浅埋煤层综采工作面采空区自燃危险区域判定技术

为了解决浅埋煤层大采高综采面漏风严重,采空区自燃危险区域范围难以判定的问题。以柠条塔煤矿N1201综采面为例,采用采动裂隙相似模拟实验、SF6气体漏风通道检测技术、采空区两道预埋束管监测技术以及Fluent数值模拟等多种监测和应用手段,综合分析浅埋煤层大采高综采面采空区自燃危险区域。研究结果认为综采面因漏风严重,采空区距离工作面5~500m以深的采空区均属于自燃危险区域范围,尤其是2个顺槽的自燃危险性更大;同时也证明了采用多种监测技术相结合的方法判定浅埋煤层综采面采空区自燃危险区域范围的正确性。     

典型整合矿井煤自燃标志气体判定

针对马营煤矿开采区内被原小煤矿破坏的区块数量多,漏风严重等典型整合矿井出现的问题,选取9号煤层煤样进行了煤自然发火气体产物模拟试验,分析了CO、烯烃、烷烃、炔烃的产生规律,进行了煤自燃预测预报技术研究。结果表明:CO出现在61℃左右,预测的温度范围在61~175℃;C2H4出现在165℃左右,标志着煤进入加速氧化阶段;C3H6出现在216℃左右,标志着煤进入激烈氧化阶段;C2H2产生在486℃左右,表明煤已出现明火或阴燃,采取措施时须谨慎。φ(C2H4)/φ(C2H6)可以作为预测煤自然发火进程的标志气体,φ(C3H8)/φ(C2H6)可以作为辅助标志。     

浅埋薄基岩厚煤层采空区自燃“三带”的划分

通过在采空区取样观测,获得了采空区内进、回风侧不同测点的氧浓度分布、漏风强度等参数,依据"三带"划分方法对浅埋薄基岩厚煤层采空区自燃"三带"进行了划分,确定了极限推进速度。结果表明:采空区内随着距工作面距离的加大,氧浓度呈递减趋势,在距离工作面相同距离的位置,进风侧的氧浓度一般大于回风侧的氧浓度。漏风强度随着距工作面距离的增加而呈递减趋势,在工作面附近漏风强度很大,最大值达319.75×10-3cm3/(cm2.s),在距工作面相同距离的位置,进风侧漏风强度要大于回风侧漏风强度。采空区氧化升温带主要分布在进风侧距离工作面10～132 m以及回风侧距离工作面6～58 m的范围。     

整合矿井密闭墙启封技术研究及实践

针对马营煤矿作为典型整合矿井,小窑破坏区数量多,有一条与整合前原南运输巷相连的14号密闭巷道,在9103工作面回风巷掘进过程中,绕行通过14号密闭墙的问题,提出了为确保巷内带式输送机的安装,必须将9103工作面回风巷拉直,对14号密闭墙进行内拓处理.在分析14号密闭墙所处环境的基础上,制定了启封总体思路,然后按照排放有害气体、预先用罗克休材料充填密闭墙、用马丽散加固巷道、砌密闭墙等程序进行了密闭墙的启封和重新砌筑.结果表明:启封思路正确,罗克休材料能快速固化充填巷道,马丽散能使松散破碎煤岩体粘结成一体,提高围岩支撑力,确保密闭效果.     

资源整合矿井小煤矿采空区火区探测技术

针对马营煤矿东部4号煤层小煤矿采空区遗煤自燃问题,利用同位素测氡法对采空区进行火区探测,查明共有13个火区,总面积约为27 513 m2,并确定了火区的方位及发展趋势.探测结果与前期普查结果比较吻合,验证了测氡法应用于马营煤矿东部井田火区区域探测的可行性,同位素测氡法探测结果为制定小煤矿采空区火区治理技术方案及措施提供了技术依据.     

西部矿区土地损毁评价及农光互补修复技术研究

针对目前我国西部矿区土地损毁严重、矿区环境恶化的问题,提出从土地挖损、开采沉陷、堆渣自燃及重金属污染四个方面对矿区土地损毁程度进行评价分级的方法;在矿区土地损毁评价分级的基础上,结合目前新能源建设日新月异的发展势头,建立了矿区环境EBP互补修复技术体系,即在工程治理(engineering)措施的基础上,引入生物措施(biological measure)和光伏发电(photovoltaic power)技术,对损毁的矿区环境进行综合治理,对土地进行合理利用,实现矿区恢复治理与新能源产业的协调发展。     

浅埋藏煤层火区下开采均压防灭火技术研究

为了解决元宝湾煤矿浅埋藏煤层火区下开采采空区自然发火有毒有害气体涌出和回风隅角低氧问题,提出了风机-风窗联合均压防灭火技术,测定6105工作面在额定风量1200m~3/min时的通风阻力约194~202Pa,采用2组4台2×45k W局部通风机(两用两备)向工作面供风,通过减小调节风窗面积来提高工作面压力。结果表明:6105工作面均压防灭火系统启动后,工作面风量为1220m~3/min时,通过风窗调节,地表至6105工作面的通风阻力降为0Pa,处于平衡状态,回风隅角CH_4,CO气体浓度均为0,O_2和CO_2气体均维持在安全浓度范围之内,证明均压系统起到了较好的效果。     

矸石山自燃危险性评价及治理技术

为简便快捷地评价矸石山的自燃危险性并实施有效的防治措施,以煤矸石的自燃倾向性、漏风供氧、聚热散热和外界条件为指标建立了矸石山自燃危险性评价指标体系,运用该指标体系对白家庄矿矸石山的自燃危险性进行了评价.结果表明,该矸石山自燃危险性高,为易自燃矸石山,采用红外热成像技术和钻孔测温相结合的方法对矸石山进行了火源探测,进而采取覆盖剥离、注浆灭火和注浆封堵相结合的措施对其进行治理.通过治理,矸石山内部温度从390℃降到80℃以下,达到了相关规范的要求.     

高瓦斯综放工作面采空区自燃危险区域分析

通过沿综放工作面全长埋管布点测定的方法,对采空区气体进行监测,得出下沟煤矿ZF4403工作面采空区氧气分布,并推算出采空区漏风强度和浮煤厚度;再结合采空区自燃危险区域判定理论和下沟煤矿ZF4403工作面煤样自然发火实验测定的煤自燃极限参数,确定ZF4403工作面采空区自燃危险区域和工作面最小安全推进速度,从而为高瓦斯综放工作面的防灭火工作提供科学依据。     

采空区煤体自燃温度场演变模拟试验研究

为研究工作面采空区遗煤自燃过程中温度场的演变规律,基于几何相似原则及煤自燃原理,研发了采空区温度场分布规律相似模拟试验装置,将现场采集的大块煤样进行破碎后,选择粒径≤30mm的混煤进行填充,设置热源和测点,模拟采空区煤自燃火源热传递过程,研究松散煤体内部温度场分布规律,热源温度对松散煤体热量传递规律的影响以及Y型通风采空区煤体温度场分布规律。试验结果表明:无对流条件下,热源向周围煤体的热量传递呈各向同性特征,随着热源温度的增加,热源在松散煤体内的热量传递能力以非线性的形式快速增加,增速越来越大;恒温热源周围某测点的温度与恒温热源的距离和时间的关系,在测点距离或加载时间小于抛物线对称轴数值时,符合二次函数关系,在测点距离或加载时间大于抛物线对称轴数值时,测点温度基本稳定;煤自燃过程中的高温点会以加速度方式向氧气富集区域迁移,受火风压吸风效果影响,火源上部区域迁移效果更加明显。