复杂沟通条件下遗煤自燃规律的数值模拟

为了解决复杂沟通条件下遗煤自燃的防治问题,应用数值模拟方法对放顶煤采空区遗煤自燃规律进行了研究.建立了放顶煤采空区遗煤自燃数学模型,并对复杂沟通条件下的放顶煤采空区遗煤自燃规律进行了数值模拟研究.在深部内部漏风边界有高氧浓度时,采空区自燃位置有两处,当考虑老空区内部瓦斯浓度很高和老空区耗氧情况,采空区自燃位置只有一处.只有注氮与阻化联合使用,才能避免放顶煤采空区遗煤自燃的发生.遗煤自燃发火期与工作面推进速度成正比关系,与工作面风量、遗煤氧化速度常数成反比关系.该研究对放顶煤采空区遗煤自燃的防治具有一定的指导意义.     

回采情况下采空区煤自燃温度场理论与数值分析

为了从理论基础上研究煤自燃基础参数对煤自燃的影响,通过建立动坐标系下采空区煤自燃数学模型来掌握工作面回采时采空区煤自燃的过程.该模型结合煤自燃极限参数计算方法和热传导理论,计算简化后的自燃数学一维模型解析解,利用一维数值计算,分析不同参数对采空区煤自燃的影响.研究结果表明:增大回采速度,可以有效地减低煤温;浮煤越厚,漏风速度越大,煤越易自燃;当遗煤放热量与温度成正比时,距离工作面越远的点其温度越高,且呈指数形式增加;当发热量为常数时,采空区距离工作面越远的点其温度越高,且呈线性形式增加;考虑到沿采空区的深部方向,氧气浓度逐渐降低,遗煤放热量随着深度增加而逐渐减少,该数值结果与实际结果较接近;由于采空区是一个立体几何空间,采空区温度场与氧气浓度场、速度场存在耦合作用,因此,有必要基于三维或二维数值模拟技术继续深入研究回采情况下采空区煤自燃.     

综放面采空区遗煤自燃危险区域判定方法的研究

根据大型煤自然发火实验测定的松散煤体放热强度和耗氧速率，通过测定采空区氧浓度分布状况，推断出采空区漏风强度分布规律。根据能量守恒原理，结合采空区实际的浮煤厚度、漏风强度和氧浓度的分布，提出了采空区遗煤自燃极限参数的计算方法，构建了煤自燃危险区域判定的必要条件，根据采空区氧化升温区的宽度和遗煤最短自然发火期，提出了能引起自烯的最小推进速度计算方法，从而构建自烯危险区域判定的充分条件，采用煤自然发火二维数学模型，推算出实际生产条件下采空区自燃危险区域的最短自然发火期。     

束管系统在采空区自燃规律研究中的应用

林南仓矿所采各煤层均属于自燃煤层.放顶煤开采采空区遗煤较多,加之漏风通道较多易造成采空区遗煤发生自燃.利用束管系统对1226采空区气体成分进行了测定分析,得出了该工作面采空区煤炭自燃的发火规律,为合理选择预防采空区煤炭自燃的措施提供了科学的理论依据.     

采空区遗煤自燃影响因素分析及风险评价

目的 为了预防采空区遗煤自燃火灾的发生。方法 通过文献查询、现场勘查、专家访谈确定煤自燃影响因素,选取20个因素构建煤自燃风险评价指标体系,考虑到评价方法具有很强的主观性,故采用决策试验与评价实验室法（DEMATEL）和层次分析法（AHP）进行耦合确定各项指标的综合权重,并分析各个指标对采空区遗煤自燃的影响大小,最终在山西焦煤东古城煤矿进行实例应用。结果 粒度孔隙率、煤的吸氧速率、煤层埋藏深度、工作面推进速度和最短自然发火期等五个因素对采空区煤自燃的影响较大;计算得出Z109综采工作面采空区自燃火灾安全性总得分为79.76。结论 自燃风险级别为Ⅱ级,容易发生遗煤自燃,评价结果与实际情况相符,为东古城煤矿进行防灭火工作提供了理论依据。     

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...     

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。     

煤自燃过程中极限参数的研究

煤自燃过程是煤氧化产热和环境散热之间平衡关系的变化过程，通过对煤自燃过程的热平衡关系进行分析，导出了煤体氧化蓄热升温的必要条件的数学表达式，在此基础上，研究得出了上限漏风强度、上限煤体粒度、下限氧含量和下限煤体厚度4个煤自燃过程的重要极限参数，研究结果表明，任何一种煤在氧化蓄热过程中，只有同时满足煤体的漏风强度小于该煤体的下限漏风强度，煤体粒度小于其上限煤体粒度，煤体中的氧含量大于其下限氧含量，以及煤体厚度大于其上限煤体厚度，才有可能引起自燃，这一研究结果为进一步完善煤自燃理论以及研究新型自燃防治技术提供了必要的理论基础。     

基于分形理论的采空区遗煤孔隙率研究

自燃是煤矿的主要灾害,采空区自燃直接影响到回采工作面的生产,甚至能够造成严重的恶性事故。遗煤的存在是造成采空区自燃的根源,采空区内遗煤属于颗粒堆积型多孔介质范畴。由于遗煤颗粒形状相似但粒径大小差别巨大,具有分形特征。本文基于分形理论建立了采空区遗煤的粒径质量分布分形维数模型,并从实际的采空区内取煤样进行筛分对粒径分布特征进行了分析,通过分析计算得出六合煤矿和阜生煤矿的分形维数分别为2.2596和2.0554。分析影响煤自燃的孔隙主要是外部孔隙,对筛分出来的不同粒径的煤进行了外部孔隙率的测定,结合粒径分布的分形维数,对采空区遗煤的孔隙率进行了分析。通过研究粒径分布分形维数来分析采空区内的孔隙率分布,为采空区内孔隙率的研究提供了一个新思路。     

芦岭矿采空区煤炭自燃发火与开采技术关系的试验研究

采用了包括多点热电偶测定采空区遗煤温度、应用六氟化硫气体示踪和测定漏风压差等综合技术手段研究分析了漏风分布规律。结果发现,遗煤温度变化受漏风温度和漏风强度影响较大;停采线漏风的量及漏风时间受主要进、回风道的布置以及采掘接替安排的影响。由于采用无煤柱开采技术,三个相邻阶段的采空区之间连通,存在漏风,最后又从开采技术上提出了防火措施。     

分阶段放顶煤对采空区漏风控制作用

为预防采空区自然发火和摆脱工作面相邻破坏区火灾威胁,借助数值模拟手段,充分对比分析全断面放顶煤和分阶段放顶煤对采空区氧化带和漏风矢量的影响规律.研究结果表明:分阶段放顶煤技术能够显著降低采空区漏风速度,能够明显改变漏风方向,降低向采空区回风侧的漏风,可以使上端部自燃氧化带范围降低为原来的1/3左右.各项指标优势明显,充分论证说明分阶段放顶煤对采空区漏风的控制作用和工作面回采期间安全穿越巷道附近老火区具有重要作用和意义.     

地温对煤炭自燃的影响

通过分析地温与煤氧化放热性、漏风供氧条件及蓄热条件的关系,探讨了地温对煤炭自燃的影响,得出随着地温的上升,煤自燃性增强,煤自燃危险程度增加的结论。     

地温对煤炭自燃的影响

通过分析地温与煤氧化放热性、漏风供氧条件及蓄热条件的关系，探讨了地温对煤炭自燃的影响，得出随着地温的上升，煤自燃性增强，煤自燃危险程度增加的结论。     

采空区注氮防灭火参数研究

根据传热学和化学动力学理论,推导出采空区下限氧浓度和氧化带宽度的计算方法,并分析了煤自燃与氧浓度、氧化带宽度与漏风强度的关系.在此基础上,对采空区注氮后相关参数的变化规律进行了定量研究.根据理论推导,确定出防治采空区浮煤自燃的最佳注氮参数,为采空区注氮后自燃火灾的预测及防治提供了理论依据.参4.     

浅埋深煤层工作面回风隅角低氧防治技术研究

针对串草圪旦煤矿6102综采工作面在回采过程中发生的低氧现象,通过研究工作面上的低氧特点和规律,分析浅埋深易自燃煤层工作面回风隅角出现低氧现象的具体原因,即采空区遗煤氧化、采空区漏风以及大气压力变化等造成的工作面回风隅角的氧气浓度较低。通过均压通风和监控监测的方法对回风隅角氧气浓度低的问题进行优化处理,保证含氧量处在正常水平,从而使得采煤过程的安全性和高效性得到保障。     

煤自燃的热量积聚过程及影响因素分析

煤氧化产生的热量在一定蓄热环境下被积聚起来，当积聚的热量能够满足煤自燃发展的需要时，媒体温度不断上升，最终导致自燃。热量的积聚在煤自燃过程中起着关键的作用。根据热力学、传热学理论，推导出煤自燃的热量传递方程及媒体升温的必要条件，分析了煤自燃的热量积聚过程及温度、浮煤厚度、空隙率、漏风强度对媒体蓄热升温的影响。     

煤自燃指标气体及极限参数实验研究

为了掌握王洼二矿煤自然发火特征,采用西科大XKIII型煤自然发火实验台对1.5t煤进行了煤自燃全过程模拟实验,测试出该矿开采煤样实验发火期为25天,掌握了自燃过程中温度的变化及对应气体的变化规律,测算了开采煤层煤样的最小浮煤厚度、下限氧浓度、上限漏风强度等极限参数,为该矿煤自燃灾害的预防提供了依据。     

采空区瓦斯抽采与煤自燃共生灾害特征实验研究

针对高瓦斯易自燃矿井采空区瓦斯与煤自燃共生灾害问题,研究了瓦斯抽采与煤自燃共生灾害特征及致灾机理,采用程序升温实验的方法,分析了漏风量供氧对煤自燃氧化的影响规律,在某矿S1工作面进行了现场监测实验,得出了瓦斯抽采条件下采空区CH_4体积分数、O_2体积分数及温度的影响规律。研究结果表明:随着温度和漏风量的增加,CH_4浓度逐渐增加,O_2浓度逐渐降低,CO的出现温度为110～130℃,在温度大于300℃时解吸量呈现出指数增长趋势;随着采空区深度的增加,CH_4浓度呈现出浅部增加较大深部趋于稳定的趋势,O_2从20.8%逐渐减小到7.7%,温度从22.3℃逐渐升高到24.3℃;划分了瓦斯抽采采空区"三带"分布,工作面散热带宽度为85 m,氧化带为85～210 m,窒息带为210 m以后,其中氧化带宽度增加是非瓦斯抽采采空区的2倍以上。研究成果对瓦斯与煤自燃共生灾害的防治提供理论支撑。     

深井伪俯斜综放采空区漏风规律数值模拟

随着矿井开采深度增加,开采强度越来越大,地温的升高,带来了系列的灾害现象.本文分析了深井伪俯斜综放采空区自燃防治的难点,研究厚煤层伪俯斜综放采空区的漏风特征,对山东星村煤矿103综放面采空区进行现场观测,建立了采空区漏风数学模型和自然发火预测模型,对其漏风规律进行数值模拟,确定了103工作面的合理供风量,使得工作面和进风端头的压力和采空区高差产生的自然压力大致均衡,有效减少和控制向采空区的漏风,防止了采空区浮煤自燃.     

高抽巷抽采负压对采空区漏风及自燃带的影响

为防止遗煤自燃,结合山西某矿9101工作面实际,在抽采负压分别为0、8、12、160、20、24 k Pa时,利用计算流体力学软件Fluent,进行数值模拟。结果表明:不同抽采负压对采空区的漏风流场分布及采空区的漏风量均有显著影响。在回风侧采空区其受到高抽巷的影响比进风侧采空区大,导致工作面漏风风速在回风侧差别较大;不同抽采负压条件下采空区自燃带宽度均为中部>进风巷侧>回风巷侧。抽采负压为12 k Pa时,采空区自燃带宽度平均值为87 m,为自燃带宽度曲线的"凹点"。12 k Pa为临界点,临界点之前抽采瓦斯纯量增速较快,临界点之后抽采瓦斯纯量增速缓慢。综合考虑高抽巷抽采瓦斯纯量和采空区自燃带宽度,9101工作面高抽巷抽采负压确定为12 k Pa左右。