基于流场模拟的综放面自燃危险区域划分及预测

通过对采空区渗流场的数值模拟,得到采空区渗流速度及氧气体积分数的分布.结合实验测得的煤自燃发火期和自燃临界参数,对采空区"三带"进行划分,并得到了采空区不自燃的工作面最小推进度.该方法计算量比模拟采空区煤自燃全过程少得多,预测精度却能够满足实际防灭火需要.     

采空区自燃“三带”分布规律及影响因素分析

准确掌握采空区“三带”分规律对防灭火工作非常重要。本文归纳了采空区“三带”划分的四种类型,并对采空区“三带”分布状况进行分析、划分。结果表明采空区“三带”分布状况不仅与浮煤厚度、漏风强度、氧浓度有关,浮煤的散热量及采空区瓦斯浓度对此也有着重要影响。采空区“三带”分布状况应根据浮煤厚度与其自燃临界厚度的相对大小分类划分。     

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。     

综放采空区抽放条件下自燃"三带"分布规律

主要从抽放条件下综放采空区的特点出发,对综放采空区抽放条件下的自燃危险区域进行划分。利用大型煤自然发火实验台,对铜川下石节煤样自燃特性参数(耗氧速度、放热强度和煤层最短自然发火期)进行了实验测定,为抽放条件下综放采空区渗流场的数学模拟提供了基础数据;建立了抽放条件下采空区渗流、氧化和扩散的数学模型,并利用数值模拟对该模型进行求解,得到了抽放条件下综放采空区内的氧浓度分布和漏风强度变化规律;利用数值模拟得到的氧浓度和漏风强度分布结果,结合自燃特性参数,对抽放条件下自燃"三带"进行划分,确定了综放工作面的极限推进速度,为高瓦斯矿井采空区早期自然发火预测及火区治理提供依据。     

综放工作面采空区自燃环境数值仿真研究

为了研究综放工作面采空区"三带"分布规律,以渗流力学、计算流体力学理论为基础,建立三维数学物理模型。以孔庄煤矿7354综放工作面为例,进行综放工作面采空区自燃环境数值仿真研究。研究表明,综放采空区模拟得到的速度场、浓度场和三带划分与现场情况基本符合,论证了仿真技术技术的可行性和有效性。通过比较采取堵漏技术、抽放技术前后三带分布情况,为制定合理高效的自燃防治技术提供了有力的理论支撑。     

采空区遗煤自燃带确定及风流场数值模拟

对采空区遗煤状态进行实测与分析 ,并采用有限元数值模拟方法求解综采放顶煤工作面采空区遗煤内的风流运动规律的二维非线性渗流方程 ,从而较为有效地反映出采空区遗煤中风流压力和速度分布情况 ,结合实例 ,给出采空区内自燃发火影响带与工作面供风风量的关系     

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。     

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.     

综采放顶煤工作面采空区自燃区的划分

依据采煤工作面上覆岩层采动裂隙分布的“0”形圈及实际观测，把综采放顶煤工作面采空区的自燃分为易自燃区、自燃区、不自燃I和不自燃Ⅱ区，客观地反映了综采放顶煤工作面采空区自燃，对煤层自燃的防治有重要的意义。     

综放面自燃危险区域及最小推进速度的确定

通过实验测定煤的自燃特性参数；由现场观测和理论分析确定综放面采空区浮煤、漏风和氧浓度的分布情况，然后根据实际条件下浮煤自燃的极限参数，将采空区划分为窒熄带、氧化升温带和散热带；最后根据综放面实际推进速度和最短自然发火期判定出采空区自燃危险区域，并确定出保障综放面安全的最小推进速度。     

Dimensionless model to determine spontaneous combustion danger zone in the longwall gob

According to spontaneous combustion propensity,the longwall gob is divided into three zones,including heat dissipation zone,self-heating zone and the choking zone.Only in the self-heating zone can temperature of coal rise due to oxidation.Studying the distribution of the “Three Zones” in gob is important for predicting and preventing spontaneous combustion in coalmine.In normal mining operations,temperature of coal is roughly constant.The process of mass transfer in the gob is considered to be steady.Based on mass conservation,gas species conservation,darcy' s law,Ficks law of diffusion and coal oxidation 1-grade reaction rule,governing equation for air leakage intensity and species concentration are deduced.With critical value of coal spontaneous combustion and the size of longwall workface as basic dimension,a dimensionless steady coupled model of air flow diffusion and chemical reaction in loose coal of Fully Mechanized Top-Coal Caving Mining Workface (FMTCCMW) is setup.By solving the model numerically,regulation of three zones' distribution and spontaneous combustion in the gob can be obtained.The results can be easily popularized to prediction of spontaneous combustion in other coalmines' longwall gob.     

基于活化能指标的煤的自然发火期研究

针对中国现行的煤自然发火期确立方法存在的不足，运用热重分析仪器对不同煤样从常温到燃点之间的氧化热解过程进行了实验研究。运用不同动力学机制模型雨数分别对热重分析数据进行了处理和相关性分析，结果表明煤炭氧化热解过程符合一级化学反应动力学机制，据此求出活化能和自然发火期，得出了利用活化能指标可以确定自然发火期的结论。     

放顶煤开采采空区自然发火数值模拟的应用研究

本文针对新峪矿5112工作面的特征,根据采空区内的气体质量守恒和浮煤与气体的能量守恒利用数学方法建立采空区内流场方程、氧浓度场方程和温度场方程,并根据采空区的实际状况设定相应的边界条件,得到采空区内的温度分布,从而预测在不同的条件下预测采空区内自然发火状况.结果表明,该煤层注入阻化剂后采空区煤自然发火危险性均有大幅度降...     

巷道煤体温度探测仪的开发与应用

在煤矿巷道防灭火工作中,由巷道松散煤体的蓄热散热环境、漏风动力和强度以及松散煤体内氧气分布的共同作用,在巷道变形与起伏带、巷道交叉应力集中区等地点煤柱内常出现高温,极易引发煤自燃火灾。测量煤自燃温度的主要目的是为了定位煤炭自燃高温区域。探测煤炭自燃温度(≥100℃)一直是煤矿安全生产过程中的重大难题之一。基于单片机技术,开发研制了一种新型巷道煤体温度探测仪,并以某煤矿为试点进行了现场应用,对巷道煤体温度信息进行了采集,得到了煤体温度的实时数据和变化发展趋势,即巷道煤体一定深度范围内,温度有不同程度的升降,具有波动性。煤壁内高温点距煤壁距离一般都在1~2 m左右,大于2 m以后煤体内温度趋于稳定。经现场试验验证,此仪器操作简便,测试温度准确稳定,能够较好的反映煤壁内部的温度数据。     

煤自燃性的红外光谱研究

煤自燃主要受煤结构和环境因素影响.在确定的粒度与外界条件下,可通过分析煤结构来判断其自燃倾向性.文中根据神府煤及其预氧化产物的红外光谱特征,说明煤的氧化是从一些氧化活性基团开始,且活性基团含量越大越易自燃;提出了通过红外光谱及其差谱分析,对比不同煤种中氧化活性基团的相对含量而预测煤自然发火期的方法;通过对灵武、大柳塔和焦坪煤进行红外光谱分析,得到了它们自燃倾向性的次序,并根据焦坪及大柳塔煤层的自然发火期,确定了灵武煤自然发火期的范围.研究结果与实验模拟及现场观测结果一致,说明用FTIR研究煤的自燃倾向性是可行的.     

煤自燃机理及预测理论研究进展

自17世纪英国人Dr.Plott提出黄铁矿导因学说以来，煤自燃机理研究取得了长足的进展。出现了多种学说。进入20世纪90年代，国内外学者又提出了一些更具体的学说。主要对煤自燃学说、自燃机理、自然发火期预测理论和煤层自燃危险区域判定理论等方面的国内外研究现状和取得的主要研究成果进行综述。并对煤自燃理论研究的不足及其发展方向进行了分析和讨论。     

神府煤田煤层自燃研究

根据对神府煤田休罗纪煤层自燃区的详细观察和分析,论述了煤层自燃的特征,确定了煤层自燃的时代,进一步讨论了煤层的自燃机理和最终自燃范围,认为本区煤层自燃主要受古地貌、古气候和低的煤变质程度以及惰质组的高含量等因素的影响,且惰质组是煤层自燃的关键和导火物质。煤层自燃是沿露头和垂直露头两个方向进行的,并最终因煤层上覆岩石垮落、塌陷堵塞了供氧通道而自行熄灭。煤层自燃区主要是沿古冲沟两侧成带状展布。这为生产上查明煤层自燃范围提供了理论和实际依据。