杉木树矿S3012工作面采空区自燃发火规律研究

研究采空区自燃发火规律对矿井火灾防治意义重大。对杉木树矿S3012工作面煤样进行工业分析并测试得出,CO和C_2H_4可做为该煤层自燃发火的标志性气体。收集现场监测数据并计算采空区自燃三带分布,与模拟理想条件下自燃三带分布相比较,发现保持严格密闭减少漏风有利于防治采空区自燃发火。根据采空区自燃发火的规律,确定出合理的工作面推进速度为6. 15 m/d,结合现场实际情况提出有效的防灭火措施。     

浅埋煤层综放采空区自燃“三带”与压力横三区关系

根据不连沟煤矿F6102面开采强度大、煤层自燃倾向等级高,研究其采空区自燃"三带"的分布规律,并结合顶板失稳特征分析二者之间的关系。采用束管监测采空区气体分布,得出了采空区自燃"三带"的分布规律。根据矿压观测与关键层理论分析,分析了顶板破断形成的结构及失稳形式,采用RFPA2D模拟了采空区底板支承压力分布规律,划分了采空区压力横三区;分析了各区渗流特点,通过对比发现浅埋采空区自燃"三带"与压力横三区有较好的对应关系。     

姚桥矿7271工作面CO2惰化技术参数优化

针对姚桥矿7271工作面俯采开采防灭火的问题,采用二氧化碳惰性气体防灭火方法,建立以注气管道参数、开采技术参数和惰气物理参数相结合的采空区注二氧化碳影响因素指标体系。采用FLUENT数值模拟方法研究不同注气深度、不同注气量对采空区二氧化碳流场的分布影响情况,通过分等级模拟实验确定适于姚桥7271工作面的注气参数范围;进行参数间对比试验,研究了注入深度、注入量对惰化效果的影响,取得7271工作面最优的二氧化碳防灭火惰化工艺参数。实验表明,采空区惰化后氧化带宽度减少56 m,窒息带宽度增加29 m。     

浅埋综放采空区自燃“三带”的分布规律的实测与数值模拟研究

通过在综放工作面采空区埋设固定束管采样探头,分析采空区内气体随工作面推进过程中的变化。根据实测O2浓度的变化确定不连沟煤矿F6201面采空区遗煤自燃氧化"三带"的分布规律,并利用FLUENT软件建立了采空区气体渗流物理模型,模拟采空区O2浓度的变化,得出了采空区自燃"三带"的分布规律。研究表明:与普通综放面相比,浅埋综放采空区氧化带靠近煤壁、范围小,且随着风量的增加氧化带范围增大。根据采空区氧化带分布确定注氮步距为30 m,取得较好的防灭火效果。     

深部跨大巷超长回采工作面综合防灭火技术研究

姚桥煤矿7271工作面在-800 m左右深度下开采,因通风线路长、通风阻力大且横跨轨道大巷造成单一防灭火技术效率低下。借助预先埋设的管路测定自燃指标气体,分析自燃隐患分布规律以及在特殊开采条件下的自燃隐患致灾原因。根据先俯后仰的开采顺序制定防灭火技术措施,回采初期以坚持预防为主,采取小流量、长时间、间歇式压注CO_2,置换采空区氧气延长发火周期;深部开采过程中提前对大巷锚喷加固,每间隔10m构筑1组用三根单体做扇形支护的木垛,并利用罗克休等注浆材料实现快速密闭以减少采空区漏风;跨大巷回采期间以均压防灭火为主,将-850 m大巷与7271工作面之间压差由90 Pa降至35 Pa,极大提高了复杂条件下的综合防灭火技术保障能力。     

袁庄煤矿采空区自燃“三带”宽度的确定

介绍了袁庄煤矿Ⅳ624工作面采用预埋束管和温度传感器，测定采空区温度和气体成分变化规律，从而确定采空区自燃“三带”分布，得出工作面合理的回采速度，为制定有效的防灭火措施提供科学依据。     

注氮防火时采空区气体变化与"三带"分布状况的检测

在采煤工作面正常生产情况下 ,通过埋设在采空区的取样管道 ,对注氮前及注氮时气体定期取样 ,得出不同采空区深度的气样参数 ,结合采空区遗煤自燃氧化理论 ,进行定量定性分析 ,得出“三带”的分布情况 ,为综放工作面注氮防火参数的确定及注氮效果的检验提出了可靠的依据。     

注氮防炎时采空区气体变化与“三带”分布状况的检测

在采煤工作面正常生产情况下,通过埋设在采空区的取样管道,对注氮前及注氮时气体定期取样,得出不同采空区深度的气样参数,结合采空区遗煤自燃氧化理论,进行定量定性分析,得出“三带”的分布情况,为综放工作面注氮防火参数的确定及注氮效果的检验提出了可靠的依据。     

综放采空区注二氧化碳工艺优化数值模拟研究

为了研究综放工作面采空区注二氧化碳对采空区遗煤自燃的惰化情况,通过建立综放采空区渗流场几何模型,采用数值模拟方法,研究了注二氧化碳不同压注位置、不同压注流量时对采空区的惰化情况。结果表明:选择压注口位置为距离工作面60 m处、压注流量为750 m~3/h时,注二氧化碳对采空区惰化效果最好,该应用成果对二氧化碳防治煤自燃有一定的参考意义。     

综放采空区二氧化碳防灭火参数确定

为了实现快速惰化采空区抑制煤氧化而解决针对煤层自燃火灾的防灭火参数问题,采用数值试验方法,通过建立综放采空区注二氧化碳条件下渗流场和浓度场的三维模型,研究了注二氧化碳121不同位置、不同流量时综放采空区自燃"三带"的分布规律.结果表明:最佳注二氧化碳口位于进风顺槽距工作面约20m的采空区,注二氧化碳后氧化升温带最大宽度由进风侧移动到工作面中部,随注二氧化碳流量增加,采空区氧化升温带的最大宽度近似呈线性降低,据此提出了注二氧化碳最小流量的计算方法.该成果对煤层自燃火灾的防治具有一定的参考价值和指导意义.     

东滩矿14308综放面采空区三带实测分析

针对东滩矿14308综放工作面采空区自燃严重的问题,采用打钻的方式对采空区进行气体监测,定期取样,用色谱分析仪分析采空区气体成分及浓度,采用三次样条插值的方法,按氧气浓度确定“三带”的具体范围,得出氧化“三带”的分布,为综放工作面防灭火措施的确定提供可靠依据。     

利民煤矿采空区自燃"三带"划分现场试验

采空区自燃"三带"划分是预防自然发火的基础工作,在利民煤矿Ⅱ011602工作面回风巷敷设束管(2个测点)监测采空区气体变化,采用氧浓度指标获得了采空区自燃"三带"范围,散热带:0～23 m,氧化带:23～110 m,窒息带:大于110 m。依据煤的最短自燃发火期和自燃"三带"范围,计算获得的工作面月最低推进速度为54 m。研究结果能够为制定采空区防灭火措施提供一定依据。     

注氮条件对采空区自燃“三带”的影响

 研究了采空区注氮参数与“三带”分布情况的关系,并利用研发的火源定位软件分析了注氮条件对采空区自燃“三带”的影响。结果表明,合理的注氮位置基本上位于散热带和氧化带交界处,但一般情况下,建议将注氮位置设到氧化带内。当注氮达到稳定后,可以发现氧气分布出现回缩并整体前移的现象,尤其是在进风侧氧化带范围大大减少的情况下,注氮效果比较明显。     

皖北煤电祁东煤矿无煤柱开采工作面采空区综合防灭火技术研究

针对无煤柱沿空留巷技术开放采空区后容易造成采空区漏风供氧,增加采空区遗煤自燃的问题,通过监测方法对沿空留巷侧采空区漏风情况进行测定,得出了采空区漏风分布规律。利用采空区遗煤分布情况,划分了采空区煤自燃防火危险区,提出了以堵漏风、灌浆及灌注化学材料为主,人工检查、在线监测和色谱分析"三位一体"预测预报手段为辅的综合防灭火技术。在皖北煤电祁东煤矿7_135工作面应用表明:沿空留巷侧采空区漏风范围为工作面上出口往留巷方向0～330 m,其中漏风强度最大的范围为230～330 m之间;使用综合防灭火技术后,7_135工作面两个危险区域沿空侧CO浓度均控制在15 ppm以下,为易自燃煤层无煤柱开采工作面安全开采提供保障。     

常村煤矿2106综放面采空区"三带"规律及自燃危险性研究

采空区"三带"分布及变化规律的研究,是综放面自燃预测的基础.通过对常村矿2106综放面的综合观测,得到采空区气体、温度的分布及其在工作面推进过程中的动态变化.根据观测数据及所采煤层自燃的极限参数和工作面的开采条件等,确定了采空区"三带"的范围,并结合常村矿煤的自然发火期,确定了工作面不发生自燃的最小推进度,据此可以对综放面采空区自燃危险性进行预测.图4,表1,参10.     

综放面间歇式开采注氮对采空区氧化自燃区域的影响研究

为解决杨村矿间歇式开采且工作面推进速度慢而导致采空区遗煤自然发火危险性大的问题,探讨了杨村矿采用注氮方式预防煤自燃的可行性,并采用数值模拟确定了杨村矿采空区注氮参数以及注氮后采空区自燃危险区域。结果表明:未注氮时杨村矿316工作面采空区氧化升温带在进风侧40~110 m范围内,回风侧在10~40 m范围内。采取注氮措施后采空区氧化升温带起始位置向工作面移动,氧化升温带终止位置向采空区浅部方向大幅移动,氧化升温带宽度显著减小,进风侧最大减少80%,回风侧最大减少27%.正常开采期间采空区的最佳注氮量为400 m~3/h,最佳注氮位置为进风侧采空区深度40 m处,注氮后采空区氧化升温带范围为25~73 m,宽度为48 m.在停采期间,采取在上下隅角建密闭墙的方式,在采空区内深度30 m处连续注入400m~3/h的氮气,可将氧化升温带宽度缩小到32 m,有效的抑制了采空区煤自燃。     

采空区注氮过程中自燃带范围与温度变化的数值模拟

为了在理论上分析注氮后采空区自燃环境和状态的变化情况,通过FLUENT软件求解包含多孔介质中动量、质量和热量传递关系的数学模型研究了注氮前后采空区自燃带范围的改变,以及降温范围和降温幅度.结果表明:自燃带分布在进回风侧呈不均匀对称分布,注氮后氧化带范围出现回缩前移,注氮口附近降温明显,降温幅度从注氮近点至远点依次降低,降温范围随着时间增加而扩大.研究结果表明注氮对采空区的降温存在一个时间上的延迟,现场施工应综合考虑多种客观因素对注氮起效时间进行预估.     

姚桥煤矿7013工作面撤架期间自燃隐患点防灭火技术的研究及应用

针对姚桥煤矿7013工作面撤架期间,工作面支架顶部易出现各类高冒点、裂隙、采空区遗煤等隐患点,若处理不到位易引发煤炭自燃。理论分析了撤架期间煤自燃影响因素为顶板松散煤体、采空区遗煤、采空区漏风和撤架速度慢等因素,提出了综合防灭火技术,包括上下隅角封堵技术、支架顶部压注防灭火材料技术、工作面稳定通风系统技术、快速撤架方案、定期向采空区注浆或注惰气。通过在姚桥煤矿7013工作面撤架期间应用普瑞特Ⅱ型防灭火材料,对工作面上下隅角、沿空侧及高冒点区域采取充填技术,工作面气体浓度降到了正常水平,保障了安全撤架工作以及采空区封闭后采空区防灭火安全。     

采空区自燃隔离墙与氮气联合防火技术

为防止下沟煤矿下分层ZF1801工作面采空区自然发火,现场监测工作面实际供风量1 026 m3/min时的氧气体积分数和漏风速度.并基于采空区自燃"三带"划分标准和数值模拟的方法,采用FLUENT软件研究下分层ZF1801工作面采空区自燃带变化规律,确定自燃带的范围,得到采空区自燃带的拟合曲线,提出"堵漏降氧-惰化置换"联合防灭火技术.研究结果表明:数值模拟的自燃"三带"变化规律与现场监测吻合较好,数值模拟可靠,其中氧化升温带在采空区进风侧为40～150 m,中部为35～130 m;下分层ZF1801采空区内布置风流隔离墙布置间距为50m时和注氮筛管之间间距保持在40m时,防灭火效果较好,其中使用风流隔离墙氧化升温带最大宽度由110 m缩减至80 m,使用筛管注氮氧化升温带最大宽度由110 m缩减至25 m;现场应用风流隔离墙和筛管注氮相结合的防灭火后下分层采空区回顺侧束管CO体积分数由476×10~(-6)降至32×10~(-6),上隅角CO体积分数由300×10~(-6)降至11×10~(-6).上分层采空区,运顺侧上方采空区内的CO体积分数由700×10~(-6)降至37×10~(-6),回顺侧由528×10~(-6)降至19×10~(-6),治理效果显著.     

大采高长工作面采空区煤炭自燃"三带"划分及注氮效果研究

以某煤矿厚煤层长距离工作面采空区实际情况为背景,采用现场实测法监测采空区不同范围O_2、CO、CO_2及C_nH_m(烷烯烃类)等气体浓度,通过整理分析得到采空区不同深度范围上述各类参数的变化规律,并研究得到采空区遗煤"三带"范围。在此基础上,利用数值模拟软件对采空区注N_2效果进行模拟分析,得出在注N_2口附近及采空区深部注N_2效果明显,通过对不同深度位置设置注N_2口的模拟,得到最佳注N_2口距离工作面10～20 m。