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采空区煤自燃与瓦斯复合灾害防控研究进展及挑战 被引量：9
1
作者 秦波涛 马东 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期392-408,共17页
采空区煤自燃与瓦斯复合灾害是煤矿最严重的灾害之一,往往会造成重大的人员伤亡和经济损失。为了进一步提高防控采空区复合灾害的能力,分析了采空区的漏风、瓦斯运移集聚和煤自燃火灾是发生煤自燃与瓦斯复合灾害的主要形成要素,指出了... 采空区煤自燃与瓦斯复合灾害是煤矿最严重的灾害之一,往往会造成重大的人员伤亡和经济损失。为了进一步提高防控采空区复合灾害的能力,分析了采空区的漏风、瓦斯运移集聚和煤自燃火灾是发生煤自燃与瓦斯复合灾害的主要形成要素,指出了复合灾害具有耦合性、隐蔽性、不确定性、动态性、继发性和严重性的主要特征;提出了复合灾害防控技术体系,系统阐述了目前我国在煤自燃与瓦斯复合灾害动态演化特性、复合灾害辨识与预警技术、采空区绿色高效防灭火技术、复合灾害惰化抑爆技术和复合灾害应急处置技术等方面的最新研究成果及进展。但是,随着我国煤矿开采深度和强度的增大,开采环境发生剧烈变化,采空区复合灾害问题也日趋严重复杂,采空区煤自燃诱发瓦斯爆炸的重特大事故仍时有发生。针对采空区煤自燃与瓦斯复合灾害高效防控的迫切需求,通过分析最近发生的采空区煤自燃与瓦斯复合灾害事故,凝练出复合灾害耦合致灾风险的精准预判与评估、复合灾害信息的精准获取、封闭区域的合理选择、灾害区域的精准定位和智能定向处置是当前复合灾害高效防控面临的四大挑战,并提出了相应的研究方向和内容,为防范与遏制采空区煤自燃与瓦斯复合灾害事故、保障我国煤炭安全高效开采提供借鉴。 展开更多
关键词 采空区 复合灾害 煤炭自燃 瓦斯爆炸 灾害防控
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高抽巷布设参数对煤自燃的扰动效应分析
2
作者 陈亮 于宏阳 +4 位作者 毕雄飞 徐振炜 王栋炜 秦瑞晨 郭磊 《煤炭工程》 北大核心 2025年第5期77-84,共8页
针对自燃煤层综放工作面采空区高抽巷抽采对煤自燃扰动效应不清的问题,以山西荫营矿150315综放面“一面四巷”为背景,采用理论计算、UDEC模拟及Image pro图像分析,获取了采空区覆岩裂隙分区定量特征及孔隙率沿程分布特征表达式,单从瓦... 针对自燃煤层综放工作面采空区高抽巷抽采对煤自燃扰动效应不清的问题,以山西荫营矿150315综放面“一面四巷”为背景,采用理论计算、UDEC模拟及Image pro图像分析,获取了采空区覆岩裂隙分区定量特征及孔隙率沿程分布特征表达式,单从瓦斯抽采角度初定高抽巷垂向高度为20~53 m;基于Comsol模拟分析了不同位置高抽巷抽采扰动下采空区瓦斯浓度分布、自燃“三带”宽度演变规律,以及不同抽采负压下瓦斯浓度及氧浓度的量变特征,指出水平距离与其对氧化升温带的扰动效应呈正相关性,其垂直高度与抽采瓦斯浓度成正比、与垂向氧浓度成反比。并确定了高抽巷水平位置距回风巷20 m、距煤层顶板垂直高度50 m,以及合理抽采负压为20 kPa。通过现场工程试验验证,优化后高抽巷抽采量减少1.37 m^(3)/min,工作面回风巷瓦斯浓度仅上升0.04%,均处于安全范围内。但采空区散热带、自燃氧化带宽度分别减少12 m和9 m,有效降低其自燃风险,有利于采空区瓦斯与煤自燃灾害的协同共治。 展开更多
关键词 采空区 瓦斯抽采 高抽巷 煤自燃 一面四巷
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正断层影响下采空区注CO_(2)防灭火数值模拟研究
3
作者 张嘉勇 吕祖欣 +3 位作者 崔啸 郭立稳 武建国 付京斌 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第4期9-17,共9页
为解决正断层地质构造下采空区遗煤自然发火的问题,利用程序升温氧化装置测定煤样的耗氧速率和放热强度,基于采空区多孔介质模型与气体组分运输方程,构建正断层影响下采空区进风侧压注CO_(2)数值模型,模拟工作面距断层位置变化对采空区... 为解决正断层地质构造下采空区遗煤自然发火的问题,利用程序升温氧化装置测定煤样的耗氧速率和放热强度,基于采空区多孔介质模型与气体组分运输方程,构建正断层影响下采空区进风侧压注CO_(2)数值模型,模拟工作面距断层位置变化对采空区自燃氧化带宽度的影响机制,并分析不同注CO_(2)位置和注CO_(2)流量下采空区内气体运移特征。研究结果表明:随着工作面与断层距离的增加,采空区氧化带宽度呈先增大后减小的趋势,在距断层70 m处时,氧化带宽度达到最大。随着CO_(2)注入位置的深入,氧化带宽度呈先减小后增加的趋势,当CO_(2)注入位置距工作面40 m时,氧化带宽度达到最小;随着CO_(2)注入量的增加,氧化带宽度呈负指数减小趋势,当CO_(2)注入量为1000 m^(3)/h时,且在工作面CO_(2)体积分数低于0.4%的安全前提下,氧化带宽度达到最小。 展开更多
关键词 采空区 正断层 CO_(2)防灭火 数值模拟 煤自燃 氧化带宽度
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漏风条件下采空区煤自燃分级预警方法研究及应用 被引量：1
4
作者 翟小伟 李心田 +3 位作者 侯钦元 马腾 宋波波 郝乐 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期161-169,共9页
CO是煤自燃预警体系的重要指标气体。为提高漏风条件下利用CO预测采空区煤自燃危险程度的准确性,采用程序升温试验分析煤氧化过程中不同指标气体与煤温的对应关系,通过束管监测与示踪气体漏风测试确定漏风对采空区CO气体的影响,修正不... CO是煤自燃预警体系的重要指标气体。为提高漏风条件下利用CO预测采空区煤自燃危险程度的准确性,采用程序升温试验分析煤氧化过程中不同指标气体与煤温的对应关系,通过束管监测与示踪气体漏风测试确定漏风对采空区CO气体的影响,修正不同氧气体积分数范围内CO体积分数与煤温的函数关系。利用修正函数方程计算煤自燃CO预警阈值,结合不同指标气体预警值,构建漏风条件下采空区煤自燃分级预警体系。研究结果表明:煤氧化过程中CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)与Graham系数指标气体突变与煤温存在对应关系,CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)出现温度分别为30、120、230℃,Graham系数拐点温度为70、160℃,不同氧气体积分数范围内CO体积分数与煤温均呈指数函数关系。漏风对采空区CO气体影响范围为0~90 m,影响体积分数大小为(3~39)×10^(−6)。漏风条件下采空区埋深0~19 m处氧气体积分数为21%~17%,“CO体积分数−煤温”函数的修正系数为1~3;埋深19~55 m处氧气体积分数为17%~13%,修正系数为4~7;埋深55~90 m处氧气体积分数为13%~9%,修正系数为16~21。基于修正后CO体积分数与温度函数,计算得到煤自燃过程不同氧气体积分数范围内CO预警阈值分别为(50~150)×10^(−6)、(190~330)×10^(−6)及(330~430)×10^(−6)。结合CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)与Graham系数指标气体预警值将煤自燃程度划分为“灰、蓝、黄、橙、红”五级预警。研究结果可为相似工作面采空区遗煤自燃预测预报提供参考。 展开更多
关键词 煤自燃 CO 漏风 采空区 分级预警
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新集一矿无煤柱开采采空区群漏风检测及防治技术
5
作者 吴祖玉 唐明云 +2 位作者 高世强 骆鑫 方领 《工矿自动化》 北大核心 2025年第4期160-168,共9页
针对无煤柱开采Y型通风工作面采空区与相邻采空区漏风自燃问题,采用能位测定和示踪技术相结合的方法,对新集一矿360606工作面采空区群各密闭墙漏风进行检测。结果表明:3608(06)采区进风系统的能位高于回风系统,360606工作面采空区与上... 针对无煤柱开采Y型通风工作面采空区与相邻采空区漏风自燃问题,采用能位测定和示踪技术相结合的方法,对新集一矿360606工作面采空区群各密闭墙漏风进行检测。结果表明:3608(06)采区进风系统的能位高于回风系统,360606工作面采空区与上覆采空区和其相邻采空区均存在漏风通道,-550 m西翼胶带石门(北)密闭墙是主要漏风源,-415 m西大巷密闭墙、-415 m辅助回风上山密闭墙、-415 m井底车场绕道密闭墙、360608运输巷密闭墙、360606回风隅角和360606工作面柔模墙取气孔为漏风汇。根据360606工作面及其与相邻采空区漏风通道的特点,提出注氮灌浆堵漏、设置风帘等防治措施。应用结果表明:针对360606工作面采空区漏风进行综合防治后,沿空留巷与回风侧采空区CO及O_(2)浓度均处于正常范围,有效控制了360606工作面采空区漏风,保障了360606工作面的安全生产。 展开更多
关键词 煤自燃 采空区漏风 漏风防治 能位测定 示踪技术 漏风源 漏风汇
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气体抽排对上隅角低氧治理效果及采空区煤自燃影响研究
6
作者 刘刚 褚廷湘 +3 位作者 朱天儒 张曦 王雨钒 孟金伟 《工矿自动化》 北大核心 2025年第5期87-95,共9页
气体抽排技术作为治理浅埋煤层工作面上隅角低氧现象的有效措施,其应用过程中存在采空区漏风量增加可能导致煤自燃风险升高的问题。以中煤平朔集团有限公司井工一矿19112工作面为研究对象,在典型浅埋煤层工作面上隅角低氧致因分析基础上... 气体抽排技术作为治理浅埋煤层工作面上隅角低氧现象的有效措施,其应用过程中存在采空区漏风量增加可能导致煤自燃风险升高的问题。以中煤平朔集团有限公司井工一矿19112工作面为研究对象,在典型浅埋煤层工作面上隅角低氧致因分析基础上,构建了采空区流−固−化多场耦合数学模型,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法分析了90,120,240,360 m^(3)/min气体抽排流量下上隅角低氧治理效果与采空区煤自燃风险程度。研究结果表明:①上隅角低氧现象是由煤层处于CO_(2)−N_(2)带且惰性气体下泄、采空区遗煤低温氧化、采空区与地表形成贯通裂隙发育通道及工作面U型负压通风方式等因素共同作用形成的。②当气体抽排流量提升至360 m^(3)/min时,上隅角区域O_(2)体积分数显著提升,低氧现象得到有效控制。③低氧范围宽度与气体抽排流量呈二次函数拟合关系。④在上隅角安装抽排通风机进行抽排时虽然会使采空区氧化带宽度有一定程度增加,但其最大宽度(53.8 m)仍远低于理论采空区氧化带宽度安全阈值(604.8 m),表明气体抽排技术在有效治理低氧的同时,不会显著增加采空区煤自燃风险。 展开更多
关键词 上隅角 低氧现象 气体抽排 采空区 煤自燃
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基于囊袋式封堵的浅埋易自燃煤层工作面端头隅角漏风控制技术研究
7
作者 温大江 《中国矿业》 北大核心 2025年第S1期510-516,共7页
浅埋近距离煤层群在采动过程中受到的影响较大,采煤工作面普遍存在漏风维度多、漏风通道互联导通的现象,给采空区遗煤自燃带来巨大风险。采空区漏风封堵是预防煤自燃的关键,因此,本文开展浅埋易自燃煤层工作面端头隅角漏风控制技术研究... 浅埋近距离煤层群在采动过程中受到的影响较大,采煤工作面普遍存在漏风维度多、漏风通道互联导通的现象,给采空区遗煤自燃带来巨大风险。采空区漏风封堵是预防煤自燃的关键,因此,本文开展浅埋易自燃煤层工作面端头隅角漏风控制技术研究。通过地表裂缝形态观测和数值模拟相结合的研究手段,明确了工作面端头是漏风封堵的关键区域。基于漏风裂隙演化模拟结果设计堵漏囊袋为三棱柱的形状,并提出了一种高水材料远距离输送囊袋式封堵采空区的方法。最后在神东哈拉沟煤矿22525工作面进行了工程应用,并从O_(2)含量变化和漏风量双重考察了囊袋式封堵工作面端头对采空区漏风的控制效果。试验结果表明囊袋式封堵采空区可有效改善隅角低氧问题,回风隅角O_(2)含量范围在14.8%~17.5%之间变为17.8%~20.0%之间。22525工作面囊袋封堵之前漏风量为160.79 m^(3)/min,回风侧采空区采取囊袋堵漏风措施后漏风量为94.72 m^(3)/min;囊袋堵漏后漏风量减少了66.07 m^(3)/min,漏风量减少了41.09%。研究结果可为工作面端头隅角漏风控制提供技术参考,也为煤自燃防治技术提供实践依据。 展开更多
关键词 囊袋式封堵 采空区 漏风 煤自燃 浅埋深
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采空区煤自燃“温—气”双指标循环反馈预测技术研究
8
作者 李尚国 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第1期90-94,共5页
为提升王才伙盘煤矿煤自燃“温—气”双指标循环反馈预测技术,利用程序升温实验,采用现场测定方法分析了煤样在不同温度条件下的气体产物,确定了采空区自然发火“三带”分布范围,通过构建数学模型计算了回风隅角CO体积分数(φ(CO))。结... 为提升王才伙盘煤矿煤自燃“温—气”双指标循环反馈预测技术,利用程序升温实验,采用现场测定方法分析了煤样在不同温度条件下的气体产物,确定了采空区自然发火“三带”分布范围,通过构建数学模型计算了回风隅角CO体积分数(φ(CO))。结果表明:CO和CO_(2)在常温下产生,C_(2)H_(4)在98.50℃产生,加速氧化临界温度为170.89℃;2202工作面散热带宽39.38 m,氧化带宽74.03 m,回风隅角φ(CO)平均为6.4×10^(-6);采空区内的最高温度与回风隅角φ(CO)有着很好的对应关系,可根据二者中的任意一个参数值推测另外一个参数值,即可根据采空区内的最高温度确定φ(CO),亦可在已知φ(CO)的情况下推测采空区内的最高温度,大大提高了煤自燃预测的准确性。 展开更多
关键词 “温—气”双指标 煤自燃 采空区 回风隅角 循环反馈 最高温度
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基于立体自燃“三带”的采空区注氮参数优化研究
9
作者 李泽宁 王飞 +3 位作者 刘鹏鹏 李东亮 张磊 刘振明 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第8期127-137,共11页
为有效解决采空区遗煤自燃问题,以华阳一矿某综采工作面为背景,利用Fluent数值模拟软件建立自燃“三带”迁移模型,研究注氮措施对底部水平面、竖直面及立体走向“三带”的影响,确定最佳工况参数,并进行现场实践。研究结果表明:底部“三... 为有效解决采空区遗煤自燃问题,以华阳一矿某综采工作面为背景,利用Fluent数值模拟软件建立自燃“三带”迁移模型,研究注氮措施对底部水平面、竖直面及立体走向“三带”的影响,确定最佳工况参数,并进行现场实践。研究结果表明:底部“三带”的变化受注氮位置和流量的双重影响,注氮位置深入,氧化带宽度先减小后增大,在75 m时达到最低;注氮流量增加,氧化带宽度初期大幅减小,后趋于平稳,900 m^(3)/h后变化不明显。竖直面“三带”的变化主要受注氮位置影响,注氮位置75 m时,氮气流量变化,“三带”基本保持稳定。立体走向“三带”的变化则与注氮高度相关,不同注氮高度对氧化带拓展趋势及分布均匀性产生影响,注氮高度1.5 m,氧化带分布最均匀。现场应用结果表明,注氮后采空区CO体积分数总体呈下降趋势,测点1在第25 d后稳定低于0.005%,测点2在第14 d后基本维持在0.005%以下,温度维持在26~29℃,可有效抑制煤层自燃风险。研究结果可为采空区遗煤自燃的注氮防治技术提供参考。 展开更多
关键词 采空区 遗煤自燃 立体“三带” 数值模拟 最佳参数 注氮高度
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岩块尺度对采空区煤自燃区域的影响研究 被引量：1
10
作者 高科 张瑶 +3 位作者 石连增 李启文 刘泽毅 刘玉姣 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期126-132,共7页
为探究综放采空区岩块尺度对煤自然发火的影响,采用Fluent软件数值模拟不同直径岩块条件下采空区的煤自燃规律,分析采空区氧浓度场和风速场,分别以氧气体积分数和风速为指标,确定采空区氧化带面积并以二场叠加场作为采空区煤自燃危险区... 为探究综放采空区岩块尺度对煤自然发火的影响,采用Fluent软件数值模拟不同直径岩块条件下采空区的煤自燃规律,分析采空区氧浓度场和风速场,分别以氧气体积分数和风速为指标,确定采空区氧化带面积并以二场叠加场作为采空区煤自燃危险区划分标准,研究煤自燃危险区域与岩块直径的关系。研究结果表明:当岩块直径由0增加到10 m时,以氧气体积分数为指标,氧化带宽度变小,面积由5563.84 m^(2)减至2602.69 m^(2);以风速为指标,氧化带面积由3376.60 m^(2)减至1262.95 m^(2);将2种指标确定的氧化带进行叠加得到煤自燃危险区,随着岩块直径的增加,其面积由1854.04 m^(2)减至552.91 m^(2),煤自燃危险区最大宽度由20.40 m缩减至9.06 m。研究结果可为采空区煤自燃发火区域的确定提供参考。 展开更多
关键词 岩块尺度 采空区 氧化带 遗煤自燃 数值模拟
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基于PFC-CFD的采空区自燃“三带”预测 被引量：1
11
作者 曹东京 夏鸣泽 +1 位作者 解树亮 王刚 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第4期33-44,共12页
采空区遗煤自燃是导致煤矿火灾的主要原因之一,且多数发生于采空区自燃“三带”的氧化带中。为更准确地预测划分采空区自燃“三带”、预防矿井火灾,提出了PFC-CFD采空区流场演化模型。首先利用PFC颗粒流模拟软件模拟采空区覆岩的垮落和... 采空区遗煤自燃是导致煤矿火灾的主要原因之一,且多数发生于采空区自燃“三带”的氧化带中。为更准确地预测划分采空区自燃“三带”、预防矿井火灾,提出了PFC-CFD采空区流场演化模型。首先利用PFC颗粒流模拟软件模拟采空区覆岩的垮落和空隙率分布,然后使用UDF函数将PFC模拟得到的空隙率分布数据导入CFD中,通过建立采空区物理模型对采空区内的氧气流场进行模拟预测,最终得到采空区自燃“三带”范围。现场实测表明,基于PFC-CFD的采空区自燃“三带”预测结果更接近现场实际,优于单一CFD方法的预测结果,表明利用空隙率动态演化分析采空区流场变化,进而预测遗煤自燃危险区域的方法是可靠的,对预防采空区自然发火具有一定理论指导和实际应用意义。 展开更多
关键词 遗煤自燃 空隙率 数值模拟 自燃“三带” 预测 采空区
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通风方式对沿空留巷采空区煤自燃影响规律研究 被引量：1
12
作者 郭军 王磊 +4 位作者 杜文涛 刘荫 陈昌明 张科峰 李岱霖 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第11期142-151,共10页
沿空留巷开采条件下采空区气体分布特征易受通风方式影响,煤自燃隐患位置难以精准掌握。针对上述问题,以甘肃某矿8521工作面为研究背景,利用Fluent软件构建了沿空留巷采空区物理模型,分析了沿空留巷采空区煤体孔隙率,对比了“W”型通风... 沿空留巷开采条件下采空区气体分布特征易受通风方式影响,煤自燃隐患位置难以精准掌握。针对上述问题,以甘肃某矿8521工作面为研究背景,利用Fluent软件构建了沿空留巷采空区物理模型,分析了沿空留巷采空区煤体孔隙率,对比了“W”型通风与“Y”型通风(一进两回、两进一回)方式下采空区漏风流场及氧浓度分布特征。结果表明:沿空留巷采空区煤体孔隙率整体呈“铲状”分布(即边缘高、中部低)并逐步向采空区收缩;当矿井供风量及速率一定时,沿空留巷采空区漏风速率受通风方式影响,与进风巷数量呈正相关;采空区关键漏风位置多为沿空侧风流交汇处,该位置的漏风速率受压差影响;采空区漏风流场的差异导致各通风方式下的氧浓度及氧化升温带的分布特征不同,“W”型通风方式下采空区浅部、深部气体整体均呈扇形运移,氧化升温带靠近沿空留巷且呈“√”分布,氧化升温带面积占已采区域面积的38.1%;综合对比采空区关键漏风位置、氧化升温带分布特征及防灭火难度等方面,得出“W”型通风更有利于采空区煤自燃防治。 展开更多
关键词 煤自燃 沿空留巷 采空区 通风方式 氧浓度 煤自燃"三带" 漏风规律
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采空区遗煤自燃“三带”及有害气体分布数值模拟 被引量：2
13
作者 拜云龙 惠双琳 +3 位作者 李慧刚 崔文利 王钊 孙维吉 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2024年第6期1-7,共7页
为探究采空区遗煤自燃“三带”分布及采空区内有害气体分布情况,利用“Fluent+UDF”对陕西韩家湾煤矿213109工作面采空区“三带”分布、流场特性开展数值模拟研究。采空区被认为是多孔介质,多孔介质孔隙度、多孔介质区域黏滞阻力和惯性... 为探究采空区遗煤自燃“三带”分布及采空区内有害气体分布情况,利用“Fluent+UDF”对陕西韩家湾煤矿213109工作面采空区“三带”分布、流场特性开展数值模拟研究。采空区被认为是多孔介质,多孔介质孔隙度、多孔介质区域黏滞阻力和惯性阻力、遗煤氧化耗氧量、有害气体涌出量等参数通过用户自定义方程计算。研究结果表明:工作面及采空区遗煤可划分为散热带、氧化带、窒息带;以氧浓度0.07≤C≤0.18为氧化带指标时,从进风巷侧到回风巷侧,氧化带宽度由23 m扩大到40 m,最终在回风巷侧缩减至13 m,回风巷侧氧化带范围小于进风巷,窒息带区域最大。随着高度的增加,氧化带区域整体向进风巷入口方向移动,覆盖区域先增大后减小。 展开更多
关键词 采空区“三带” 遗煤自燃 有害气体 数值模拟 危险区域
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一面四巷瓦斯抽采对采空区遗煤自燃影响数值模拟研究 被引量：4
14
作者 姜延航 周露函 +1 位作者 韩明旭 王丽新 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期62-69,共8页
为研究高瓦斯易自燃煤层不同瓦斯治理条件下采空区自燃“三带”及温度场分布变化规律,结合某高瓦斯易自燃工作面的实际条件,构建了“一面四巷”采空区自然发火物理模型,将程序升温试验得到的煤样氧化耗氧参数和放热参数应用到数值模拟中... 为研究高瓦斯易自燃煤层不同瓦斯治理条件下采空区自燃“三带”及温度场分布变化规律,结合某高瓦斯易自燃工作面的实际条件,构建了“一面四巷”采空区自然发火物理模型,将程序升温试验得到的煤样氧化耗氧参数和放热参数应用到数值模拟中,分别研究了不同供风量、低抽流量及高抽流量对采空区自燃“三带”及温度场分布的影响,定量分析了氧化带最大宽度、氧化带面积和采空区最高温度点等参数随供风量、低抽流量及高抽流量的变化规律。结果表明:在模拟测试范围内,提高供风量、低抽流量及高抽流量均会造成采空区漏风量增多,不利于采空区遗煤自燃防治;最高温度点变化不明显(仅在1 K范围内变化),高抽流量变化对采空区氧化带宽度和面积及最高温度的影响大于供风量和低抽流量;氧化带最大宽度随供风量增大而增加,采空区最高温度和氧化带面积随供风量增加而减小,供风量从1600 m^(3)/min增加到1900 m^(3)/min时,氧化带最大宽度增加了2 m(74~76 m),最高温度降低了0.1 K(315.38~315.28 K),氧化带面积减小了180.08 m^(2)(8669.49~8489.41 m^(2));氧化带最大宽度随低抽流量增大而增加,采空区最高温度和氧化带面积均随抽采流量增大而增加,低抽流量从200 m^(3)/min增加到300 m^(3)/min时,氧化带最大宽度增加了2 m(75~77 m),最高温度升高了0.152 K(315.340~315.492 K),氧化带面积扩大了51.56 m^(2)(8553.79~8605.35 m^(2))。高抽流量从80 m^(3)/min增加到240 m^(3)/min时,氧化带最大宽度保持在75 m,最高温度升高了0.76 K(315.13~315.89 K)。 展开更多
关键词 煤自燃 供风量 抽采流量 氧化带宽度 采空区
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基于“三带”分析的采空区遗煤自燃气体分布规律及自燃危险研究 被引量：3
15
作者 李存洲 《中国矿业》 北大核心 2024年第S01期364-370,共7页
采空区漏风导致遗煤自燃是煤矿最严重的灾害之一,为提高把控采空区漏风遗煤自燃的能力,本文以神东某煤矿31103工作面为研究对象,分析了工作面开采后覆岩“三带”分布特征,探究了采空区覆岩孔隙率分布规律,基于密闭漏风条件下采空区氧浓... 采空区漏风导致遗煤自燃是煤矿最严重的灾害之一,为提高把控采空区漏风遗煤自燃的能力,本文以神东某煤矿31103工作面为研究对象,分析了工作面开采后覆岩“三带”分布特征,探究了采空区覆岩孔隙率分布规律,基于密闭漏风条件下采空区氧浓度分布数值模拟结果对自燃影响性进行研究,并结合31103工作面实际情况分析采空区自燃发火危险性。研究结果表明:当密闭漏风量在5.3 m^(3)/min时,随着密闭位置的增大,漏风源对采空区氧气分布及自燃“三带”分布的影响作用逐渐增强,漏风源形成的高氧区扩大了遗煤的自燃危险性。该研究成果可为类似漏风条件下采空区遗煤自燃的针对性防治提供理论参考。 展开更多
关键词 采空区漏风 孔隙率 自燃发火 氧气分布规律 遗煤自燃
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密闭采空区不同惰化置换方案效果仿真
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作者 邢震 马砺 +2 位作者 韩安 王伟峰 王璐 《中国煤炭》 北大核心 2024年第3期61-68,共8页
针对密闭采空区瓦斯抽采过程中在负压作用下外界O_(2)通过裂隙进入采空区易引发煤自燃的问题,常采用抽采的同时注惰性气体以置换抽出的瓦斯的方案,此法可平衡气压、防止外界空气进入采空区,达到防治煤自燃的目的。采用数值模拟的方法研... 针对密闭采空区瓦斯抽采过程中在负压作用下外界O_(2)通过裂隙进入采空区易引发煤自燃的问题,常采用抽采的同时注惰性气体以置换抽出的瓦斯的方案,此法可平衡气压、防止外界空气进入采空区,达到防治煤自燃的目的。采用数值模拟的方法研究置换过程中相关物理参数流场变化规律,并提出了自由混合置换法、正压置换法、负压置换法、正压-负压置换法4种方案;以O_(2)最大体积分数低于2%为置换达标标准,对比了4种方案下耗费总时长、消耗氮量、通风机运转时间、累计注氮时长等置换成本评价指标,找出可用于置换方案决策的方法,并给出不同地质条件下密闭采空区适用方案。 展开更多
关键词 密闭采空区 惰化置换 煤自燃 气压 数值模拟
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浅埋近距离煤层群开采过程中上覆采空区自燃危险区预测研究 被引量：3
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作者 王文才 赵婧雯 +1 位作者 李建伟 张海龙 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期914-922,共9页
为揭示浅埋深近距离煤层群开采过程中地表裂隙发育对上覆采空区遗煤自燃的影响规律及影响范围,以苏家沟煤矿为研究背景,建立采空区流场流动及低温氧化的数学模型和三维几何模型。采用FLUENT模拟软件模拟了下煤层工作面推进过程中上覆采... 为揭示浅埋深近距离煤层群开采过程中地表裂隙发育对上覆采空区遗煤自燃的影响规律及影响范围,以苏家沟煤矿为研究背景,建立采空区流场流动及低温氧化的数学模型和三维几何模型。采用FLUENT模拟软件模拟了下煤层工作面推进过程中上覆采空区的氧气分布情况,得到了浅埋近距离煤层上覆采空区基于裂隙动态发育的氧气场和风流场的分布规律。依据采空区自燃危险区域判定理论,对上部煤层采空区内的自然发火危险区域进行预测。结果表明:连通地表与采空区的裂隙数量随工作面的推进而增加,上覆采空区氧化升温区域主要集中在滞后工作面0~20 m范围内,采空区深部的氧化带分布在新、老裂隙附近,在进风侧靠近地表且在回风侧靠近裂隙底端;当工作面推进120 m,即产生3条贯通型裂缝时,采空区自燃危险性最大,结合风流场云图确定上煤层底板自燃危险区距工作面水平距离为97.5 m,是煤矿开采过程中的重点防护区域。 展开更多
关键词 安全工程 近距离煤层群 采空区自燃 数值模拟 危险区预测
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再生顶板条件下煤自燃危险区域空间分布特征 被引量：2
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作者 李敏 罗欧文 +3 位作者 鲁义 施式亮 李贺 林志军 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期129-136,共8页
为避免煤层开采过程中再生顶板遗煤自燃,明确其内部流场特性,探究煤自燃危险区域动态特征,以山东某矿再生顶板遗煤自燃特性分析为例,采用数值模拟方法,对比分析采空区及再生顶板在不同风量下的漏风特征,并结合再生顶板结构特性,基于氧... 为避免煤层开采过程中再生顶板遗煤自燃,明确其内部流场特性,探究煤自燃危险区域动态特征,以山东某矿再生顶板遗煤自燃特性分析为例,采用数值模拟方法,对比分析采空区及再生顶板在不同风量下的漏风特征,并结合再生顶板结构特性,基于氧气质量分数与漏风速度复合指标,采取投影叠加判定新方法,确定煤自燃危险区域范围。研究结果表明:采空区深度小于60 m时,氧气质量分数逐渐减小,60 m后氧气质量分数不再受风量影响;而再生顶板氧气质量分数分布具有非对称性,在回风巷尾端会形成一个“三角形”中空区域。采空区在倾向上20~40 m范围内发生漏风回流,而再生顶板漏风速度分布呈“U”型对称分布。采空区煤自燃危险区域变化特征与氧化带相类似,而再生顶板煤自燃危险区域范围主要分布在靠近进风巷中部及回风巷前中部内侧区域,且随风量的增加,危险区域面积逐渐增大并逐渐向尾部延伸。 展开更多
关键词 再生顶板 煤自燃 危险区域 采空区 氧化带
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浅埋近距离煤层群上覆采空区火灾及气体下泄防治研究 被引量：4
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作者 任仲久 《中国煤炭》 北大核心 2024年第1期59-66,共8页
针对沙坪煤矿13103工作面浅埋近距离煤层上覆采空区煤层自燃和气体下泄问题,综合利用地面红外探测和同位素测氡等多种方法探测13103工作面上覆采空区自然发火状态,在此基础上用SF6气体进行漏风通道测定,并采用数值模拟方法分析了CO气体... 针对沙坪煤矿13103工作面浅埋近距离煤层上覆采空区煤层自燃和气体下泄问题,综合利用地面红外探测和同位素测氡等多种方法探测13103工作面上覆采空区自然发火状态,在此基础上用SF6气体进行漏风通道测定,并采用数值模拟方法分析了CO气体的下泄机理。研究结果表明:煤层自燃倾向性、复杂埋藏条件和老窑火区是发生煤层自燃的主要原因,在标定12个火区中心点和39 077 m2隐患区域基础上,发现地面、采空区火区和工作面三者裂隙相互连接是导致CO气体在工作面后半部分涌入工作面并在回风隅角处聚集的主要原因。同时,研究发现,采用井上下联防联控手段可消除上覆采空区内高温点,使得CO气体浓度稳定在0.05%以下,有效控制了采空区自燃和气体下泄问题,保障了13103工作面安全生产。 展开更多
关键词 近距离煤层群 采空区 煤层自燃 气体下泄 数值模拟 井上下联防联控
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采空区遗煤自燃红外非接触探测距离研究 被引量：2
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作者 王晓强 米万升 杨永辰 《红外技术》 CSCD 北大核心 2024年第3期354-361,共8页
采空区遗煤自燃是造成煤矿井下火灾事故的重要原因,受井下采空区实际情况限制,现有探测手段无法直接获得遗煤蓄热自燃的真实情况。本文利用红外热成像仪的非接触测温特点,通过测温原理分析、实验系统设计和搭建的手段,开展了贴近井下采... 采空区遗煤自燃是造成煤矿井下火灾事故的重要原因,受井下采空区实际情况限制,现有探测手段无法直接获得遗煤蓄热自燃的真实情况。本文利用红外热成像仪的非接触测温特点,通过测温原理分析、实验系统设计和搭建的手段,开展了贴近井下采空区真实环境的FOTRIC348红外热成像仪有效探测距离的测定实验,并进行了井下工程验证。结果表明,区域测温模式、线测温模式和点测温模式中FOTRIC348的有效探测距离分别为8~12 m、10~13 m和9~13 m;井下试验时FOTRIC348的有效探测距离为10~12 m;对上述探测距离取交集,综合判断FOTRIC348红外热成像仪在判断工作面两顺槽采空区遗煤蓄热自燃阶段的有效探测距离为10~12 m。该值的确定可为采空区遗煤自燃防治措施的实施提供针对性的决策依据。 展开更多
关键词 红外热成像 采空区 煤自燃 探测距离 工程验证
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