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。

工作面采空区自燃发火防治技术

通过对神华金烽煤炭公司唐公沟煤矿5#煤层自燃倾向性的测定,及对采空区遗煤量、遗煤位置和采空区漏风状况的实测研究,分析了5206工作面采空区自燃发火的原因,从而提出了自燃发火预测预报、堵漏、压注MEA防灭火剂、注氮、均压及填堵地表裂隙等综合防灭火技术。这些技术措施已在实践中取得了一定的效果。

煤层自然发火指标气体分析

通过对煤样进行热解实验,研究了神华金烽公司唐公沟矿煤层自然发火特性,测定了煤样在不同热解温度下CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C3H8等气体的浓度,确定了这些气体的检出温度。在实验研究的基础上,结合指标气体优选原则,分析了自然发火指标气体随温度变化的规律性,选出了适合本矿煤层自然发火预测预报的指标气体,对提高煤炭自燃早期预测预报的准确度和矿井防火有重要指导意义。

尾巷风压及风量变化对采空区自然发火影响的理论分析与数值模拟

基于多孔介质的渗流连续性方程、动力弥散方程以及相似理论,建立了U+I型综放工作面与尾巷负压和风量变化相关的理论数学模型,对4种尾巷风量条件下有关采空区可能自燃带范围和回风流瓦斯浓度进行了模拟分析。通过理论分析和数值模拟发现,回风巷瓦斯浓度随尾巷风量变化幅度较大,而采空区可能自燃带宽度变化曲线较为平缓,因此,是否需要通过降低尾巷负压来减小采空区可能自燃带范围,必须根据各矿具体的实际情况而定:当工作面供风量较小时,实施意义不大;当工作面风量较大时,降低尾巷负压则可能既使回风巷瓦斯不超限,又使采空区浮煤自然发火危险性显著降低。

采场瓦斯运移规律模拟及其治理措施分析

基于渗流连续性方程、动力弥散方程,建立了U型通风工作面的瓦斯质量分数数学模型,并对瓦斯质量分数分布规律进行了模拟,发现采用U型通风系统,瓦斯最易积聚在工作面上隅角附近、采煤机附近和支架后部区域。在U型通风条件下,可通过均压通风或上下隅角吊挂风帘堵漏等措施解决上隅角和回风巷的瓦斯超限;当在煤层瓦斯含量较高且煤层自然发火危险性较低时,可采用U+L型、Y型通风系统,自然发火危险性较高时,采用U+I型通风系统并适当进行尾巷负压调节;对于高瓦斯工作面来说,应采用综合的瓦斯抽采方法。

Y型通风方式下采场瓦斯运移规律的数值模拟研究及瓦斯治理分析

针对综放工作面开采Y型通风系统,建立了Y型通风采空区流场模拟的计算流体力学模型。通过数值模拟,系统研究了Y型通风采空区流场和瓦斯运移规律,对比分析了Y型通风和U型通风条件下的采空区流场及瓦斯运移特征,并与现场的实测数据进行了比较。研究表明,采用Y型通风方式可有效地减少采空区向上隅角的集中漏风,从而可有效解决U型通风中上隅角瓦斯浓度超限、回风巷和采空区瓦斯浓度较高的问题,为综放工作面安全生产提供保障。

基于灰色关联分析法的煤矿顶板事故研究及防治

统计分析了2018—2022年顶板事故在全国煤矿事故中的占比、顶板事故的百万吨死亡率,以及不同事故等级、不同类型煤企、不同作业场所及作业时间的顶板事故发生情况,并对顶板事故的诱发因素进行分析。采用灰色关联分析法对顶板事故的诱发因素、发生的作业场所、发生的作业时间与顶板事故发生数量之间的关系进行分析,探究系统内部因素之间的强弱程度,揭示影响煤矿顶板事故发生的主要因素,并提出相应的防治对策。结果表明,2018—2022年,全国煤矿顶板事故得到了有效控制,但顶板事故在全国煤矿安全事故中占比仍然较大,呈多发趋势,特大事故也时有发生,民营企业煤矿顶板事故数量居高不下;采用灰色关联法分析得到违规作业是导致顶板事故发生的最主要因素,采掘工作面是顶板事故发生的最主要作业场所,20:00—22:00是顶板事故发生的最主要作业时间段。

同忻煤矿特厚煤层综放工作面均压通风技术研究

通过对均压通风基本原理进行了阐述,从实施原则、参数及设备选型、实施方法等方面建立了均压通风安全技术体系。同时对多种技术的综合运用,提高均压通风可靠性,确保了工作面安全生产。通过现场实践,证明该方案的实施能够有效降低工作面一氧化碳下泄浓度,而且能够为类似工作面生产提供参考。

沿空掘巷相邻采空区对角式气体置换技术实践

为了解决沿空掘巷临近采空区有害气体涌入小煤柱巷道内,造成有害气体超限的问题,以同忻矿8305小煤柱工作面为研究对象,提出了对角式气体置换技术,采用理论分析的方法,验证了该种技术的可行性与可靠性,通过对同忻矿8305工作面临近8307采空区的气体进行惰性气体置换的应用实践,实践效果表明:采空区内CH4浓度平均降幅达70%,N2浓度达到90%以上,缓解了临近采空区气体泄漏对8305工作面安全开采带来的威胁。

孤岛综放面撤架期间自然发火防治技术

针对易自燃煤层综放开采的实际情况,对孤岛综放面撤架期间自然发火的影响因素进行了分析,提出了调节工作面通风系统、加强自然发火预测预报、发火隐患区域压注防灭火材料为主的自然发火防治技术体系,有效防治了自燃火灾事故,确保了工作面的安全撤除。