原煤层瓦斯抽采对孔周CO浓度影响规律研究

针对原煤层负压抽采瓦斯引起的钻孔周围煤自燃问题,以某矿215工作面为研究背景,基于Comsol数值模拟构建了瓦斯抽采裂隙漏风多场耦合模型,开展了不同抽采条件下钻孔周边煤体的CO浓度场分布规律研究。结果表明:随着抽采负压的增加,钻孔周边煤体的渗流速度增大,易发生煤氧化反应,导致钻孔周边和巷道煤壁CO浓度逐渐增加。随着封孔深度的增加,巷道煤壁与封孔段之间的距离增大,钻孔周边煤体CO体积分数逐渐减小。为抑制钻孔周边煤体自燃,可通过降低抽采负压、加深封孔深度或采用间接式抽采等措施。研究成果对高瓦斯矿井瓦斯和煤火灾害协同防控工作具有一定的指导意义。

声学测温TOF时延估计算法研究现状及前景

采空区等隐蔽区域煤自燃温度的精准判定一直未能更好地解决,难以对深部松散煤体真实温度进行实时、准确探测。声学测温是此类隐蔽火源探测的一种新方法,但声波飞渡时间(TOF)的准确测量是松散煤体声学测温的前提及基础,而时延估计算法是精确获取TOF的关键。为此,文章从声波飞渡时间测量基本原理出发,综述各类互相关函数时延估计法,通过理论分析建立声波时延估计数学模型,探索合理的算法和技术对声源信号的相关参数进行设定和优化,将为声学法煤温探测基础研究和技术研发提供思路,为采空区等隐蔽区域火源精准探测提供新的方向。

采空区煤自燃分级协同防控方法研究与应用

为了准确预测、高效防控潘二矿11221工作面采空区遗煤自燃,基于程序升温实验测试,结合指标气体与煤自燃阶段划分理论研究,确定潘二矿1煤自然发火特征温度和指标气体及临界值,从而构建出煤自燃分级预警方法。在此基础上,融合采空区煤自燃“三带”观测研究所确定的最小安全推进度,以及潘二矿已有防灭火系统、措施,构建出11221工作面采空区煤自燃分级协同防控方法。研究成果应用于现场,取得良好成效。

不同季节条件下浅埋煤层采空区地表垂直漏风规律研究

在采动影响下浅埋煤层综放工作面上覆岩层垮落形成与地表贯通的裂隙,这些裂隙导致的地表垂直漏风对采空区煤自燃有重要影响。为研究不同季节条件下浅埋煤层采空区地表垂直漏风规律,分别在冬、春、夏、秋4个季节利用SF_(6)气体示踪法对陕西陕煤曹家滩矿业有限公司122108工作面进行地表垂直漏风测定,分析了不同季节地表和井下采空区的温度、大气压强及漏风速率变化规律。结果表明:①冬季工作面地表和井下采空区之间的温差相对较大,最大温差可达37.7℃,夏季工作面地表和井下采空区之间的温差相对较小,最小温差仅为0.9℃;冬季工作面地表和井下采空区之间的最大气压差达40.37hPa,夏季工作面地表和井下采空区之间的最大气压差为22.47hPa;春季和秋季工作面地表和井下采空区之间的温差、气压差则相差不大。②冬季漏风速率相对较大,平均最大漏风速率达8.364m/min;夏季漏风速率相对较小,平均最大漏风速率为6.918m/min;春季与秋季的漏风速率相差不大。③距工作面较近时,漏风速率较大。根据地表垂直漏风规律,可采取井下均压、进回风隅角封堵及地表裂隙覆盖等措施,以保证122108工作面安全开采。

新常态背景下我国煤炭行业发展现状及趋势

煤炭是我国经济发展的重要矿产资源。随着近年来我国整体经济建设的高质量发展,煤炭行业的发展受到影响,特别是各种清洁型能源逐步取代煤炭。本文着重从我国煤炭资源区域分布、产量、现阶段存在的问题、面临的挑战、未来行业发展趋势等多个方面进行分析。

小煤柱综放工作面煤自燃危险区域判定

煤矿采煤工作面在回采期间,确定煤的自燃发火危险区域,对矿井正常生产和火灾防治具有重要意义。本文通过对陕西某矿201综放面采空区煤自燃“三带”进行现场实测和对流场、浓度场的数值模拟,结合煤样氧化实验测得煤样自燃参数,确定工作面最小安全推进进度和煤自燃发火危险区域。

基于多指标气体的煤自燃进程分级预警研究

煤自燃隐患的精准预测与有效防治一直是煤火灾害防治领域内亟待解决的难题。为了避免煤矿井下煤层煤自燃灾害的发生,需要建立合理的预警体系,实现煤自然发火过程的精准预测预报,采取有效的防控手段。通过采集现场工作面新鲜原煤,运用公斤级煤样发火试验台模拟实际煤层煤自然发火过程,在煤样氧化升温试验过程中收集各项气体指标数据,结合数据曲线理论分析各阶段的煤体微观主体反应,经过优选确定以CO、O_(2)、C_(2)H_(4)及C_(2)H6作为主要预测指标气体,辅以φ(CO)/φ(O_(2))和φ(C_(2)H_(4))/φ(C_(2)H6)作为煤自燃预测指标进行现场煤自然发火预测预报工作。此外,确定了"灰、蓝、黄、橙、红、黑"6个预警等级及相应的判定阈值标准,有助于快速有效地判定煤自燃程度,以便采取合适的煤火灾害防治措施。煤自然发火预警体系的构建旨在通过监测王家山煤矿开采过程中异常的气体浓度点位,比对预警体系阈值以进行煤火隐患防治作业,保障煤炭资源的绿色开采。

特厚煤层孤岛面“呼吸效应”影响下煤自燃防控技术

为预防唐家会煤矿61102特厚孤岛工作面煤自燃隐患发生,保障工作面的安全收作,通过监测61102工作面进回风顺槽与相邻采空区间的气压变化,分析进回风顺槽与相邻采空区存在“呼吸”现象及规律,结合煤自燃理论基础,从遗煤堆积、漏风供氧及氧化蓄热等方面,研究在“呼吸效应”影响下工作面收作期间煤自然发火原因及特点,提出以“控氧控温、减氧降温”为主的防火思路,制定了“三位一体”的煤自燃预测预报体系,构建了以“煤柱加固、建隔离带堵漏控氧、注氮惰化降氧及注胶降温”为主的综合防火方案。现场实践表明:在工作面收作期间,通过采取煤柱破碎带加固、隅角建隔离带、区域控风、注氮降氧及注胶降温等针对性防控措施,使工作面回风隅角CO浓度降至10×10^(-6)以下,火灾系数R_(2)×100降至0.1以下,有效预防了采空区遗煤自燃,保障了工作面的安全回撤。实践成果为其他矿区类似工作面的防火提供了参考依据。

新型阻化材料对煤自燃的阻化性能研究

为有效防治煤自燃,弥补现有防灭火材料的不足,以海藻酸钠、轻质碳酸钙和葡萄糖酸内酯为基料,研制出一种新型阻化高水胶囊材料;通过分析不同材料掺量对高水胶囊成型时间及保水性能的影响,得出配比为2%SA+0.5%PCC+1%GDL的高水胶囊流动性较好且成型速度慢,2.5%SA+1%PCC+1%GDL的高水胶囊保水性更强且成型速度更快;采用程序升温实验分析煤样升温过程中标志性气体体积分数变化规律。结果表明:添加高水胶囊的煤样CO产生量均下降,C2H4出现的温度升高,说明高水胶囊对煤氧化具有一定的阻化作用。

顾北煤矿煤自燃试验及早期多级预警技术

为了做好顾北煤矿煤自然发火防治工作,建立适用于顾北煤矿的煤自燃早期预警体系,提前分析顾北煤矿存在的煤自燃问题,以顾北煤矿13121工作面煤样为研究对象,进行煤自然发火试验,分析试验气体产物及各指标气体比值随温度变化规律,确定煤自燃指标气体及其临界值。试验结果表明,不同特征温度下对应的气体表征参数存在突然变化;结合试验数据分析得到CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(4)/C_(2)H_(6)能够作为主要预测指标气体。最终结合煤自燃指标气体及临界值,提出适用于顾北煤矿的多预警级别的煤自燃分级预警指标体系,为煤自然发火预测预报提供了理论依据,对安全生产具有一定指导意义。

煤自燃氧化升温过程特性参数及标志气体研究

为了预防任楼煤矿52煤层自然发火,做好煤自燃发展程度的前期预测,准确预报工作,采用煤自燃程序升温试验,测试分析了52煤层煤样的耗氧速率、CO、CO_(2)和CH_(4)产生率等特性参数变化规律,以及CO、CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(2)H_(4)等气体随煤温变化规律,确定了煤自燃标志气体。结果表明:52煤层煤样耗氧速率、CO、CO_(2)和CH_(4)产生率均随煤温升高呈不断增大趋势;CO、C_(2)H_(4)可以作为煤自燃标志性气体;52煤层煤样的临界温度范围为60~70℃,干裂温度范围为110~120℃。研究成果对建立煤自燃早期预测预报,并采取有效的防灭火措施具有指导作用。

综采工作面采空区自燃“三带”数值模拟

为研究综采工作面采空区煤自燃“三带”分布范围,以大梁湾煤矿30103综采工作面为研究对象,通过现场布置束管、人工监测的方式收集采空区不同深度气体组分数据。采用数值模拟软件进一步分析采空区的氧气浓度,与现场实测数据相互辅证,确定30103综采工作面采空区自燃“三带”的分布范围为散热带(进风侧<104 m,回风侧<43 m)、氧化升温带(进风侧104~310 m,回风侧43~235 m)、窒息带(进风侧>310 m,回风侧>235 m)。结合煤层最短自然发火期,得到工作面安全推进速度为4.84 m/d,研究成果对该工作面采空区煤自燃预防具有一定指导意义。

雅店煤矿煤自燃标志气体试验研究

为了向雅店煤矿4号煤层开采过程中的防灭火工作提供科学依据,选取该矿1417工作面煤样开展程序升温试验研究。通过分析煤体在氧化升温过程中产生的CO、CO_(2)等气体浓度与煤温的曲线关系,并对CO、CO_(2)与耗氧速率进行了分析,得出该矿临界温度为70~80℃,干裂温度为100~120℃,并计算得到雅店煤矿4号煤层试验煤自然发火期为37 d。根据试验结果确定了C_(2)H_(6)作为该矿的预报性指标气体,C_(2)H_(4)作为辅助性指标气体,以此可以判断煤自燃发展程度,为该矿构建分级预警体系奠定了数据基础。

综放面采空区煤自燃早期分级预警方法研究

中国煤炭产量越来越大,矿井综合机械化、监测监控技术也在不断提升,同时伴随出现孤岛工作面开采、小煤柱开采、近距离煤层群开采等一系列复杂环境下的采空区煤自燃问题,依然对矿井生产带来一定威胁。通过程序升温实验来确定铜川某矿煤自燃特性参数,构建铜川某矿煤自燃分级预警指标气体和阈值,为矿井预防煤自燃做好前期工作,积极主动做好工作面煤自燃预测预警。该研究成果也可在类似矿井进行推广,为矿井煤自燃预测预警工作提供一定的理论指导和工程借鉴。

济二矿复杂地质构造综放工作面综合防火技术

为了预防济二矿11310综放工作面煤炭自然发火,开展了11310综放工作面的综合防火技术研究。针对济二矿11310综放工作面复杂地质构造条件,制定实施针对性的防火技术措施。实践证明,该措施有效降低了工作面和回风流的CO浓度,达到消除自然发火隐患目的,能够保障11310综放工作面回采和停采撤架工作顺利完成。

孤岛面遗煤氧化自燃特性以及“滞后”效应研究

为了有效预防孤岛工作面遗煤氧化自燃,采用公斤级的程序升温装置对孤岛面的原煤和浸水煤初次和二次氧化升温、降温过程的自燃特性及"滞后"效应进行研究,结果表明:原煤和浸水煤升温、降温过程气体产物曲线呈现"非对称性",升温过程相对降温过程产生"滞后"效应;初次氧化之后,二次氧化过程耗氧速率增大,自燃危险性增大;原煤浸水之后,自燃危险性显著增大。

任楼矿煤层自燃发火标志气体实验研究

为了更好地开展任楼煤矿煤层自燃的防治工作,本文对任楼煤矿51、72和82煤层煤样进行程序升温实验,分析各煤层CO、CH4、C2H6和C2H4等气体的产生规律,并确定煤自燃标志气体及其对应温度临界值。实验结果表明:51、72和82煤层煤样的CO、CH4、C2H6和C2H4气体产生规律基本一致,但气体浓度在定量上存在差异。CO、C2H4可以作为煤自燃的标志气体。出现CO时温度均为30℃,CO浓度开始缓慢增加时温度分别为65℃、65℃、70℃,CO浓度开始迅速增加时温度分别为105℃、105℃、100℃;出现C2H6时的温度分别为80℃、80℃、70℃;出现C2H4时的温度为110℃。

预防越界采空区自然发火措施的效果分析

为解决矿山越界采空区自然发火问题,确定合适的预防措施,以青龙寺煤矿为例,通过分析贯通点各项气体浓度,研究了贯通点密闭、越界开采煤矿封闭和采空区地表裂缝回填等措施对越界采空区自然发火的预防效果。研究结果表明,通过分析3#密闭点、4#密闭点、5#密闭点、6#密闭点、7#密闭点及5-20104综采工作面回风隅角的各项气体浓度,可以得出5-20104综采工作面回风隅角、3#密闭点、7#密闭点各项气体指标正常,越界采空区内自然发火征兆未波及5-20104综采工作面与3#密闭点、7#密闭点;与越界采空区贯通的4#密封点、5#密封点、6#密闭点内,氧气浓度逐渐下降,氮气浓度缓慢上升,经过分析,判断为煤炭氧化耗氧及煤层中氮气溢出导致。分析认为,青龙寺煤矿制定的安全技术措施对预防越界采空区自然发火有积极作用,应继续按公司要求做好防控工作进一步加强管控,越界采空区自然发火预警状态可以由公司级调整为矿级。研究结果为煤矿贯通越界开采而导致越界采空区自然发火的防治提供一定的参考。

瑶渠矿煤自燃特性参数测试研究

随着煤氧化升温的进行,CO、CO2、CH4气体产生率及耗氧速度随温度的升高呈线性增长趋势,判定瑶渠矿5-2煤层煤样的临界温度范围为65~75℃,干裂温度范围为120~130℃,通过计算得到实验最短自燃发火期为34.75天。通过以上自燃特性参数为瑶渠矿后期防灭火工作奠定了基础。

风量对煤低温氧化气体产生影响的实验研究

CO作为煤自燃过程中的指标气体,已被国内外广大学者认可。本文为研究风量对煤低温氧化过程中产生气体的影响规律,在常温(25℃)下进行小风量(3mL/min、6mL/min、9mL/min)及变风量(30mL/min、60mL/min、90mL/min、120mL/min)条件下进行试验,采用自制实验系统对高瓦斯易自燃煤层煤样进行试验测试。结果表明:当供风量为3~9mL/min时,随着供风量的增加,煤在低温氧化后产生CO气体浓度降低;当风量为3mL/min时,CO气体浓度最高达337ppm,且CO气体浓度与供风量近似成反比;CO_(2)气体浓度随着供风量的增加逐渐增加;当供风量为30~120mL/min时,随着风量递增,CO气体浓度呈台阶式递减趋势,CO_(2)气体浓度随着风量的增加而降低。通过以上试验测试对判定煤低温氧化自燃程度具有指导意义。