金永飞[1]2004年在《综放采空区自然发火预测研究》文中提出采空区浮煤自燃是煤矿的主要灾害之一,严重影响了煤矿的安全生产。准确的划出采空区浮煤自燃的危险区域,预测出回采时,煤自燃的发火期及高温点的分布,对指导煤矿防灭火和安全生产具有重要意义。本论文首先运用XK-III型煤自然发火实验台模拟煤自燃过程,定量的测算出耗氧速度、放热强度、发火期等表述煤自燃程度的特性参数;其次完善采空区浮煤自燃危险区域判定理论,把它和自然发火预测方法应用于综放采空区。通过现场观测和理论推算,划出采空区氧浓度、浮煤厚度、漏风强度分布图,根据计算出的极限参数划分出采空区的自燃危险区域并计算出极限推进速度。运用预测模型预测出采空区的自然发火情况,并把预测结果与实际结果相比较进行验证。危险区域判定结果和预测结果经相似模拟处理后,可运用于其它采空区,指导防灭火;最后运用西安科技学院的胶体灭火技术对采空区出现的高温点进行处理。
余锋[2]2003年在《石嘴山二矿2268（底）综放采空区自然发火预测研究》文中进行了进一步梳理采空区浮煤自燃是煤矿的主要灾害之一，严重影响了煤矿的安全生产。准确的划出采空区浮煤自燃的危险区域，预测出回采时，煤自燃的发火期及高温点的分布，对指导煤矿防灭火和安全生产具有重要意义。本论文首先运用XK-Ⅲ型煤自然发火实验台模拟煤自燃过程，定量的测算出耗氧速度、放热强度、发火期等表述煤自燃程度的特性参数；其次完善采空区浮煤自燃危险区域判定理论，把它和自然发火预测方法应用于石嘴山二矿2268(底)综放采空区。通过现场观测和理论推算，划出采空区氧浓度、浮煤厚度、漏风强度分布图，根据计算出的极限参数划分出采空区的自燃危险区域并计算出极限推进速度。运用预测模型预测出采空区的自然发火情况，并把预测结果与实际结果相比较进行验证。危险区域判定结果和预测结果经相似模拟处理后，可运用于其它采空区，指导防灭火；最后运用西安科技学院的胶体灭火技术对采空区出现的高温点进行处理。
郑中亚[3]2011年在《下沟矿高瓦斯综放面采空区自燃防治技术研究》文中研究说明下沟煤矿位于陕西省彬县,属于瓦斯含量高、煤层特厚、自然发火期短、综放开采条件下的现代化矿井,存在高位巷瓦斯抽放系统,采空区漏风严重,存在很大的自燃隐患,严重威胁矿井的生产。因此,研究下沟煤矿综放采空区自燃规律,对自燃火灾防治工作的开展提供了理论依据,并为整个彬长煤田高瓦斯综放面的自燃火灾防治工作提供了借鉴,具有十分重要的意义本论文以下沟煤矿4403综放面以及位于同一采区的1806综放面为研究对象,通过对该煤层自燃特性实验研究,测算出其最短自然发火期、临界温度、干裂温度、指标气体产生率、氧化速率和放热强度等自燃特征参数,分析下沟煤矿煤自燃特性规律。其次,通过4403综放采空区“叁带”观测数值模拟研究,得出瓦斯抽放条件下采空区氧浓度以及瓦斯浓度分布规律,并拟合出工作面两道氧浓度随采空区深度变化的函数方程以及瓦斯涌出速度随采空区深度的函数方程,建立了下沟煤矿4403综放采空区抽放条件下自然发火预测模型；最后利用GAMBIT建立4403综放面瓦斯抽放条件下采空区的模型,定义边界条件,采用FLUENT软件对采空区进行数值模拟研究,得出采空区氧气浓度、瓦斯浓度以及渗流速度的分布规律,结合现场观测到的浮煤厚度及实验得到的煤自燃极限参数判定自燃的危险区域,总结得出下沟煤矿4403综放面瓦斯抽放条件下采空区的自燃规律。
武鹏[4]2012年在《陈家沟煤矿综放面采空区煤自然发火预测研究》文中研究说明陈家沟煤矿属于低瓦斯易自燃矿井，煤层厚度较大，采空区遗煤较多，容易发生煤层自燃。主采5#煤层属于极易自燃煤层，自然发火期短。与此同时，5#煤层综放面开采强度大，采空区遗留浮煤量大，煤自燃危险性强。所以开采煤层自然发火是影响陈家沟煤矿综放面安全开采的主要因素之一。本文依据陈家沟3103综放面采空区煤自然发火特点，分析采空区煤自燃“叁带”范围，研究采空区煤自然发火规律。首先，利用煤自然发火实验台进行5#煤样自然发火特性测定，分析煤自燃的耗氧速度、放热强度、特征温度和自然发火期等特性参数；其次，对陈家沟煤矿3103综放采空区进行现场观测，得到了综放采空区浮煤厚度及氧浓度等参数分布规律；然后，在实验和现场观测的基础上建立了采空区流场和浓度场的物理和数学模型，利用Fluent软件对3103综放采空区漏风状况进行数值模拟，得出采空区的氧气浓度和渗流速度分布规律；最后，依据数值模拟结果和现场观测数据，应用自燃危险区域判定理论，确定了3103综放采空区自燃“叁带”的分布、采空区自燃危险区域和极限推进速度等参数。
朱毅[5]2006年在《综放采空区抽放条件下漏风流场数值模拟研究》文中进行了进一步梳理淮南潘一矿煤层属高瓦斯易自燃煤层，煤层实际最短自然发火期为15天。近年来，综采放顶煤技术在该矿的推广应用，对实现高产高效起到重要作用。综放面日产煤上万吨，效益非常可观。但是，由于综放面开采煤层厚度大，尤其是采空区“两道”、“两线”顶煤放出率低，因而容易造成“两道”、“两线”处遗煤厚度很大，自燃危险性增强。准确确定综放采空区抽放条件下自燃危险区域的位置是预防和扑灭采空区自然发火的关键，特别是回风巷瓦斯抽放管道的移动对高温区域的动态影响，但至今这个技术在国内外都没有得到很好的解决，相关的研究也不够深入。 本文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漏风流场进行数值模拟。首先，利用大型煤自然发火实验台，对潘一矿煤样自燃特性叁个关键参数耗氧速度、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自然发火预测数学模型的建立，以及为对综放采空区抽放条件下漏风状况进行数值模拟提供基础数据；其次，根据数值传热学、流体力学和热力学等学科相关知识，建立了综放采空区漏风松散煤体空隙分布方程、采空区不同深度的渗透系数方程和采空区深度对耗氧速度的影响函数方程，并结合采空区渗流及扩散数学模型，建立了综放采空区抽放条件下自然发火预测数学模型；再次，利用流体计算软件FLUENT对潘一矿2322(3)综放采空区漏风流场进行叁维建模和网格划分，数值模拟当瓦斯抽放管道进入采空区10m、20m、30m、40m时，2322(3)综放采空区漏风流态分布，利用数值模拟漏风分布结果对该综放采空区自燃危险区域进行划分；最后，利用现场观测氧浓度和漏风强度数据，对潘一矿2322(3)综放采空区自燃危险区域进行划分，划分结果与基于数值模拟漏风划分结果基本吻合，从而验证了所建立的数学模型的可靠性。
曹凯[6]2013年在《综放采空区遗煤自然发火规律及高效防治技术》文中认为煤炭是我国的主要能源，煤炭开采面临煤自然发火的严重威胁。由于广泛采用综采放顶煤开采工艺和瓦斯抽采技术，造成了采空区遗煤多、漏风大，综放采空区成为自然发火的主要区域。综放采空区空间大、遗煤分布广、漏风复杂等特点导致自燃危险区域分布异常且缺乏深入研究，使得综放采空区遗煤自燃的防治工作存在很大的盲目性，时常导致自燃事故的发生。本文以分析采空区煤氧化自热环境为切入点，深入研究采空区贫氧条件下遗煤自燃氧化特性，通过建立符合现场实际的综放采空区及上覆岩叁维空隙场数学模型和煤自然发火叁维数学模型，揭示采空区遗煤自然发火规律，提出针对性较强的防治措施，提高防治综放采空区遗煤自燃的技术水平。综放采空区为半封闭空间，煤自燃氧化多在贫氧条件下进行。为了获得更加符合现场实际的煤自燃特性参数规律，奠定系统研究综放工作面采空区自然发火规律的实验基础，论文开展了贫氧条件下煤自燃特性研究。为了保证实验可靠和准确性，首次采用计算机智能动态稳定配气装置，实现对不同氧浓度N2-O2混合气体的高精度、动态稳定配制。在此基础上，利用差示扫描量热技术（C80微量热仪）和煤氧化过程特征参数多元测试装置实现准确定量分析不同氧浓度条件下耗氧、放热以及气体产物生成规律。研究表明，贫氧状态对煤耗氧和放热的影响较小，而对气体产物的影响稍大；煤自燃在300℃前存在缓慢放热和加速放热两个阶段，对不同氧浓度条件下煤样缓慢放热阶段和加速放热阶段的表观活化能进行了计算，表观活化能随氧浓度的降低而近似呈线性缓慢升高的趋势；变质程度低的煤对环境的贫氧程度敏感性强，氧浓度的变化对其自燃过程的耗氧、放热、气体产物以及交叉点温度特性的影响程度都普遍高于变质程度高的煤。总体来说，贫氧条件对综放采空区煤自燃特性的影响较大，以上实验研究为准确分析采空区自然发火规律奠定了基础。采空区与覆岩的空隙是遗煤自燃的漏风供氧、烟气和热量逸散的通道，是煤氧复合和蓄热升温的重要影响因素，决定着遗煤自燃环境的气体浓度场、流场和温度场分布。因此，研究采空区及覆岩的空隙率分布规律对掌握采空区遗煤自燃过程的热、质传递规律尤为重要。在现场观测和理论分析的基础上，本文在关键层挠曲方程基础上提出了覆岩倾向、走向比例耦合平面连续挠曲模型，基于该模型得出覆岩离层带裂隙场的“双驼峰”比例耦合空间曲面模型，同时根据基本顶下沉曲面及采空区倾向空隙率变化系数，并考虑重力对破碎岩体空隙率的影响，推导出冒落带空隙率连续变化曲面方程，从而形成了采空区及上覆岩的叁维空隙场数学模型，并对该模型进行了验算，得出的结论与现场实测数据基本吻合，这为揭示综放采空区遗煤自然发火规律，定量模拟综放采空区自燃火源特性确定了重要参量。在以上理论分析、实验研究的基础上，开展了综放采空区自燃危险区域现场观测和数值模拟研究，得出了综放采空区自然发火规律，即：综放采空区存在“空间自燃叁带”分布特征，随着距离底板高度的不断增加，高浓度氧气分布区域的范围不断减小。因此得出：紧邻工作面的采空区，上部浮煤自燃的可能性要大于底板处的浮煤；随着进入采空区深度的增加，底板处浮煤自燃的可能性逐渐升高，上部浮煤加快进入窒息带，自燃的可能性降低。针对综放采空区自燃危险区空间立体分布的特点，提出了大流量、高扩散的高效阻化泡沫技术。研制了适合井下狭小作业空间的新型大流量、风驱高效泡沫发生装置，构建了满足大流量稳定灌注的阻化泡沫防灭火系统，实现了对大空间采空区遗煤的“宏观立体覆盖和微观高效阻化”，并从宏观和微观角度分别分析了阻化泡沫的阻化效果及阻化机理。有效防治了综放采空区遗煤自然发火，解决了综放大空间采空区自燃隐蔽火源防治难题。
唐辉[7]2009年在《魏家地高瓦斯综放采空区自燃预测预报研究》文中认为我国煤炭资源十分丰富,产量和消费量均居世界前列。但是煤层自燃现象比较严重,制约了高产高效矿井的安全生产与发展,同时也造成巨大的资源浪费、环境污染、人员和财产的损失。魏家地煤矿属于高瓦斯易自燃矿井,局部煤层厚度较大,采空区遗煤比较多,容易发生煤层自燃。在高瓦斯煤层群开采过程中,各层煤之间可能存在漏风,使煤层自燃更加严重,自燃规律更加复杂。论文首先开展了魏家地煤矿煤层自然发火实验,测试出煤层在近似现场条件下自燃的升温速度、耗氧速率、CO、CO2产生率、放热强度、特征温度、自然发火期等特性参数,建立了煤自然发火预报指标气体体系;其次,对魏家地煤矿1308综放采空区进行现场观测和分析,得到了综放采空区浮煤厚度及进、回风两侧氧气和甲烷浓度等参数分布规律;然后,在实验和现场观测的基础上建立了流场和浓度场的物理和数学模型,确定了其定解条件,利用Fluent软件对1308综放面采空区漏风状况进行数值模拟,得出采空区的氧浓度和渗流速度等分布规律;再次,依据数值模拟结果和现场观测数据,应用自燃危险区域判定理论,确定了1308综放采空区自燃“叁带”的分布、采空区自燃危险区域和极限推进速度等参数,并据此建立完善了采空区自燃预报技术;最后,根据预测预报结果,确定了矿井适用魏家地高瓦斯综放面实际的综合防灭火技术方案,通过实施该方案,有效地预防了采空区自燃的发生。
王旭东[8]2016年在《急倾斜特厚煤层封闭工作面火区综合治理技术研究》文中研究表明随着煤炭需求量激增,急倾斜煤层开采比重逐渐增大。尤其是水平分层综采放顶煤技术的应用实现了急倾斜特厚煤层的高产高效开采。但该技术同时导致采空区遗煤量增大、地表重复性塌陷严重、漏风裂隙发育,极易引发采空区自然发火,且火区高温范围大难消除、深部和上部火源隐蔽。工作面频繁因火封闭,造成巨大的经济损失。本文针对乌鲁木齐矿区的急倾斜特厚煤层封闭综放工作面火区治理,对急斜特厚煤层水平分层综放开采时影响煤自燃的因素进行分析,可知该类煤层综放采空区遗煤自然发火的主要原因是采空区中立体空间分布遗煤与地表裂隙漏风耦合作用,且易发火区域主要在采空区顶板侧。在对防灭火机理分析的基础上,根据急倾斜特厚煤层水平分层综放采空区自然发火规律和封闭火区治理难点,形成了“圈火区、堵漏风、惰火区、消高温、防复燃、验效果”的整体治理思路;提出以快速施工灭火钻孔立体式灌注高效叁相阻化泡沫降温防复燃为主,以地表回填和井下锚喷堵漏风、注惰气惰化采空区、注惰液冷却采空区、火区燃烧状态检测为辅的综合治理技术体系。通过煤氧化自燃指标气体实验优选出适合的指标气体,并结合作者在屯宝矿、宏达矿、潞新一矿等封闭火区治理项目中成功应用于现场的封闭火区燃烧状态综合判定指标,对火区治理效果进行检验,保证封闭火区的安全启封。最后,对文中提出的综合治理技术体系进行工程实践应用,实现了火区的有效治理和安全启封,为类似火区治理提供借鉴经验。
袁文静[9]2012年在《陈家沟煤矿综放采空区自燃叁带判定研究》文中提出煤炭在当今世界能源结构中占有十分重要的地位，但煤矿火灾仍然是煤矿安全的重要隐患之一。由于煤矿综放采空区开采强度大，冒落空间高，一次性遗煤较多，工作面供风量相对较大，再加上工作面通风难以管理，使采空区容易遗留大量浮煤，造成采空区遗煤自燃。华亭陈家沟煤矿3103综放工作面采用倾斜分层走向长壁综采低位放顶煤采煤方法，全部垮落法管理顶板，分层厚度10m，其中机采厚度3m，放顶煤厚度7m，采放比1：2.3。该工作面采用分段间隔多轮顺序放煤，两采一放，截深0.6m，循环步距为1.2m。本文采用现场观测、实验研究和数值模拟相结合的方法对陈家沟煤矿3103综放采空区自燃危险区域判定进行研究。首先，利用大型煤自然发火实验台和程序升温实验，对煤自燃特性参数进行了实验测试，并得出煤的最短自然发火期为32天；其次，通过现场观测和生产状况确定了采空区浮煤厚度，即进回风顺槽及两端头支架处浮煤厚度为8.75m，工作面中部的浮煤厚度为1.88m；然后，通过理论分析得出工作面采空区空隙率和渗透率分布规律，并结合工作面实测数据，建立采空区渗流数学模型及叁维物理模型，并应用ANSYS FLUENT软件进行数值模拟，得出了采空区氧浓度、压力分布图；最后，通过对实验数据、现场观测和数值模拟进行综合分析，得出陈家沟煤矿3103综放工作面采空区“叁带”的分布和最低安全推进速度。
赵阳[10]2011年在《高地温矿井综放采空区自燃危险区域判定技术研究》文中研究指明煤炭在当今世界能源结构中占有十分重要的地位,能源危机的频频发生使得人们越来越注重煤炭资源的可持续节约性开采。随着浅部煤炭资源的减少和枯竭,深部开采已成为必然趋势。随着矿井深度的增加,和浅部开采相比,深部开采有了很大的不同,其中地温和地压的加大,配风量增大,造成向采空区漏风量增加,采空区的渗透系数及其漏风范围也相应发生了变化,叁带分布规律随之发生改变。煤层自然发火的危险性增加,使火灾有了上升的趋势。因此,研究高地温深井综放采空区浮煤自燃危险区域的判定技术具有重要的意义。本文以山东省龙固煤矿1301N工作面为研究对象,采用实验研究、现场观测和数值模拟相结合的办法对高地温矿井综放采空区自燃危险区域进行了研究。首先,利用大型煤自燃发火实验台,对龙固煤矿煤样的自燃特性参数进行了实验测试研究,为高地温矿井综放采空区渗流模型的建立,以及对采空区自燃危险区域划分的现场观测提供了基础数据。其次,对1301N工作面进行现场观测,结合实验测出的煤自燃极限参数,对采空区自燃危险区域进行了判定,并得出了安全推进速度。再次,通过理论分析与现场观测相结合的方法得出工作面采空区空隙率分布、漏风通道分布及渗透率分布的规律,结合工作面实际情况,建立采空区渗流数学及物理模型并对其边界条件进行合理简化。最后,应用FLUENT软件对综放采空区的漏风状况进行了数值模拟研究,得出了采空区气体渗流强度、氧浓度、压力分布等等值线图,将模拟结果与现场观测得出的采空区自燃危险区域分布进行了对比,模拟结果与实测结果基本吻合,证明了模型的有效性及对采空区防灭火工作的指导意义。同时通过数值模拟研究了风量不同时采空区氧浓度、气体渗流速度、压力等的变化,进而研究了采空区自燃危险区域的变化。
参考文献：
[1]. 综放采空区自然发火预测研究[D]. 金永飞. 西安科技大学. 2004
[2]. 石嘴山二矿2268（底）综放采空区自然发火预测研究[D]. 余锋. 西安科技大学. 2003
[3]. 下沟矿高瓦斯综放面采空区自燃防治技术研究[D]. 郑中亚. 西安科技大学. 2011
[4]. 陈家沟煤矿综放面采空区煤自然发火预测研究[D]. 武鹏. 西安科技大学. 2012
[5]. 综放采空区抽放条件下漏风流场数值模拟研究[D]. 朱毅. 西安科技大学. 2006
[6]. 综放采空区遗煤自然发火规律及高效防治技术[D]. 曹凯. 中国矿业大学. 2013
[7]. 魏家地高瓦斯综放采空区自燃预测预报研究[D]. 唐辉. 西安科技大学. 2009
[8]. 急倾斜特厚煤层封闭工作面火区综合治理技术研究[D]. 王旭东. 中国矿业大学. 2016
[9]. 陈家沟煤矿综放采空区自燃叁带判定研究[D]. 袁文静. 西安科技大学. 2012
[10]. 高地温矿井综放采空区自燃危险区域判定技术研究[D]. 赵阳. 西安科技大学. 2011