基于正压控制的采空区双重高效密封防火技术

构筑密闭墙是预防采空区自燃的主要手段,可以有效阻断与其连通的漏风供氧通道。借助具备流场分析功能的RFPA2D-Flow软件,模拟分析了注氮气室相对正压作用下采空区密闭裂隙漏风的受控演变规律,优化设计了保障注氮气室有效运行的井下注氮管路与自增压液氮罐配合注氮方案,通过现场案例分析了注氮气室与沙柱密闭联合密封采空区防火的效果。研究结果表明:随着注氮气室相对正压的逐步增加,通风巷道经由密闭裂隙向采空区漏风的速度迅速减小,并最终产生反向,形成由注氮气室向通风巷道微量渗漏氮气的状态;当4303采空区抽采负压为-300 Pa,瓦斯抽采流量为30 m3/min,甲烷体积分数为85%时,保持注氮流量0.15~0.20 m3/min,气室内相对正压可维持在20~30 Pa,采空区自燃指标气体和温度在3 d内即得以有效抑制和降低。

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。

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。

封闭型地质构造诱发煤与瓦斯突出的力学特性模拟试验

运用自行研发的大型三维煤与瓦斯突出模拟试验装置,模拟研究了石门揭露前方封闭型地质构造破坏区过程中围岩应力和瓦斯压力的分布及变化规律.结果表明:受构造应力影响,封闭型地质构造破坏区围岩初始应力较高,为正常区域初始应力的1.5～1.7倍;石门巷道推进过程中,封闭型地质构造破坏区围岩应力进一步增加,可达正常区域煤岩初始应力的2倍以上;封闭型地质构造破坏区临揭露前,仍然保持着较高的围岩应力和瓦斯压力,形成异常高的应力梯度和瓦斯压力梯度,为煤与瓦斯突出的发生提供了有利条件.