液态二氧化碳注入采空区防灭火技术

针对0205综放工作面在收尾及末采阶段所面临的采空区自然发火威胁,在分析液态二氧化碳防灭火机理的基础上,制定了向采空区注液态二氧化碳进行防灭火的技术方案,并对工艺流程及技术参数进行设计,工业性试验及监测数据分析表明,注液态二氧化碳具有很好的防灭火效果。     

温庄矿采空区二氧化碳防灭火技术的应用

我国的煤炭资源丰富,由于煤层具有自燃倾向性,导致开采过程中采空区自燃发火现象频繁发生,给矿井生产带来严重影响。针对温庄矿已发生小范围自燃的采空区,在采取加注碱水等措施无效之后,紧急实施了二氧化碳加注。经过几次加注,结果表明:二氧化碳能够有效的抑制氧化作用,在防灭火的工作中起到了良好的效果     

采空区滞留干冰防灭火数值模拟研究

为了实现采空区滞留干冰释放低温二氧化碳防灭火技术,采用Fluent数值模拟方法,建立采空区滞留干冰的渗流场与浓度场的三维模型,对气体运移进行数学计算,研究干冰储存释放装置释放出的低温二氧化碳在采空区中运移规律及对自燃"三带"的影响规律。结果表明:低温二氧化碳从释放点处起渗流扩散至回风侧,布满采空区,到16 d时浓度分布达到稳定。在采空区的进风侧距离工作面40~60 m处二氧化碳的浓度最高,可达35%,在回风侧浓度也达到10%以上,相应的采空区整体的氧浓度都发生了下降,尤其是在进风侧的氧浓度下降幅度较大;使氧化升温带最大宽度从进风侧向采空区中部移动。     

采空区注氮的数值模拟

为解决某煤矿综采工作面采空区遗煤自燃问题,以该煤矿综采工作面为参照建立几何模型,模拟采空区注氮防灭火结果,并将模拟结果与实测结果进行对比。结果显示:模拟所得的采空区氧化带的范围与实际测量所得结果基本一致。通过比较注氮前后采空区氧化带的范围变化,得出向采空区注氮可以有效地减小采空区氧化带的范围,可以有效地抑制采空区遗煤的自燃,数值模拟结果具有一定的参考价值。     

高效三态防灭火材料在采空区中渗流特性的数值模拟

根据渗流理论、流体力学,利用FLUENT软件模拟新型防灭火三态材料在采空区中的渗流特性,模拟对比了新型防灭火三态材料在不同速度、不同注入方式时的渗流特性。模拟结果表明,防灭火三态材料在采空区中渗流速度较小,渗流方式为辐射状渗流,最佳注入速度为0.4~0.5 m/s,最优的注入方式为三管口注入的方式。由于三态材料的堆积特性,在采空区中能向空间上方堆积,可以有效解决液态以及两相灭火材料受到采空区地势影响以及无法预防采空区上层火灾的缺点。     

阳煤五矿采空区注CO2防灭火技术研究

为研究阳煤五矿8406工作面遗煤自然发火的危险性,文章结合8406工作面对瓦斯治理的同时,对注CO₂的防灭火技术进行研究。利用程序升温实验得到阳煤五矿无烟煤耗氧速率与放热强度等参数应用到数值模拟当中,通过Fluent对不同注CO₂的位置、流量、温度进行研究,对比氧化升温带的区域范围变化。结果表明CO₂注入流量越大,对采空区防灭火工作越有利;注入CO₂温度越低,预防采空区遗煤自燃效果越好,在考虑现场经济效益以及实际工程应用的前提下,文章选定最佳注CO₂位置为采空区进风侧距工作面30 m,最佳注入流量设置为900 m³/min,最佳注入温度为278 K.     

采空区注氮防灭火技术工艺参数研究

为了防止采空区遗煤自燃,以林南仓煤矿1026工作面为研究对象,通过软件模拟不同注氮工艺参数条件下的采空区温度场和氧浓度场的变化规律,确定采空区注氮防灭火最佳工艺参数。研究结果表明:随着注氮点位置在工作面走向上的距离的增加,采空区氧化带变窄且向深部移动,而冷却带和窒息带宽度变大;采空区回风巷一侧高温区域逐渐减小。随着注氮点位置在工作面倾向上的距离的增加,采空区窒息带变窄;高温区域由回风侧向进风侧扩散。采空区最佳注氮参数是注氮流量为10.25m~3/min;注氮点位于工作面后部50m,进风巷沿倾向以里25m处;注氮的点数为3个,并通过现场试验验证模拟结果的准确性。     

浅埋深煤层采空区注氮防灭火技术

以西北矿区三道沟煤矿为背景,采用理论分析和数值模拟对浅埋深大范围采空区注氮技术进行研究,结果表明:未采取注氮措施时,"氧化带"分布明显比采取注氮措施时的范围大;增加注氮流量后,采空区各层位"氧化带"范围明显减小,当采空区存在大量漏风通道时,增大注氮量可有效代替采空区漏风,起到惰化采空区的效果;对比采空区不同层位的高浓度氮气聚集区,层位越高,高浓度氮气聚集区越小,被惰化的面积越小。     

二氧化碳防灭火技术在采空区发火治理中的应用研究

综放工作面回采过程中采空区遗煤自然发火是矿井生产过程中经常出现的自然灾害。由于复杂的 地质及漏风情况,其危险性增大,而合理的防治措施是避免事故发生的关键。因此,以孔庄煤矿 7465 工作面为研 究对象,首先利用 Fluent 软件模拟采空区压注二氧化碳后风压场分布、氧气与二氧化碳浓度场分布,数值模拟结果 表明：压注二氧化碳在一定程度上可以减小采空区漏风量,稀释氧气体积分数、减小自燃区面积、惰化采空区。其 次开展了采空区注浆、注氮、注二氧化碳的现场试验,并对 3 种措施的防灭火效果进行了对比分析。结果表明：采 空区每日进行注浆后,各测点 CO 浓度呈下降趋势最终稳定在 300×10-6左右;对采空区注氮 4 d 后,各测点 CO 浓度 下降至 100×10-6以下,在停止注氮后 CO 呈上升趋势,采空区出现复燃;最终向现场连续压注 5 d,累计压注 150 t 左 右二氧化碳之后,采空区发火得到有效治理,采空区 CO 浓度降至 50×10-6左右,工作面、回风流和上隅角未检测到 C 2H4气体。对比注浆、注氮技术,验证二氧化碳防灭火技术具有灭火速度快、不易复燃、现场适用性强的优势。对 采空区遗煤自然发火灾害防治有重要的指导作用。     

Numerical simulation of nitrogen injection of goaf in fire prevention based on Finite Volume Method

The numerical simulation is used to research the influence of nitrogen injection on spontaneous combustion in goaf. The spontaneous combustion mathematical model on the coupling of air flow field, oxygen concentration field, and residual coal temperature field was established with nitrogen injection in goaf. Then the software of numerical computation was programmed by Finite Volume Method. Combined with the example, the distributions of air flow field, oxygen concentration field and residual coal temperature field at different nitrogen injection volume were obtained by the software. The results show that the nitrogen injection could effectively prevent the spontaneous combustion fire in goaf and the highest temperature in goaf decreased with the nitrogen injection volume increasing. Finally, the accuracy of the numerical simulation was verified by the temperature observation in field. The achievement of this research is of theoretical and practical significance for the prevention of coal spontaneous combustion in goaf.     

综放工作面采空区注CO2气体防止自燃发火技术的应用

影响放顶煤综采成败的关键之一是采空区自燃发火 ,文章主要介绍了向综采放顶煤工作面采空区注入CO2气体可以防灭火的机理及注入CO2 的方式、管路设置、封堵防漏方法等     

抽放采空区内部瓦斯对采空区防灭火的影响

详细分析了小康矿因抽放S2S4采空区内部瓦斯而出现上隅角一氧化碳超限的原因，灵活运用了有针对性的防灭火技术，成功地控制了自然发火隐患，并且总结了抽放瓦斯对防灭火工作的影响。     

Study on numerical simulation of spontaneous combustion prevention mechanism by nitrogen injection in goaf

Based on heterogeneous and porous medium seepage of air leakage-diffusion equation, as well as, gas and porous medium synthesis heat transferring equation, a spontaneous combustion non-steady numerical model of nitrogen injection goaf was established, which can be solved by upwind finite element numerical simulation method si- multaneously. Taking the working face for example; air leakage seepage, nitrogen flow and gas distribution can be described in visual display in nitrogen injection goaf and the oxygen （O2）, carbon monoxide （CO） concentration and temperature distribution, as well as, their change were described in theory during the coal left behind combustion in goaf, which above reveals the complex mechanics course （mechanism） of seepage, diffusion and oxidation heat releasing during coal spontaneous combustion and its restraining. During the calculation, the effect factors of gas springing out and working face advancing were considered fully, and the spontaneous combustion course under different amount of nitrogen injection was simulated. The conclusions were obtained that under nitrogen injection condition, the high spontaneous combustion temperature area lean to the inlet air, but the shape becomes narrower, with the amount of nitrogen rising, the spontaneous combustion period becomes longer till to it does not happen. Meanwhile the nitrogen injection accelerates gas springing out in goaf. The result that turns out in theory simulation fits to practical nitrogen injection.     

开卸压槽防治岩爆的数值模拟研究

随着岩石工程逐渐向深部发展,高地应力导致的岩爆灾害日益凸显,而开卸压槽或是主动降低围岩高地应力、防治岩爆的有效措施之一。为研究开卸压槽对岩爆的防治效果,本文利用离散元数值模拟方法对巷道中不同开槽卸压方案进行了对比分析。研究结果表明：开挖后的巷道围岩环向应力增大、易发生岩爆,在围岩中开槽可在卸压槽周围形成三角形的应力降低区,并将高应力区转移到卸压槽底部,从而达到防治岩爆的效果。但开槽卸压的效果会受其具体位置影响,且在地应力较高(≥50 MPa)时,单独开卸压槽会造成局部围岩破碎,破坏围岩的完整性,进而诱发岩爆。此外,水平侧压力系数较小时,在不同位置开槽释放的弹性应变能近似相等,水平侧压力系数较大时,在巷道顶板处开槽能量释放效果要优于巷道侧帮开槽。因此,在实际工程中,应根据巷道围岩的地应力条件(地应力大小、侧压力系数等)和围岩稳固性选择合适的开槽方式、开槽位置和支护方式来防治岩爆。     

基于FLUENT的采空区瓦斯运移规律数值模拟研究

为了研究采空区瓦斯运移规律,以汪家寨煤矿P41104综放工作面采空区为原型,运用FLUENT软件进行建模,针对不同风速、遗煤升温及上隅角瓦斯浓度超限3类情况进行模拟研究,结果表明：通风条件下对采空区浅部瓦斯浓度场有较大影响,但随着走向和倾向距离增大,通风对采空区瓦斯浓度场的影响非常小;采空区出现遗煤氧化升温现象后,高温热源周围的瓦斯浓度随着温度的升高而升高,但升高幅度较小,并且高温热源对整个采空区温度场的影响较小;高位钻孔抽采瓦斯可以有效解决上隅角瓦斯浓度超限的问题。     

Numerical simulation of caved goaf behaviour in longwall workings

Modifications of the Chamber of Mines formula, which defines stress-strain behaviour of fills, were attempted to suit caved goaf material behaviour. The constants of this formula were varied to run 2-D displacement discontinuity type boundary element models. This variation was carried out by trial and error to improve the stress distribution over the goaf as per available field experience. It was seen that the constants in the formula must be varied across the goaf in order to obtain realistic normal stress distributions. Final values of these constants are recommended for different cover depths and seam thicknesses.     

移动式液态二氧化碳储气罐释放装置的应用

利用液态二氧化碳储气罐,将液态二氧化碳运至井下防火地点,并对火区进行释放,利用液态二氧化碳释放过程中汽化吸收大量的热对火区进行降温,同时利用二氧化碳惰性气体的特性抑制火区自燃。