高瓦斯矿井采空区瓦斯与遗煤自燃综合防治技术

针对潞安集团某高瓦斯矿井综放开采过程中采空区煤层易自燃问题,以N2202工作面为工程背景,采用水平分支井对工作面瓦斯进行抽采,同时对采空区注入CO_2气体防治采空区自然发火。基于FLUENT通过CFD软件包对该工作面注入CO_2前后采空区内CH_4气体浓度进行数值模拟,结果表明,对采空区注入CO_2气体使得CH_4气体浓度梯度分布向采空区深部移动,并能有效对采空区内瓦斯积聚带瓦斯浓度进行稀释。CO_2气体的注入使得采空区内氧化带范围减小,同时致使吸附于煤体中的部分CH_4气体被置换出来,在防治采空区自然发火的同时有效提高了水平分支井对采空区瓦斯抽采效率。该研究成果为受煤层高瓦斯和自燃影响的矿井提供了一定的借鉴意义。     

高瓦斯易自燃煤层采空区瓦斯与自然发火综合防治研究

以余吾矿N2202工作面为工程背景,对采空区注入CO_2气体进行防治采空区自然发火以及提高瓦斯抽采效率进行研究。结果表明注入CO_2气体使得瓦斯浓度梯度向采空区深部移动,并对采空区瓦斯积聚带瓦斯浓度进行稀释。同时致使吸附于煤体中的部分CH_4气体被置换出来,在防治采空区自然发火的同时有效提高了水平分支井对采空区瓦斯的抽采率。     

高瓦斯易自燃煤层瓦斯与自燃复合致灾机理研究

为解决高瓦斯易自燃煤层安全生产过程中的关键难题,结合阳泉矿区石港矿实际情况,利用实验室试验、理论分析和现场实测相结合的方法对高瓦斯易自燃煤层瓦斯与自燃复合致灾机理进行研究。结果表明:高瓦斯易自燃煤体在含瓦斯风流不同瓦斯体积分数条件下,氧化产物总体上呈现"滞缓效应",而在等温条件下,随着CH4体积分数的增加煤自燃氧化产物总体上呈现"抑制效应";立体抽采条件下采空区漏风使得自燃"三带"范围变宽,同时利用高抽巷和尾巷CO体积分数可进行采空区自然发火预测,将自然发火划分为两个阶段;高瓦斯易自燃采空区立体抽采条件下散热带可采用氧气氮气体积比等于0.221来进行划分,自燃带仍可采用氧气体积分数5%来进行划分。     

高瓦斯易自燃煤层采空区抽采瓦斯方法对比分析

为了研究高瓦斯易自燃煤层采空区瓦斯与火灾复合灾害共存的情况下抽采瓦斯对采空区遗煤自然发火的影响,以彬长矿区文家坡煤矿高瓦斯易自燃的首采4101工作面为研究对象,利用ANSYS三维可视化数值模拟软件,建立了采空区漏风流场的数值模型,定量对比研究了高位钻孔抽采、邻近巷抽采和埋管抽采3种不同抽采瓦斯方法下采空区瓦斯浓度分布、采空区漏风流场以及采空区"三带"宽度范围变化的差异性。研究结果表明:采用高位钻孔抽采方法时采空区漏风流场和自燃带宽度范围在采空区深部30 m范围内的影响和变化都相对较小,能够有效的减少采空区瓦斯与火灾复合灾害的发生,从而对工作面的安全高效回采提供保障。     

高位巷道瓦斯抽采诱导浮煤自燃影响效应

基于高瓦斯易自燃煤层高位巷道瓦斯抽采技术条件下,以研究煤自燃形成机理为切入点,依据义马煤业集团耿村矿13190工作面自然发火实际情况,通过理论分析,数学建模及现场辅助测试,对煤岩裂隙发育漏风通道模式、采空区浮煤碎胀特性、漏风动力源展开研究,发现巷道瓦斯抽采,增加了高瓦斯易自燃煤层的自燃风险,主要体现在:1)造成工作面、采空区及抽放巷道端口间存在漏风通道及动力;2)采动应力及抽采巷道松动圈造成采空区煤岩裂隙充分发育,采空区浮煤压实程度降低,浮煤碎胀性增加,有利于煤自燃蓄热;3)采空区浮煤一旦氧化,造成采空区高温点与漏风通道间存在温度梯度,从而形成的内生火风压,加剧采空区破裂浮煤的自燃进程,诱导采空区浮煤自燃发生。     

特厚高瓦斯极易自燃煤层综放面瓦斯抽放技术

彬长矿区大佛寺矿井特厚、高瓦斯极易自燃煤层综放工作面瓦斯治理采用了采前预抽,高位钻孔卸压抽放和采空区抽放相结合的瓦斯综合抽放技术,取得了明显的效果,探索适合该矿区首个矿井的瓦斯治理途径,对其它矿井和煤炭企业开采高瓦斯易自燃煤层治理瓦斯具有借鉴意义.     

高瓦斯孤岛工作面瓦斯防治技术分析

针对丁集矿1412(1)高瓦斯工作面,建立了11-2煤层瓦斯梯度关系式,预测1412(1)工作面煤层瓦斯含量5.98 m3/t,11-2煤层瓦斯总含量937.439×104m3,相对瓦斯涌出量9.42 m3/t;工作面瓦斯治理采取地面井、顺层钻孔、采空区埋管、高抽巷抽采卸压瓦斯、高抽巷及底抽巷穿层钻孔抽采瓦斯综合防治措施,工作面瓦斯浓度平均0.53%,瓦斯抽采率平均达80%,实现了高瓦斯易自燃孤岛工作面安全快速回采。     

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。     

砚北煤矿特厚易自燃煤层邻近采空区瓦斯抽采与煤自燃耦合研究

砚北煤矿特厚易自燃煤层采用分层开采，在工作面推进过程中因周期来压造成工作面上隅角瓦斯瞬时超限，目前主要通过瓦斯抽采解决该问题，但邻近采空区抽采易引起采空区漏风，可能导致遗煤及下分层煤发生自燃。为分析采空区瓦斯抽采对遗煤自燃的影响及优化抽采参数，编制了瓦斯抽采、漏风、氧化升温耦合脚本文件，建立了邻近采空区瓦斯抽采耦合氧化升温数值计算模型，并利用该模型模拟了不同抽采条件下邻近采空区瓦斯浓度分布、温度分布及氧气浓度分布规律，综合考虑抽采效率和防止煤氧化自燃，研究结果表明：抽采钻孔高度35 m、抽采负压7 kPa时瓦斯抽采效果最佳。研究结果可为特厚易自燃煤层工作面上隅角瓦斯治理及邻近采空区瓦斯抽采设计提供技术参考。     

高位巷道合理瓦斯抽采量研究

基于高瓦斯易自燃煤层巷道瓦斯抽采技术,结合耿村13190工作面现场实际,以煤自燃防治为出发点,运用理论分析、数值计算、风排瓦斯等多项指标,综合分析了高位抽采巷合理抽采量问题,认为13190工作面高抽巷抽采量在180～190 m3/min之间比较合理,有利于处理瓦斯与火共存的采空区自燃管理。     

高瓦斯易自燃综放面采空区火与瓦斯综合防治

铁法大兴矿N2706综放面为高瓦斯工作面,回采煤层为一级易自然发火厚煤层,采空区存在瓦斯与自燃发火隐患,威胁着该综放面的安全开采。为解决N2706综放面采空区火与瓦斯问题,提出了一套高瓦斯易自燃厚煤层综放面采空区火与瓦斯综合防治技术措施,对高瓦斯易自燃厚煤层综放面采空区火与瓦斯综合治理具有指导意义。     

采空区煤自燃引爆瓦斯的机理及控制技术

为有效防治高瓦斯易自燃矿井煤自燃引发瓦斯爆炸的难题,实验研究了CH₄与煤自燃火灾主要气体CO的混合气体的爆炸浓度范围及爆炸危险度,理论分析了煤自燃引爆瓦斯的可能发生区域和参与过程.结果表明,在高瓦斯易自燃矿井采空区内,当CH₄气体中混入大量CO,则混合气体的爆炸浓度上、下限的范围大大增加,爆炸危险度增大;同时,在煤自燃产生的火风压作用下,在发火区与非发火区之间不断形成CH₄,CO与新鲜空气的充分混合和热量的对流交换,导致瓦斯爆炸事故的发生.最后提出了采用大流量高品质的含N2三相泡沫来防治煤自燃引爆瓦斯的新技术.     

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。     

急倾斜自燃煤层瓦斯抽采技术研究

以煤田内宏远煤矿开采的B1煤层为例,分析了急倾斜自燃煤层采空区瓦斯抽采易造成采空区火灾、不抽采易造成上隅角瓦斯积聚甚至超限的难点与不足,针对B1煤层在回采和掘进中存在具体问题,对矿井瓦斯抽采方式进行了改进,提出了适合高瓦斯矿井急倾斜自燃煤层的瓦斯抽采技术,取得了良好的效果。     

高瓦斯易燃综放面回撤期瓦斯治理和防灭火技术

高瓦斯易自燃特厚煤层条件下,综放工作面同时面临瓦斯治理和煤层自然发火防治两大难题,以大佛寺煤矿为例,分析了瓦斯治理和煤层自然发火防治的影响因素以及两者之间的相互影响,通过综合使用通风系统调整、瓦斯抽采、减少采空区遗煤、加强采空区阻化和惰化、减少采空区漏风、加强采空区气体监测、加快工作面回撤速度等手段,使回撤期间工作面和回风巷瓦斯体积分数均不超过0.8%,监测点CO体积分数不超过50×10-6,有效兼顾了瓦斯治理和防灭火需要,保证了复杂条件下综放工作面的安全回撤。     

高瓦斯自燃煤层采空区瓦斯抽采及防灭火技术实践

同时受瓦斯、自燃双重灾害威胁的矿井的瓦斯防治及防灭火工作,往往是困扰该类矿井的安全生产技术难题。以松河矿为例,探讨自燃、突出煤层群的采空区瓦斯综合抽采与预防煤层自燃技术,实现了该工作面的安全高效回采,取得了较好的经济效益。     

高瓦斯矿井采空区注入CO2防治遗留煤体自燃研究

以晋能控股煤业集团某矿北翼采区的N2202工作面为工程背景，通过现场调研、实验室实验、数值模拟和现场工业性试验等相结合的研究方法，对采空区内注入CO₂来防治采空区内遗留煤体自燃难题进行了研究。结果表明：CO₂对于混合煤样中吸附状态CH₄的平均置换率为21%，平均置换比为1.6；注入CO₂后N2202回风侧采空区浅部原本存在的CH₄富集带被消除，采空区浅部区域CH₄浓度明显下降；注入CO₂后采空区内散热区宽度从12 m缩减至10 m，氧化区宽度从84 m缩减至30 m，采空区内氧化区与CH₄浓度较高区被分离开来；采空区内注入CO₂后，高抽巷内抽采气体中CH₄浓度平均值提高了13.7个百分点。研究结果为类似矿井防治采空区内遗留煤体自燃提供了指导意义。     

高瓦斯易自燃综放面自燃危害的综合防治

大兴矿N27层综放面煤层为高瓦斯易自然发火煤层,N2-702综放面和N2-703综放面回采期间均发生过自然发火事故封闭工作面,N2-701综放面回采时通过对CO来源及自然发火参数研究,以预防为主,制定并实施了采空区压注氮气、前后三角点采空区充填河砂、注三相惰化泡沫、煤体注凝胶、注水、均压通风、合理控制瓦斯抽采量以及收尾期间架后插管充填河砂等一系列综合防火措施,防止了自然发火事故发生,确保了大兴矿高瓦斯易自燃综放面开采以来首次安全顺利回采、封闭结束。     

采空区CO泄漏事故分析及防治煤层自燃措施

介绍淮北杨柳煤业公司10414综采工作面采空区CO泄漏原因及防治煤层自燃的有效措施.通过底板抽采巷钻场抽采管路向工作面采空区注入三相泡沫,同时加快工作面推进速度和对底板抽采巷、采空区进行注浆封堵,可有效地减少CO产生和外泄,从而达到防治采空区煤层自燃的目的.     

瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统研究与应用

为了解决高瓦斯易自燃煤层工作面采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治智能化程度低、缺乏灾害风险的精准分级管控等问题,构建了以瓦斯抽采与自然发火监测数据为基础、以风险分级智能化管控为核心的瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统。采用API接口调用方式建立数据采集平台,构建了基于多源信息融合、K-Means聚类分析、预警规则知识库等方法的分析预警模型,设计开发了瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统软件,实现了复合灾害的精准监控、风险动态评判和智能预警。在试点工作面的应用结果表明,该系统可直观展示复合灾害监测预警信息,使采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治工作透明化,有效提升了灾害防治的智能化水平。