区自燃"三带"宽度:进风侧氧化带范围24.7~45.8 m,回风侧氧化带范围10.8~32 m。     

切顶沿空留巷采空区自然发火规律研究

为研究切顶沿空留巷采空区自然发火规律,以官地煤矿12605工作面为研究对象,通过煤样程序升温氧化实验,分析气体产生规律;采用FLUENT软件模拟分析了12605工作面不同推进距离、不同推进速度下氧气与温度分布规律,并通过12605工作面束管与光纤测温的数据验证了模拟结果有效性及可行性。结果表明:CO、C_2H_4可作为预报采空区自燃的指标气体;随着工作面向前推进,整个切顶成巷采空区氧气与温度分布趋于稳定;随着推进速度的增大氧化带宽度增大,氧化带范围向采空区深部移动;在留巷侧高温区域氧气浓度较高,需加大留巷侧管理强度。     

平煤一矿丁5-32140工作面自然发火期及采空区自燃“三带”研究

以平顶山天安煤业股份有限公司平煤一矿丁₅-32140综采工作面为研究背景，对该工作面的煤样开展程序升温实验，根据建立的最短自然发火期数学模型，结合程序升温实验的气体特征，计算出丁₅煤层的最短自然发火期。通过对丁₅-32140综采工作面采空区气体的现场监测，采用氧体积分数法确定出该工作面采空区自燃“三带”的具体范围。结果表明：丁₅-32140工作面煤层的最短自然发火期为45.9 d;该工作面采空区遗煤自燃“三带”的范围特征为：散热带0～31.2 m,氧化带31.2～117.2 m,窒息带大于117.2 m;根据氧化带范围与最短自然发火期的比值可知，丁₅-32140工作面防止自然发火的安全回采速度为51.6 m/月。     

陕西彬长文家坡矿4105工作面采空区自燃“三带”规律分布研究

以陕西彬长文家坡矿业有限公司4105综放工作面具有自燃倾向性的4号煤为背景,通过现场实测和理论分析,利用氧气浓度指标和一氧化碳浓度指标对采空区自燃“三带”进行正确的划分,得到了以下的结论:①进风侧散热带为0~52 m;氧化自燃带为52~120 m;大于120 m为窒息带。回风侧散热带为0~3.2 m;氧化自燃带为3.2~41.6 m;大于41.6 m为窒息带。②4105工作面的最低推进速度3.5 m/d为其工作面的安全推进速度;每月的最低推进距离,即安全推进距离为105 m,当工作面每天推采速度大于3.5 m时,采空区的遗煤自燃一般都不会发生,当采面日平均推进度不超过3.5 m时,要采取针对性防灭火措施,可有效防止自然发火的现象发生。     

永智煤矿5101工作面采空区自燃“三带”范围研究

采空区自燃“三带”范围的确定是矿井防灭火工作的关键。文章以O₂体积分数划分法为依据对永智煤矿5101工作面“三带”进行了实测研究,并利用Fluent模拟了漏风风速和O₂体积分数分布规律。结果表明：进风巷侧散热带范围为0～19.6 m,氧化带为19.6～68.2 m,窒息带在68.2 m之后。回风巷侧散热带范围为0～10.3 m,氧化带为10.3～36.3 m,窒息带在36.3 m之后;O₂体积分数与采空区深度符合二次函数规律;数值模拟与现场实测结果基本相同。最后,计算出采空区工作面安全推进速度为1.47 m/d.     

采空区自燃“三带”自动化分析技术

为了解决人工自燃"三带"测点布置的空间和时间局限性,依托KJ428矿用分布式激光火情监测系统、束管维护技术、测点位置标记技术和"三带"可视化曲线绘制技术,实现自燃"三带"的动态和自动化分析。利用KJ428矿用分布式激光火情监测系统,得到31202采空区回风侧各测点的温度及各种气体浓度大小,根据其中氧气浓度大小可自动得出31202采空区回风侧散热带、氧化带和窒息带范围分别为:采面后方0~60 m、采面后方60~130 m和采面后方130 m至采空区深部,同时随着各测点监测数据的变化,可观测采空区自燃"三带"范围的变化规律。     

辛置煤矿2-208工作面采空区自燃三带分布规律实测分析

为掌握辛置煤矿2-208工作面采空区自燃三带的分布规律,在工作面建立束管监测系统,对采空区内可燃气体进行了监测。基于监测结果,得出采空区进风巷侧、中部、回风巷侧的散热带、氧化带、窒息带的范围,通过对监测数据用软件处理,得出采空区自燃危险区域主要为采空区回风侧16 m～59 m的范围,中部20 m～51 m的范围。基于采空区自燃危险区域的分析结果,确定对采空区采用黄泥灌浆+喷洒阻化剂+自燃危险区灌注高效阻化泡沫相结合的防灭火措施,保障采空区的安全。