放顶煤工作面立体自燃带动态变化特性研究

为探究采空区自燃带动态分布特征,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法,研究空隙、裂隙结构及氧化速率改变对采空区漏风及氧气体积分数分布特征的影响,揭示综采放顶煤自燃带由采空区后部向工作面顶煤动态变化特性。结果表明:受采动应力及上覆岩层垮落滞后影响,顶煤裂隙及采空区空隙结构随暴露时间延长发生改变;支架后方中上部伞檐空场形成自由扩散漏风;随冒落煤岩体暴露时间增加,耗氧速率增大,顶煤裂隙结构发育,采空区垮落空间上移,中下部内部空隙结构下降,导致自燃带范围由采空区后部向综采支架顶煤范围扩展。

综采放顶煤不同阶段采空区立体自燃带分布规律研究

基于综采放顶煤采空区煤岩冒落基础理论,提出了开切眼和正常推进围岩阶段冒落力学性能差异导致的空隙结构漏风动态差异模型;考虑冒落围岩长时间暴露导致其漏风、蓄热环境及煤低温氧化性能的变化,对不同阶段采空区的立体自燃带特点进行数值模拟和现场测试。Fluent模拟表明:工作面推进初期,顺槽及开切眼附近漏风较大,采空区中部冒落压实后形成较明显的"O"型圈,自燃带范围为15.7~52.5 m;在空间垂直方向上,随着高度增加,由于冒落的滞后性,开切眼和工作面附近中上部位置向采空区漏风逐渐增加;正常推进过程阶段,两顺槽向采空区后部漏风逐渐减弱,自燃带范围为25.5~40.5 m,较开切眼范围减小,自燃带和散热带分界线后移9.8 m;鲁西南某矿3105工作面现场的实测表明,开切眼自燃带范围由14.9~60.5 m减小为24.25~40.95 m,实测数值与模拟结果相吻合。

特厚煤层综放采空区立体自燃“三带”分布规律实测分析

为了分析特厚煤层综放采空区自燃"三带"的分布规律,通过沿综放工作面采空区布置水平测点,沿采空区上覆煤岩层布置垂直测点,对各测点的气样成分和温度变化规律进行实测分析。结果表明特厚煤层综放采空区自燃"三带"不仅存在传统的沿走向的水平"三带",而且沿垂直方向,随岩石的压实,漏风量的减小及瓦斯浓度的增加,氧浓度也呈下降趋势,存在垂直"三带",整个采空区自燃"三带"呈立体分布状态。