极近距离煤层开采下分层防灭火方案的建立和应用

本文通过对同煤集团四老沟矿极近距离煤层下分层回采工作面防灭火方法的研究,提出均压通风和汽雾阻化防灭火相结合的双重防灭火方案,成功的实现了工作面的安全高效开采,达到了预期的防灭火效果。这对极近、近距离煤层下分层工作面的防灭火具有一定的参考价值和借鉴作用。     

采场自然发火范围的确定

根据实验室的试验确定某一工作面煤炭的灭火最大氧气浓度，或灭火最大漏风风速，用束管监测系统确定采空区该灭火氧气最大浓度所在位置距离工作面的距离，或用SF6示踪技术测定采空区该位置的漏风风速与实验室结果进行比较，从而确定采场自燃发火的范围。     

平庄古山矿厚煤层开采防灭火技术应用

结合平庄煤业集团公司古山矿自然发火严重的实际问题，论述了均压、黄泥灌浆、回采推进速度、封堵井下漏风、填堵地表裂隙等各项防灭火技术手段在厚煤层分层回采工作面的实际应用过程和方法，这些防灭火手段在古山矿均取得了较好的防灭火效果，现场应用时，应结合现场实际，采用一种或几种防灭火方法，以达到防灭火的目的和要求的效果。     

W型通风采空区自燃带和瓦斯运移规律的数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent对焦煤集团某矿2303综放面采空区进行了数值模拟,研究2303综放面采用W型通风方式下采空区的自燃带和瓦斯运移规律。结果表明:2303综放面采用W型通风系统后,工作面两端压差较少,可以有效防止采空区煤炭自燃,能起到均压防灭火的作用,可以有效的解决上隅角瓦斯超限问题和减小采空区瓦斯爆炸界限宽度,通过对W型通风方式下两条进风巷风量为1:1、1:2、2:3时进行分析得出,当两条进风巷风量相同时工作面向采空区漏风量和工作面两端压差最小。现场实测氧气浓度与数值模拟氧气浓度相吻合,验证了数值模拟方法的可靠性。     

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。     

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。     

破碎围岩大采高回撤工作面防灭火工艺应用实践研究

破碎围岩环境下的大采高工作面开采空间大,顶板破碎范围广,采区空漏风率大,尤其是在工作面回撤期间采空区防灭火,是实现矿井安全生产的基础。以羊场湾煤矿Y120204大采高工作面回撤为工程实例,通过采用注氮防灭火,并辅以传统的灌浆、隔离墙等措施,在大采高破碎围岩工作面采空区组织实施防灭火,并严密监控了防灭火效果。现场实践表明,大采高工作面采空区火灾情况得到良好控制,该工艺对羊场湾以及宁东矿区其他大采高工作面采空区的防灭火管理具有借鉴意义。     

均压通风技术在综放工作面的应用

该文通过分析同忻煤矿8105综放工作面漏风的原因，结合均压通风的工作原理，提出了均压通风技术在综放面的具体实施步骤及注意事项；对采用均压通风技术前后的各种参数进行比较，可以看出均压通风技术在综放面采空区漏风方面取得了显著效果，有效的抑制了有毒有害气体涌入工作面，确保了井下工人作业安全。     

特大均压综放工作面停采回撤期间防灭火技术的研究与应用

针对平朔公司井工一矿9004工作面存在煤层厚度大、采空区遗煤多、采用均压通风、工作面设备多等问题,本文提出了工作面停采、工作面回撤以及采空区封闭后的主要防灭火技术措施。为了提高易燃厚煤层超长孤岛综放工作面在终呆和回撤期间的防火安全,根据煤自然发火防治理论和孤岛综放工作面自燃特点,提出了全工作面支架壁后铺设风筒布堵漏防灭...     

和瑞煤业202综放工作面采空区防灭火技术研究

针对和瑞煤业公司井田的地质条件和煤层赋存条件,选取202综放工作面代表性煤样,研究了煤升温氧化特性．实验煤样自燃氧化气体生成规律,煤样自燃氧化热力学特性及其规律,建立了判别煤自然发火进程的标志气体指标体系,并对煤层自燃发火进行预测预报。结合矿井具体开拓布置及回采方式等现场实际情况建立了202综放工作面采空区监测系统,通过202综放工作面防灭火方案的比较与选择,完善了202综放工作面综合防灭火设计。     

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     

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.     

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.     

深孔松动爆破切顶在保护层开采中的技术实践

深孔松动爆破可以增加煤层透气性系数、缓慢排放煤体瓦斯、降低瓦斯压力和瓦斯含量,从而降低了煤体瓦斯压缩内能,提高了煤体的机械强度,达到减弱或消除煤与瓦斯突出危险的目的。同时有利于使煤体原集中应力带及高压瓦斯带移向煤体深部,即增加卸压带的宽度,减少瓦斯抽放时间,从而提高工作面回采速度。对于松动控制卸压爆破,在爆破孔周围布置了不装炸药的控制孔,控制孔在爆破过程中起到控制爆破方向与补偿爆破裂缝空间作用。由于控制孔的控制导向作用,结果是在介质内部的炮孔周围产生一柱状的压缩粉碎圈和一沿爆破孔与控制孔连心线方向的贯穿爆破裂缝面。控制孔的存在相当于在爆破孔周围增加了辅助自由面,相对缩小了爆破抵抗线的长度,使爆破更有利于形成更大范围的破碎圈带和松动圈带。松动控制卸压爆破可以极大地破坏了煤岩体的整体性,可以消除回采过程中大跨度悬顶悬露以及回转下沉对沿空留巷围岩的影响,同时提高被保护层煤层的透气性,提高抽采钻孔的预抽率,有效地释放地应力,消除煤与瓦斯突出危险性。十二矿作为埋深达千米的矿井之一,在己15-31010工作面采取了该防突措施后,大大提高了抽采钻孔的预抽率,使瓦斯应力和地应力得以提前释放,有效地防治煤与瓦斯突出和冲击地压,并成功优化了留巷区域应力场,确保了保护层开采的正常安全进行。     

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。     

切顶卸压沿空留巷技术研究及应用

针对留设区段煤柱护巷引起的资源浪费、煤柱集中应力、采空区发火等问题,结合东荣三矿东八里部-500水平8~#煤层地质情况,进行切顶卸压沿空留巷无煤柱护巷技术研究。常规沿空留巷护巷时,护巷体(矸石墙、充填、木剁)常受采空区顶板的悬臂压力影响,导致巷道变形严重甚至顶板破坏。该研究在深孔爆破技术基础上,采用理论研究、切顶参数设计等方法,在工作面超前进行沿空巷道顶板的预先深孔爆破,实现人工切顶,降低了护巷体所承受的顶板压力,形成切顶卸压沿空留巷技术。该技术解决了东荣三矿生产接续紧张、沿空巷道顶板控制难题,提高了矿井资源回收率,对沿空留巷技术应用有着参考借鉴意义。     

浅埋煤层采动覆岩导水通道分布特征试验研究

为解决浅埋煤层的保水开采难题,采用物理模拟方法,研究了浅埋煤层大采高长壁工作面的采动覆岩导水通道的分布特征.结果表明:对于典型浅埋煤层,大采高工作面在初次来压至第一次周期来压期间,覆岩导水通道迅速发育至松散含水层底部,工作面后方约2个周期来压距离后,采空区覆岩垮落带以上的覆岩导水通道被逐渐压实闭合,但开切眼处的导水通道不易闭合;对于次浅埋煤层,主关键层初次来压后,导水通道迅速发育至最大高度,但伴随着主关键层约1～2个周期来压后,基本顶至主关键层之间断裂带内的覆岩导水通道可很快被压实闭合.该成果可对浅埋煤层保水防溃采煤研究和应用提供基础理论指导.     

亭南煤矿101综放面瓦斯运移及顶煤活动特征

含瓦斯煤层开采使工作面煤壁前方煤体及顶煤乃至顶板的原生结构遭到破坏,顶煤从煤壁前方始动点开始运移至放煤口经历了复杂的过程,煤岩体中的孔隙率也随之发生变化,致使煤岩体中瓦斯的赋存状态和运移形态亦相应发生变化,分析其变形特征可更好的认识放煤规律及煤体瓦斯运移特性。本文根据亭南煤矿101综放面的矿压观测和瓦斯监测结果,得出了综放面围岩移动影响下的采场瓦斯涌出特征,为有效地指导含瓦斯特厚煤层的综放开采,防治瓦斯事故以及合理抽取利用瓦斯资源提供了理论依据和技术支持。     

尾巷瓦斯抽采下采空区煤自燃升温的数值模拟

针对尾巷抽采瓦斯抽放对长壁工作面采空区煤自燃升温影响的问题,利用化学反应动力学理论和换热关联式建立了包含热源和空气与固体换热关系的煤自燃升温模型,借助FLUENT软件计算了不同条件下采空区氧气稳态分布情况和温度动态变化过程。结果表明:同未抽放相比,深部大流量的瓦斯抽采会显著改变采空区流态,造成氧气向采空区纵深发展,煤自燃引起的升温速率会明显加快,高温区域范围扩大并向后移动。注氮可以将一定范围内的氧气浓度控制在较低的水平,并对控制范围内高温区域的升温速率随着时间推移起到不同程度的抑制作用,但对抽放口附近区域的温度抑制帮助不大。     

不同采高上保护层开采卸压效应的UDEC数值模拟研究

利用UDEC软件对不同采高上保护层开采卸压效应进行了数值模拟,得到了在不同采高的上保护层开采时,被保护层在开采过程中的应力和位移变化规律,结果表明：上保护层开采后,采空区下部的被保护层垂直应力随着采高的增加而减小,垂直位移随着采高的增加而升高.为预防煤与瓦斯突出,优化卸压瓦斯抽采系统,提高卸压瓦斯抽采浓度、抽采量以及抽采率提供了一定理论依据.