高瓦斯矿井孤岛综放采空区遗煤自燃综合防治技术

针对国阳二矿高瓦斯自燃煤层综放开采的实际情况,分析了"U+Ⅱ"型孤岛综放面采空区遗煤自燃特点及危险性。利用单元法对孤岛面的漏风状况进行了实测,并通过数值模拟分析了综放采空区内的漏风流场,根据采空区自燃"三带"的渗流风速确定了可能自燃带的范围,表明采空区漏风是"U+Ⅱ"型孤岛综放面采空区遗煤自燃的主要危险因素。在此基础上,结合实际情况系统地制定了以有效控制采空区漏风和重点发火区域注胶为主的综合防灭火技术措施,为有效控制综放采空区遗煤自燃,实现矿井高产高效、安全生产提供技术保障。实践表明,运用控制工作面风量与高抽巷负压、均压堵漏、压注胶体防灭火材料及加快工作面推进速度等综合防灭火技术防治高瓦斯矿井"U+Ⅱ"型孤岛综放面采空区遗煤自燃是可行的。     

官地矿28412综放工作面拆架期间防灭火技术

针对官地煤矿综放工作面在停采撤架期间,出现煤层自然发火期短以及发生停采线架后遗煤自燃的问题,从煤体自燃情况、遗煤量、漏风等方面分析了回撤面遗煤自然发火的原因,针对该工作面的实际情况和各种防灭火技术的特点采取了改善通风状况、采空区注浆、注氮及喷洒阻化剂防灭火、监控预警预报等防灭火方案,有效降低了该工作面瓦斯含量、CO气体浓度和温度,保证了工作面支架的安全撤出。     

采空区开区注氮灭火温度场冷却过程的数值模拟

为研究开区注氮条件下,采空区遗煤自燃被抑制和熄灭作用复杂力学过程(原理),由非均质多孔介质中的渗流连续性方程、气体弥散方程和综合传热方程的联立,建立了注氮采空区煤自燃的非定常数值模型。结合实例,用迎风格式有限元方法求解。计算在不同情况下采空区自燃高温点熄灭过程,以图形方式给出了采空区的漏风流态、氮气流态,描绘灭火降温过程中,采空区氧、CO和温度分布的动态变化过程。提出了对自燃早期火灾施行开区注氮灭火的方法和适用的判定准则。理论计算得到开区注氮灭火分为两个阶段过程,即原火源熄灭和新自燃氧化区形成并自燃。指出实施开区注氮灭火应准确把握注氮时机和防止新自燃氧化区形成的工作面开采推进时机;并配合降低漏风措施条件下进行注氮。     

综放工作面采空区区域划分实用性分析

随着综采放顶煤技术的进一步推广．采空区自燃理论纷纷兴起．由于受各自立场和条件限制,在现场实际应用过程中,这些理论常被误解误用,以致造成不必要的经济损失。为完善综放防灭火技术,更好地发挥理论的指导作用,根据多年的现场实践,研究总结出各自的适用条件,并使之形成一个完整的应用体系。即：1)在通常条件下,应用常规的“三带”理论或自燃新“三区”理论,以加快工作面回采推进速度,为防灭火措施的首选,但不能忽视均压(堵塞漏风通道)的作用;2)在特殊情形下(有尾巷或无旁侧采空区的综放面的回采初期),应用自燃四区理论,采用以堵塞漏风通道为主、加快回采推进速度为次的综合防灭火措施。     

供风量对采空区自燃动态影响及防灭火技术

为有效防治采空区遗煤自燃,以瑞安矿014N1~(-1)综放工作面为研究对象,监测工作面供风量为1 150 m~3/min时的氧气浓度及漏风速度数据;基于采空区自燃"三带"划分标准和数值模拟方法,利用Comsol软件研究工作面不同供风量时采空区自燃带随回采时间的动态变化,确定稳定阶段自燃带的范围,得到工作面供风量与自燃带宽度的拟合曲线;提出构筑风流隔离墙与注氮相结合的防灭火技术。结果表明:随工作面供风量的增加,自燃带边界向采空区深部延伸,自燃带宽度也逐渐加大;在现有开采条件及推进速度下,工作面供风量应低于1 500 m~3/min;风流隔离墙与注氮相结合的防灭火技术,可使采空区自燃带宽度降至24. 6 m,防灭火效果较好。     

正压密封方法数值模拟及其在矿井防灭火中的应用

为控制采空区火灾和防止有毒有害气体外泄,基于矿井空气流动理论和均压防灭火方法,建立气室注氮正压控制密闭漏风数值模型。分析气室内氮气正压对采空区密闭漏风行为的控制规律,并以恒大煤矿2132工作面采空区火灾控制为实例进行验证。实例结果表明,在气室内连续注入的氮气的相对正压作用下,通风巷道向采空区漏风的速率迅速减小,并最终停止和反向,形成由气室向通风巷道微量漏氮状态;当采空区抽采负压在-300 Pa,瓦斯流量为30 m3/min,瓦斯体积分数为70%时,保持气室注氮流量0.2 m3/min、正压15 Pa,回风巷处采空区内O2体积分数在1天内降至5%以下,C2H2在3日内消失,C2H4在15日内消失,CO在26日内消失,温度在35日后降至30℃以下,采空区火灾得到控制。     

胶体泥浆隔离带防灭火技术在7513综放面邻近采空区的应用

在实施无煤柱 (或小煤柱 )开采的矿井中 ,防治邻近采空区煤炭自燃发火的传统措施很费事 ,而在姚桥煤矿 75 13综放面应用的胶体泥浆隔离带防灭火技术 ,具有用料省、施工强度低、防灭火效果显著等特点 ,是一种极具推广应用前景的防灭火创新技术。     

矿井防灭火技术现状及研究进展

评述了国内外常用防灭火技术的现状,并分析了常用技术的主要优缺点;列举防灭火技术的最新研究进展,包括粉煤灰固化泡沫技术、三相泡沫技术、悬浮山砂的稠化剂技术等;介绍新技术的特点及应用情况。在防治矿井煤炭自燃的过程中,由于煤自燃特点及矿井的实际条件,单一的手段难以起到完全理想的效果,往往是多种防灭火技术综合作用的结果。     

均压防灭火定量分析技术研究及其应用

均压是防治煤矿自然发火的主要措施之一。针对均压应用中的定性分析方法及两点式均压方法的不足,提出了均压防灭火定量分析技术并开发了与采空区相连两个工作面间均压的计算机摸拟计算程序。阐述了程序均压原理、内容及应用实例。这项技术具有创新性和应用推广价值,可以提高均压防灭火技术应用的经济性和安全性     

采空区注超临界CO2防灭火试验研究

为研究超临界CO₂注入采空区防灭火的规律,自主研制了产生超临界CO₂和模拟采空区遗煤自燃升温试验系统,得到了不同温压条件下超临界CO₂注入采空区前后不同监测点的温度、O₂和CO浓度变化数据信息。试验结果表明:注入采空区的超临界CO₂发生相变,有序结构急速失序,大量吸收热量,采空区内的煤体、空气温度随时间呈线性快速下降规律,其降温能力是气态N₂的10倍;超临界CO₂在自燃发火煤体中的强渗透扩散特性,使自燃煤体快速惰化,防灭火效率高;停止注入后,小范围回温符合反二次函数特征;高压力超临界CO₂相对于低压条件,防灭火性能更佳;超临界CO₂是1种降温降氧能力显著,且输送性能优良的采空区新型防灭火材料,超临界CO₂防灭火效果优于气态N₂。     

井下移动式灌浆注胶防灭火系统技术研究与应用

灌浆和注胶是防止煤层自燃的两种重要技术措施,井下移动式灌浆注胶防灭火系统是这两种防灭火措施的结合体。井下移动式灌浆注胶防灭火系统可以利用粉煤灰、黄土等多种材料,制备不同溶度的浆液,同时可以压注复合胶体和高分子胶体,提高了防灭火效率。应用结果表明,洪洞鑫磊煤矿2404工作面采空区CO、C2H4、C2H2浓度一直保持在相对较低的水平,没有自燃现象,证明井下移动式灌浆注胶防灭系统是有效的防灭火技术措施,具有一定的应用价值。     

双鸭山煤田井下自燃火灾规律及防治

根据双鸭山煤田开采史上11次重大的井下自燃火灾。探讨其发火地、发火时间、发火条件方面的规律。同时提出某些预防煤田自燃发火的对策——采后或采空区预防性注浆;对可能产生自燃火灾的采空区注砂或充填,加以封闭隔离;采用直观判断、指标判断等方法进行预测预报:注氮防灭火;喷涂阻化剂以延缓煤氧化;选择合理的开拓方式和回采方法:选择合理的通风系统和利于防火的通风方式;控制向采空区的漏风等。     

东荣三矿粉煤灰复合胶体防灭火技术应用与实践

双鸭山东荣三矿2 0 0 3年发生火灾,开始应用注水、注惰、注灭火剂等方法,均未控制住火势。后来,通过该矿现有的灌浆系统,形成复合胶体管网式防灭火系统,利用该系统向火区周围密闭墙内大量压注粉煤灰复合胶体,堵塞了向火区漏风的通道,扑灭了大范围火源。接着启开火区下部的运输上山,从运输上山向火区打钻,由钻孔直接向火区注复合胶体,彻底扑灭了火灾,保障了矿井安全生产。实践表明,复合胶体管网式防灭火技术是一种快速高效的防灭火技术,适应大面积煤层火灾的防治要求。     

煤矿坑口电厂烟道气用于采空区防灭火技术研究

基于清洁生产的理念,以曹村矿11-214综放工作面为例,对坑口电厂烟道气用于煤矿采空区防灭火的可行性进行了数值计算。计算模型中引入了非均质孔隙率、在烟道气的处理中引入了多组分气体输运方程,计算结果显示:烟道气注入前自燃带位于距工作面(40~120)m的范围内,最大宽度为78m;烟道气注入后自燃带位于距工作面(49~62)m,最大宽度为9.5m,自燃带面积明显变小,并在注气口形成了耗氧汇。烟道气的动态运移规律显示,采空区数值计算应在以雷诺数为判定依据的基础上分区选择计算模型。通过采空区内不同位置烟道气运移连续监测,可获得采空区高效防灭火合理注入参数。     

基于能位测定和示踪检测法的地下煤火漏风状态研究

应用能位测定法和示踪检测技术联合检测了鸡西老二井火区地下漏风状态。通过测试计算相对总压值得出了火区范围内井巷系统与采空区的风流关系,进而定性确定了火区内老二井与胜利井之间存在的可能漏风路径。在此基础上,利用瞬时释放示踪气体法确定了胜利井和老二井间的漏风方向和漏风速度,计算得出了火区下采空区内平均直线漏风风速为0.13m/s,漏风量为776m3/min。研究结果为矿区采取针对性的防灭火措施提供依据,并为同类问题的解决提供参考。     

矿山防灭火技术(十二) 第十二讲 矿井防灭火新技术

在矿井防灭火技术方面较广泛地采用了泡沫灭火、干粉灭火、惰性气体灭火、液氮灭火等新技术,取得了良好的效果。一、泡沫灭火灭火用泡沫通常是由液体膜包裹气体构成的气液两相气泡,在扇风机风流吹动下,将气泡吹向火区,达到灭火的目的。常用高倍数空气机械泡沫灭火装置发生气泡,见图12—1。借助某种型式的混合器,按一定比例汲取水和泡沫液,经喷射器均匀地喷洒在     

矿井工作面注氮防控采空区自然发火技术应用研究——以告成矿23041工作面为例

在矿井工作面回采期间,上隅角煤自燃指标参数经常出现异常,给工作面采空区防火措施的执行带来难题。注氮防灭火工艺因其可靠性高成为防止工作面采空区发生自燃的有效措施。结合告成矿23041工作面的具体情况,对适用的注氮工艺与参数进行设计：对采空区采用埋管注氮工艺、间歇注氮,注氮流量选择380～500 m3/h,注氮位置为进风侧距离工作面40 m。当工作面出现自燃指标参数异常时,应适时启动注氮防灭火措施,直到煤自燃指标参数恢复正常,可有效构建精准的采空区防控火技术体系。     

基于正压密封方法的闭式采空区灭火技术

为提高闭式采空区密闭漏风控制效果,基于矿井空气流动基础理论,运用RFPA软件建立了注氮气室正压密封采空区数值模型,模拟分析了注氮气室正压作用对采空区密闭漏风行为的影响规律,提出了基于注氮气室正压密封方法的采空区灭火技术,并在恒大煤矿5333工作面采空区进行了应用.结果表明,在气室内氮气相对正压作用下,通风巷道向采空区漏风速度快速减小至0,并最终产生反向,形成由气室向外部微量漏氮气的状态,5333采空区采取正压密封方法后,内部CO、C2H4和温度快速消失和降低至安全范围值.     

露天矿遗煤区地表CO_2通量变化规律测试分析

探索了通过采空区上部地表CO_2通量变化判定遗煤自燃状态的实验理论及方法,并根据地表和大气间的扩散原理,采用自主研发的土壤气体监测系统,对采空区上覆地表CO_2通量进行了连续测定。研究结果表明:采空区遗煤自燃对其上覆地表CO_2通量变化有较大影响;采空区年限及遗煤氧化自热程度影响地表CO_2通量的大小;自燃带地表CO_2通量明显大于窒息带。地表CO_2通量变化能反映采空区漏风量对遗煤自燃的影响;研究地表CO_2通量变化规律,能够帮助了解采空区遗煤自燃火区的发育方向、范围等相关问题。研究对废弃矿井采空区地表环境评估,废弃矿井采空区遗煤氧化自燃的危险性评估以及浅埋煤层氧化自燃发火进行程度的探测具有重要意义。     

防氡密闭要求更好的气密性

众所周知,密闭废旧巷道和采空区是矿井防氡的重要内容之一。其作用一是减少矿井的氡析出量,二是减少漏风量。以前者为主的称为防氡密闭,以后者为主的称通风密闭。这两者对气密性要求是不同的。其原因是废旧巷道和采空区被密闭以后,氡浓度将因积累而增高,气密性不高,防氡效果将受到影响。以采空区为例。当有风流穿过采空区进入井下时,采空区出风的氡浓度为