贺驼煤矿采空区自燃“三带”分布异常分析

为有效防治采空区煤炭自燃,对贺驼煤矿11102综放工作面采空区气体成分变化规律进行测定,并结合采空区煤炭自燃理论,确定出该工作面采空区自燃"三带"分布范围。在此基础上,利用Fluent软件分析了采空区进、回风侧自燃带异常分布的原因。结果表明,贺驼煤矿综放工作面进、回风隅角封堵,以及采空区预埋管路抽瓦斯是导致该现象的原因。     

下行通风的若干问题

本文着重讨论了回采工作面采用下行通风对粉尘、温度、瓦斯和火灾的影响。通过分析表明:下行通风可以降低工作面的粉尘浓度、温度及回风隅角的瓦斯浓度,有利于风流和瓦斯的混合;U型下行通风时,回风巷粉尘浓度、温度及瓦斯浓度增大,对机电设备管理不利,这些缺点可以通过改变通风方式而得到改善;下行通风可以减少采空区漏风,提高采空区瓦斯浓度,有利于抑制采空区煤炭自燃和进行采空区瓦斯抽放。     

铜川矿务局陈家山煤矿特大瓦斯爆炸事故的原因分析

引用矿压、煤炭自燃、采空区瓦斯流场、瓦斯爆炸等理论,对陈家山煤矿415采煤工作面发生的特大瓦斯事故的原因进行了分析,指出采空区煤炭自燃是瓦斯爆炸的引爆源;采空区深部积聚的大量瓦斯是爆炸的能量库;老顶回转垮落扰动采空区气体流动,使其达到爆炸浓度,气流经过煤炭自燃区域时,点燃了浓度在爆炸范围内的瓦斯,因而导致了特大瓦斯爆炸;煤炭自燃产生的局部瓦斯爆炸也可能导致瓦斯爆炸。     

二氧化碳-氮气协同防控采空区燃爆技术

煤矿瓦斯与自燃危害同时存在,很容易发生采空区遗煤自燃引爆瓦斯事故。基于CO_2和N_2的理化性质,主要考虑其密度差异及吸附解吸特性,提出了高位压注CO_2和低位压注N_2从而形成采空区遗煤包裹层的技术,该技术要点为:高位钻孔抽放瓦斯后改为注气钻孔,将二氧化碳通过钻孔压注自流到采空区并吸附在遗煤内;在进风隅角埋管向采空区低位注送氮气,为了提高氮气的扩散效果,在回风隅角埋管抽放瓦斯。技术在唐口煤矿6307工作面应用后,解决了煤矿瓦斯与火灾治理顾此失彼的问题。     

“U+L”型通风工作面瓦斯抽采对采空区自燃危险区域影响研究

为了掌握"U+L"型通风工作面自燃危险区域分布情况,更好地协调工作面瓦斯抽采与防灭火工作,采用现场试验的方式对典型工作面进行试验研究。试验在工作面采空区回风侧每隔30 m设置1个束管取样口和1个测温装置,各测点随着工作面的推进,连续测试采空区气体成分及温度数据;通过调整瓦斯抽采方式,测试采空区自燃危险区域分布情况。结果表明:"U+L"型通风配合瓦斯抽采能很好地解决工作面瓦斯超限问题,但会造成严重的采空区漏风;通过取消不合理的瓦斯抽采手段,能够保证工作面瓦斯抽采满足安全生产要求的同时明显缩小采空区自燃危险区域,降低采空区自然发火危险。     

大平煤矿3111回采面采空区注CO2抑制煤自燃应用研究

回采面采空区遗煤自燃发火易引发瓦斯爆炸等事故,威胁矿井安全生产.文章分析了二氧化碳防灭火机理,研究了采空区注液态二氧化碳装备的技术工艺和相关工况参数,并在大平煤矿3111回采面采空区现场进行了应用.结果表明,灌注液态二氧化碳后,采空区进风侧氧化自燃带宽度比未采用任何措施时减少了10 m,回风侧减少了19 m,煤炭自燃防...     

走向高位抽采巷抽采采空区瓦斯技术的应用与分析

为了解决综采工作面采空区瓦斯向回采空间和回风隅角涌出而造成的局部瓦斯积聚和超限问题,沿煤层顶板裂隙发育带施工走向高位抽采巷,对采空区瓦斯进行抽采。通过对走向高位抽采巷抽采采空区瓦斯效果和对回风流、回风隅角瓦斯浓度的影响分析,得出走向高位抽采巷末端进入采空区40 m左右时,抽采效果达到峰值,并基本稳定,解决了综采工作面生产期间回风流、回风隅角瓦斯治理难题,杜绝了瓦斯超限事故。     

注氮条件下不同抽采负压对采空区氧化宽度影响

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,现场进行采空区"三带"测试,并对测试数据进行分析.运用气体渗流理论通过FLUENT6.3模拟了注氮的同时改变高抽巷抽采负压情况下采空区瓦斯浓度场、漏风场、氧气浓度场.通过FLUENT模拟技术,观察高抽巷不同抽采负压与回风巷上隅角瓦斯浓度大小之间的关系,并建立这种关系的拟合方程,计算出回风巷上隅角瓦斯浓度不超限时的最低抽采负压.根据模拟的注氮条件下不同负压抽采时漏风场和氧浓度场等值线图绘制出采空区自燃"三带"的划分图.得到了不同抽采负压与自燃带宽度之间的关系,并将这种线性关系拟合成方程,从而确定了高抽巷抽采负压的最佳范围,既可以预防上隅角瓦斯超限,又防止了采空区遗煤自燃事故的发生.     

高位钻孔抽瓦斯与压注CO2防灭火一孔两用技术

采空区瓦斯与遗煤自然发火耦合极易诱发瓦斯爆炸。结合唐口煤矿现场条件,分析了煤层瓦斯涌出规律及采空区自然发火特性,采用高位钻孔抽采瓦斯及压注液态CO₂防治采空区煤自然发火一孔两用技术。结果表明:高位钻孔抽采瓦斯能使回风隅角和回风流的瓦斯浓度分别降低到0.05%~0.10%和0.10%~0.15%;监测束管CO平均浓度由原来的4.2×10^-6降低到1.8×10^-6,O₂浓度由原来的18.5%降低到11.5%,压注液态CO₂能有效杜绝采空区煤炭自燃;回风隅角未再出现瓦斯超限现象,上隅角对应采空区氧气浓度不高于5%,应用效果良好。     

Y型通风抽采条件下采空区自燃“三带”研究

文章以神磊煤业150202回采工作面为研究背景,通过现场实测对回采工作面沿空留巷Y型通风在回风侧插管抽采的条件下研究采空区自燃“三带”的分布规律,结果表明：Y型通风的采煤工作面采空区自燃“三带”分布规律与普通U型通风差异很大,尤其是在工作面回风侧采空区自燃“三带”分布产生明显的“拖尾”现象,在保证工作面瓦斯安全的前提下,应适当降低采空区瓦斯插管抽采的范围,以保证采空区自燃“三带”的稳定性。     

放顶煤采空区瓦斯源强度与自燃的关联性

研究了采空区瓦斯涌出与遗留煤自燃之间的内在耦合关联问题。通过运用G3软件对采空区非线性渗流-多组分气体-温度场和非均匀耗氧的数值模型的求解,量化给出采空区不同瓦斯涌出强度下各变量分布状态。计算结果表明：采空区瓦斯源涌出与工作面风压形成压力平衡,决定着工作面与采空区之间的风流交换和瓦斯涌出,影响变化近似呈一一对应的线性关系。瓦斯涌出强度越大,采空区氧浓度分布空间大大缩小,采空区自燃氧化带宽度与瓦斯涌出近似呈衰减变化。从自燃升温过程模拟得到,高强度瓦斯涌出能够抑制采空区自燃升温,延长了采空区自然发火期。模拟结果符合现场实际情况。研究指出高瓦斯易自燃矿井采空区瓦斯治理应与自燃防治相结合综合考虑。     

煤矿采空区自然发火多参数监测系统研究

提出采用气体分析法和测温法相结合来监测煤自燃特征信息的方法,针对采空区煤自燃特征信息特点,研发了采空区无线自组网温度监测系统,并集成煤自燃束管监测系统和安全监控系统系统,构成可对矿井采空区不同位置指标气体和温度同时实时监测的新型煤矿采空区自然发火多参数监测系统。重点在监测方法、系统集成、关键单元的设计和监测方案等方面进行了研究,该系统的研究对于早期发现矿井采空区浮煤自燃隐患,判断自燃危险程度,确定自燃危险区域提供可靠依据。     

采空区瓦斯与煤自燃共生灾害的实测分析与研究

为有效防治高瓦斯、易自燃煤层综采工作面采空区瓦斯与煤自燃共生灾害,以111811综采面为背景,通过现场实测和数值分析,研究得出了采空区瓦斯浓度和自燃氧化气体浓度的分布规律。现场实际应用注氮防灭火效果良好,有效抑制了煤炭自燃,消除了瓦斯与煤自燃共生致灾的可能性,保障了安全开采。     

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。     

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。     

采空区气体微流动场模拟研究

为分析在短期内消除采空区自燃火灾气体对工作面影响,进而确定抽放参数,针对霍州煤电集团回坡底煤矿采空区局部自燃火源点的火灾情况,提出了用地面钻孔抽放采空区自燃火灾气体,使其避免流向工作面的方法。通过XK型煤自然发火试验台及XKS程序升温试验台进行了试验分析,推出煤自燃表面分子结构模型。以多孔介质流体动力学以及能量守恒定律为理论基础,以陶粒为相似模拟材料对采空区气体微流动进行了多孔介质相似模拟以及数值模拟研究。结果表明,示踪气体从工作面流入采空区,最终在采空区深部聚集,且在射流惯性作用下,进风侧聚集明显,回风侧因为卷吸作用,气体浓度较低。     

采空区自然发火标志性气体在线监测技术应用

为解决采空区自然发火预测预报在准确性、及时性方面存在的问题,通过5种氧气浓度（21%、18%、15%、12%、9%）的煤自然发火程序升温实验,确定了自然发火标志性气体,并利用在线监测系统实时监测采空区标志性气体变化情况,实现了煤自燃的自动预警。根据观测结果,还可以自动得出采空区自燃“三带”变化规律,有助于确保煤矿防灭火工作的安全高效实施。     

采煤工作面采空区自然发火综合防治技术

为解决采煤工作面回采过程中采空区出现自然发火隐患,通过现场取煤样实验,确定煤自燃特性参数,并且确定以CO、C 2H 4气体为现场煤自燃标志性气体。分析了在高抽巷未及时垮落影响下的采空区煤自燃诱因及自燃征兆凸显过程,现场采用了以堵漏、降温、高抽巷降压控氧为主要手段的协同防控技术。对高抽巷内气样进行检测结果表明,回采工作面采空区的CO浓度得到了有效控制,确保了采煤工作面的安全回采。     

浅埋深高瓦斯工作面瓦斯抽放对采空区自燃“三带”的影响研究

以五虎山煤矿010908工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测等手段对浅埋深高瓦斯工作面瓦斯抽放对采空区自燃"三带"影响进行研究。研究结果表明:当瓦斯绝对涌出量与采空区漏风量处于均衡状态时,此时瓦斯对煤自燃将出现明显的耦合影响;当采空区漏风量小于瓦斯绝对涌出量时,采空区遗煤自燃将受到阻碍;与之相反,当漏风量大于瓦斯涌出量时,采空区遗煤自燃受瓦斯涌出量的影响较小;高位钻孔与工作面距离越远,采空区内部的漏风路径也越长,采空区氧化带、窒息带所处的区域越向采空区深部扩大,但靠近工作面一侧的氧化带范围并没有出现明显变化。