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。     

采空区注二氧化碳防治煤炭自燃应用研究

为预防姚桥煤矿7271工作面遗煤自燃并为其它工作面防火工作提供参考,通过向采空区压注二氧化碳并利用束管监测系统进行气体浓度监测,得到压注后的采空区二氧化碳分布情况和自燃三带分布情况。整理并分析数据后得出:压注后的二氧化碳从注入口扩散蔓延至回风隅角附近,能有效覆盖采空区;压注后自燃三带中氧化带宽度为23 m。综合分析得出,对7271工作面采空区压注二氧化碳气体可以有效防治遗煤自燃。     

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.     

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。     

红庙矿综放面防灭火合理注氮参数

针对红庙矿五区5-2S综放工作面采空区防灭火合理注氮参数确定的问题,采用现场实测、实验室实验以及计算机模拟相结合的方法,数值模拟研究了不同注氮量、不同注氮位置、不同注氮时间对综放面采空区自燃"三带"分布的影响规律.结果表明:随注氮量的增加,采空区自燃氧化带的最大宽度逐渐减小,红庙矿五区5-2S综放工作面合理的注氮量应该为660～800 m3/h;合理的注氮位置为距工作面运顺侧采空区后方10～30 m;每天的累计注氮时间不超过15 h.红庙矿五区5-2S综放工作面在实际生产过程中采用了上述注氮参数,取得了很好的防灭火效果,有效地预防了采空区自燃的发生,保障了工作面的安全生产.本研究对煤矿防灭火具有一定的指导意义.     

延长油田特低渗透浅层油藏注CO_2提高采收率技术研究

针对延长油田特低渗透浅层油藏储层物性差、破裂压力低、注水开发效果差等开发难点,为探讨注二氧化碳提高采收率的可行性,利用复配原油通过室内实验研究了地层条件下溶解不同含量CO2对原油高压物性的影响,并通过数值模拟技术对注气量、注入速度、注入方式、段塞大小及气液比等注气参数进行了优化.结果表明:CO2能很好地改善原油性质,CO2溶解能力强,能有效增加地层弹性能量,降低原油黏度;但是注气参数对最终采收率影响较大,气水交替注入方式优于连续注气开发,最优注气量为0.3PV,最佳注气速度为8 103m3/d.采用变气液比的方式开采,可以缩短投资回收期.该研究结果对延长油田特低渗油藏及类似油田的注气高效开发具有一定的指导作用.     

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...     

采空区煤自燃机理及其防治技术研究现状

针对煤矿机械化水平提高,开采速度加快,引起采空区遗煤增多和面积扩大,使得采空区煤炭自燃隐患更加突出,大面积采空区煤炭自然发火率高、火灾危害大,对其成因和灭火技术的研究有助于最大限度的降低大面积采空区煤炭自燃火灾的危害程度.通过分析国内外学者对煤自燃机理的不同说法,提出了煤自燃过程的3个阶段,即准备阶段、氧化阶段和自燃段,指出煤体要发生自燃必须具备4个条件:根据对煤炭自燃机理的研究,将防治技术措施按其作用机理可分为:灌浆防灭火、均压防灭火、阻化剂防灭火、惰气防灭火等4类.     

“两进一回”复杂采场采空区注氮防灭火模拟

为研究偏"W"型"两进一回"通风方式下瓦斯和氧气浓度分布规律及采空区注氮防灭火技术,建立了偏"W"型通风方式下存有遗留巷道采场的三维物理模型.在将采空区孔隙度设置为非均匀连续分布的条件下,运用Fluent软件对采空区压力场、速度场及瓦斯抽采情况进行了数值模拟,并且模拟分析了不同注氮量不同注氮口位置采空区惰化效果.研究结果表明:工作面两端压差和漏风规律及采空区瓦斯和氧气浓度分布规律与现场实测结果相接近;随着瓦斯抽采强度增大,采空区最高瓦斯浓度减小,氧化带宽度在皮带巷侧有缩小趋势,在轨道巷侧有增大趋势;段王煤矿150405工作面最合适的注氮量约为1 140 m3/h,其最佳注氮位置距工作面40 m左右.     

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。     

矿井热源分析及井巷风流温度计算应用

为解决煤炭开采深度的增加与深层煤炭开采带来的高温热害问题,采用对不同类型巷道进行计算分析的方法,结合大屯煤电姚桥煤矿的实际情况对井巷风流温度进行计算,对大屯煤电姚桥煤矿矿井温度进行研究.结果表明:利用这种算法计算得到大屯煤电姚桥煤矿矿井的温度与实际相符合,得出适合大屯煤电姚桥煤矿矿井温度计算的方法;对大屯煤电姚桥煤矿7267工作面温度计算分析,提出可以适当增加7267工作面的风量,以达到良好的降温效果.     

巷道高冒火区自燃火灾综合防治技术实践与分析

本文针对中煤平朔井工一矿19106工作面采空区火灾特点,采用以灌注大流量三相泡沫为主结合注水、灌注凝胶、风流调整、端头封堵等的综合防灭火技术对火区进行综合治理,使采空区火灾内CO气体浓度减低至安全标准以下,有效地扑灭了19106工作面采空区火灾,保证了19106工作面安全生产。研究结果可为煤矿采空区防灭火提供指导。     

深部矿井综放工作面压注二氧化碳防灭火应用研究

随着矿井开采深度逐渐增加,矿压和地温显著增高,为了防止深部矿井煤炭自然发火引发事故,根据姚桥煤矿7541综放工作面实际情况,提出了回采中压注CO2惰性气体防灭火措施。通过在7541综放工作面现场应用,防止了煤炭自然发火事故,保证了矿井的安全生产,为今后的防灭火工作提供了新的方法和经验。     

急倾斜煤层采空区输气管道变形模拟

为了探究急倾斜煤层开采形成的采空区对其上覆输气管道安全运行的影响,基于快速拉格朗日法对某煤层采空区进行数值模拟,探究了实际煤矿采空区的地质沉降和管道位移特征,研究了不同倾角、不同开采深度的急倾斜煤层对上覆输气管道变形的影响。结果表明:某煤矿区五个急倾斜煤层在开采100 m后,在煤层坡面上方形成最大深度1.54 m的塌陷,塌陷区内的土壤和岩石主要向煤层方向水平移动和垂直向下移动;靠近煤层采空区的管道,垂直方向位移大于水平方向位移,而远离煤层采空区管道,则水平位移较大;随着急倾斜煤层倾角减小和开采深度增大,管道向下的沉降量增大,并且发生最大沉降的位置逐渐向煤层方向靠近。     

含氮气三相泡沫在煤矿采空区防灭火机理研究

本文运用燃烧学和热力学的基本理论分析了三相泡沫的防灭火机理，三相泡沫通过隔氧、保湿、降温、惰化采空区、阻止自由基链式反应等作用防止采空区煤炭自燃。并通过实践证明了三相泡沫具有很好的防灭火效果，进一步阐述了三相泡沫在应用过程中具有价格低廉、无污染等优点。     

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...     

采空区自燃“三带”特征的最小二乘法分析

为研究采空区煤自燃对工作面及整个矿井安全生产的危害及影响,减小矿井发生自燃火灾的可能性,提高安全生产效率,采用沿综放工作面两端头向采空区布置测点的方法,进行采空区温度以及气体组分浓度变化分析,得到了大水头煤矿东108综放工作面采空区遗煤温度和特征气体参数的变化曲线;利用Matlab软件的最小二乘法拟合方法,对所观测到的数据进行曲线拟合,通过高阶函数驻点特性分析、以及实际参数曲线所反映的采空区煤炭自燃"三带"规律,分析得出了采空区自燃的散热带和氧化带的临界点在采空区深度大约55 m处,氧化带和窒息带临界点在大约92 m处,采空区氧化带内最剧烈氧化点出现在深度约为68 m处,这些研究成果为指导大水头煤矿防灭火工作提供了一定的科学依据。     

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。     

易自燃煤层采空区注浆防灭火技术研究与实施

为治理凉水井煤矿主开采易自燃煤层4-2煤层、3-1煤层回采期间采空区遗煤自燃问题,该文结合矿井实际生产条件和煤层自然氧化程度,设计了矿井采空区注浆防灭火方案,确定了注浆技术参数并在井下实施。通过现场效果验证表明：注浆防灭火措施有效地防止42109工作面采空区的自燃发火,保障了矿井安全生产。     

流固耦合作用下注气开采煤层气增产规律研究

提高低渗透煤层气产量是我国煤层气开采中急需解决的关键问题,加速煤层甲烷解吸过程的注气增产方法是提高低渗透煤层气产量的有效途径。由于排采降压在孔隙流体压力变化的范围内会引起储层孔隙介质的应力和应变的变化,造成有效渗透率和孔隙度的降低,同时也影响注气和产气的动态参数。研究这些规律,首先建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流的流固耦合模型,利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理。研究表明,注入二氧化碳气体不但减少了煤层甲烷的分压．加速了煤层甲烷的解吸;而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量,同时必须重视耦合作用对注气增产造成的不利影响。