综采工作面采空区防灭火技术研究

11506综采工作面回采期间面临的主要问题为采空区遗煤自燃，依据采面现场情况采用综合防灭火技术措施，现场应用取得显著成果。主要成果如下：(1)采用束管监测系统确定11506综采工作面采空区三带分布范围，散热带、氧化带及窒息带范围分别为采面后方0～90 m、90～200 m、200 m以里；(2)将氮气释放口布置在散热带、氧化带交汇位置，具体采面后方100 m位置，注氮压力0.2 MPa,通过注氮显著降低采空区氧气浓度、温度；(3)将采面配风由1 550 m³/min调整至1 300 m³/min,并在采空区漏风位置增设风障，减少采空区漏风量；(4)采面推进缓慢位置喷洒浓度15%～20%阻化剂，减缓或者抑制遗煤自燃。现场应用后，11506综采工作面采用的防灭火技术措施影响了采面生产，同时回采期间回风隅角及回风巷内均未监测到CO,采用的防灭火技术措施取得显著应用成果。     

回采工作面锁风灭火方法的尝试

我矿杉林一井设计生产能力为21万t／a，通风方式为两翼对角式，生产水平-185m，回风水平-100m，该矿井为煤与瓦斯突出矿井，瓦斯相对涌出量56．7m3／t，属一级煤层自燃矿井，发火期1～3个月，特殊条件下最短为15天。煤质含磷0．07％，含硫2．27％。1104面上部为1102采空区，下部为1106面采空区，工作面走向长120m，倾斜长平均45m，工作面坡度中下部35°，中上部25°，平均28°，煤厚平均2．8m，可采储量约25万t，剩余储量近2．0万t。采面切割1995年11月5日贯通，9日开始回采，到12月11日早班止沿走向推进24m。在回采过程中，放顶后因采空区…     

辛置煤矿10409工作面采空区自燃综合防治技术

辛置煤矿10号煤层为易燃煤层,工作面回采期间预计后方采空区存在一定的自燃危险,为确保10409工作面的正常安全回采,采用现场监测的方法,确定了10409工作面采空区氧化带为工作面后方18～88 m,据此提出了采空区注氮防火系统、阻化剂防火、采空区注浆堵漏的防治措施,最终成功地防止了工作面回采期间采空区的自然发火,取得了良好效果。     

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。     

强冲击易自燃综放工作面回采速度优化设计

以唐口煤矿6304大埋深、强冲击、易自燃综放工作面开采为例，分析了不同回采速度条件下工作面覆岩应力分布特征、采场能量释放规律及采空区氧化升温带演化规律。研究结果表明，随回采速度的增大，采场覆岩最大主应力峰值呈指数增加，同时采场能量释放出现明显的波动现象；采空区氧化升温带最大宽度与回采速度呈负相关。进行了回采速度优化和现场工业试验，发现6304工作面以7 m/d的回采速度进行煤炭开采时，在确保工作面无冲击地压灾害发生的同时能够防止采空区遗煤自然发火，有效保障了工作面安全高效生产。     

特厚煤层综放工作面回采期间瓦斯抽采效果及分析

针对乌东煤矿5754502工作面回采期间瓦斯治理问题,根据井下实测瓦斯抽采数据对工作面回采期间采空区埋管抽采和顶板走向高位钻孔抽采情况进行分析,结果表明:采取采空区埋管和顶板走向高位钻孔进行瓦斯抽采能明显降低工作面回风巷及上隅角的瓦斯浓度,特别是采空区埋管抽采措施对工作面瓦斯治理效果显著。通过对采空区埋管长度进行分析,得出45#煤层工作面采空区埋管合理深度为10~35 m,建议尽量不要超过35 m,最多不能超过100 m,以利于控制采空区火灾。     

榆家梁煤矿43202沿空留巷工作面回采期间防灭火技术研究

针对榆家梁煤矿43202工作面开采的43煤层属Ⅱ类自燃煤层,最短自然发火期88 d;工作面回采过程中,运输巷侧采用沿空留巷技术,采空区过风区域进一步扩大;针对工作面上覆42煤层采空区距离近等问题,通过采用工作面和采空区气体监测等措施对43202工作面推采过程中相关参数进行测定、研究和分析,制定了注惰气防火、注浆防火、注胶(膏)体防火、采空区堵漏防灭火及其他防灭火措施,同时制定了当检测到CO浓度异常时的应急处置措施,保证了工作面安全高效回采。     

正益煤业11-104采空区自燃"三带"分布及防灭火技术研究

为防止正益煤业11-104工作面采空区出现遗煤自燃现象,采用Fluent数值模拟软件进行工作面初采和正常回采期间自燃三带分布规律的分析,基于分析结果得出氧化自燃带的范围分别为:初采期间采空区进风侧和回风侧距工作面140～360 m和60～237 m,正常回采期间采空区进风侧和回风侧距工作面160～410 m和90～ 235m.基于采空区特征及自燃"三带"分布规律,设计防灭火方案为采空区密闭+埋管注浆+采空区注氮,并在防灭火方案实施后进行束管监测.结果 表明,防灭火方案实施后,采空区内CO最大浓度低于80 ppm,无自燃现象出现,保障了工作面的安全回采.     

采煤工作面采空区涌水防治技术

陈四楼煤矿21503采煤工作面(里段)在回采过程中,受到回采扰动影响,采空区顶、底板裂隙出水,涌水量20m3/h,为防止工作面外段回采期间,里段采空区水流入回采工作面,对回采造成影响,采用施工挡水堰墙,埋设引流管的方式将老空水经工作面埋管引入皮带顺槽(外段),成功避免了老空水对工作面(外段)回采的影响,取得了良好的效果,为相似条件下采煤工作面老空水治理提供了宝贵经验。     

厚煤层小煤柱工作面开采综合防灭火技术研究

8204综放工作面采用6 m小煤柱护巷，虽然可显著提高采面煤炭资源采收率及回采经济效益，但是由于煤柱宽度较小，导致采面漏风量较大，容易引起邻近的8202采空区遗煤自燃。结合8204综放工作面现场情况，从本采面采空区内遗煤自然发火防治以及邻近的8202采空区遗煤自然发火防治两个方面针对性提出防灭火技术措施，并进行工程应用。现场应用后，8204综放工作面在回采期间回风隅角位置CO体积分数始终在24×10^-6以内，表明现场采用的防灭火技术措施取得了较好的效果。研究成果为本矿其他小煤柱工作面回采防灭火工作开展积累了经验并为其他矿井类似条件防灭火工作的开展提供参考。     

基于邻空巷钻孔技术的特厚煤层均压工作面采空区自燃“三带”研究

为了解决特厚自燃煤层均压工作面采空区自燃"三带"测试的难题,以同忻矿8207工作面采空区为研究背景,采用在邻空巷道向邻近采空区施工钻孔,通过在钻孔不同深度中气体取样化验分析的方法,得出氧化带宽度在30～184 m范围内,并对比分析了均压通风(8207工作面)与负压通风(8100面)条件下采空区"三带"测试结果。研究表明:8207面均压后采空区"三带"明显"漂移",氧化带宽度"拓宽"。对8207综放工作面采空区注氮布距进行了优化,有效治理了8207工作面回采期间采空区发火隐患。     

综合防灭火技术在3102工作面的应用

由于3102工作面与东部3101采空区紧邻、下顺槽与老空区煤柱仅3m;且31采区专用回风巷(顶板老巷)沿工作面走向贯穿整个工作面,该工作面下部与原3107皮带巷一部槽高温点相连,工作面回采期间防灭火工作非常严峻,为确保工作面安全生产,特制定综合防灭火技术方案。采用31采区专用回风巷封闭方案,回采前均压防灭火技术,回采期间综合防灭火技术等措施,保证了3102工作面的顺利回采。     

煤层底板采动应力分布及破坏特征

基于弹性理论建立了沿煤层走向采动底板受力力学模型,计算了煤层回采过程中底板内任一点处的剪应力大小。根据武所屯煤矿16105工作面采场条件,利用FLAC~(3D)数值仿真软件对工作面回采过程中底板的应力分布规律进行流固耦合数值模拟。研究表明:煤层回采后,采空区底板垂直应力等值线呈"椭圆型"分布,采空区底板垂直应力向底板深部先迅速减小后缓慢增加,且增加的幅度越来越小。工作面两侧采动底板剪应力等值线大致呈"泡型"分布,当工作面推进至工作面见方(工作面推进距离等于其斜长)期时,底板剪应力达到峰值12 MPa,此时底板剪切破坏最为严重,同时还模拟计算了16105工作面底板的最大破坏深度为15 m。     

沿空留巷在采煤工作面过薄煤区中的应用

根据1421工作面材料巷下帮剖面和回采12110工作面时的煤层厚度资料,以及该面在回采推进工作面上部的煤层厚度情况,预计工作面为沿倾向30 m、走向约为50 m薄煤区,煤厚0.2～0.4 m,对工作面回采影响大。现工作面上部60棚基本是全岩,工作面钻眼困难,支柱打定型,给采空区回料造成了困难,并且倾角大,防飞矸措施难以实施,严重制约了工作面生产能力的发挥,威胁工作面生产安全,使煤炭含矸率上升。为了减少薄煤区对工作面正常回采的影响,1421工作面回采过程中,采用沿空留巷方法,避开过薄煤层,提高了煤炭资源采出率,实现了安全高效、绿色高效的效果。     

近距离煤层群开采工作面自然发火防治技术

黄白茨煤矿属近距离煤层群开采,在近距离煤层群开采条件下工作面重复采动容易在相邻采空区间形成漏风通道,021005工作面回采初期上覆采空区发生自燃,从采空区漏风通道、采空区遗煤、漏风供氧时间等方面分析了工作面自然发火原因,初步确定了采空区着火点位置,采用封闭工作面注液氮成功控制了火区发展。     

顶板高位定向钻孔瓦斯(CO2)治理技术研究与应用

海石湾煤矿是罕见的煤与瓦斯(CO₂)突出矿井，为进一步降低工作面回风流和上隅角瓦斯(CO₂)浓度，设计在6224-1工作面回风巷施工顶板高位大直径定向钻孔抽采采空区瓦斯(CO₂),以孔代巷，解决回采工作面采空区瓦斯(CO₂)涌出问题；结合“竖三带”理论，对大直径高位定向钻孔最佳布孔范围进行了分析和确定，通过定向钻进技术使钻孔分布在煤层顶板回采断裂带(“O”型圈)内，保障工作面回采过程中的瓦斯抽采通道。顶板高位大直径定向钻孔在平面上的布置距离回风巷10～70 m(控制工作面倾斜长度1/3);高程布置距离煤层顶板16～28 m,有效降低了工作面回采时上隅角和回风流中的瓦斯(CO₂)浓度。工程应用表明，大直径顶板高位定向钻孔在瓦斯(CO₂)治理的效果、成本、施工效率等方面均优于传统高位普通拦截钻孔。     

大巷煤柱回收工作面覆岩破坏及应力演化规律研究

以赵家梁煤矿大巷煤柱回收为研究背景，用物理相似模拟实验和现场监测等方法，对大巷煤柱回收工作面覆岩破坏及应力演化规律进行研究。结果表明：3101工作面采空后，靠采空区侧保护煤柱应力峰值为5.12 MPa，距采空区7 m;3102工作面采空后，靠采空区侧保护煤柱应力峰值为5.2 MPa，距采空区8.5 m；大巷煤柱回收工作面回采完成后，保护煤柱上方应力分布呈马鞍形，两侧采空对大巷煤柱回收工作面影响较小。现场实测数据与物理相似模拟实验所得数据相符，验证了相似模拟实验用于类似问题研究的可行性。     

采空区防灭火实践应用研究

某矿A4011工作面采空区与下部煤层A3009回采工作面上下相邻,为了确保已采空区和正在回采工作面的安全,消除灾害隐患,在加强回采工作面有害气体监测的基础上,对A4011采空区实施密闭、注氮、均压等综合防灭火技术,确保A3009工作面正常回采及矿井安全生产。     

“两进一回”通风工作面采空区煤自燃区域分布规律

为研究"两进一回"通风工作面采空区煤自燃区域分布规律,模拟分析了塔山煤矿8301工作面回采期间不同工况下采空区氧气浓度,确定了煤自燃危险区域并提出相应防灭火措施。结果表明:"两进一回"通风工作面采空区煤自燃危险区域较大,自燃带在回采长度为150 m时达到96 m;注氮可大幅度改变采空区内自燃"三带"分布,减小采空区煤自燃危险区域。针对"两进一回"通风工作面,应考虑在采空区两侧注氮;增加风量可使自燃带边界向采空区深部延伸,且加大其前端距工作面的距离。     

掘进工作面临近积水采空区水害防治技术应用

矿井井田内采空区积水探测不到位,会严重影响临近工作面的安全回采.本文以王家河煤矿4-2302工作面回风巷掘进为研究对象,对工作面位置水文地质情况进行了分析,通过瞬变电磁法探测到工作面前方130 m位置存在采空区,通过钻孔水量数据分析可知,掘进头前方最大涌水量不小于57 m3/h.采空区内有大量积水,积水高度约为12 m...