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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
1
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。
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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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职称材料
浅埋煤层群开采复合采空区煤自燃预测
被引量：
32
2
作者
高峰
王文才
+2 位作者
李建伟
赵婧雯
郝明
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第S01期336-345,共10页
煤矿区地裂缝造成的采空区漏风可对井下安全生产造成严重威胁,研究其漏风机理有助于煤炭行业高产、高效发展。通过遥感、实测和数值模拟相结合的方法,研究了苏家沟浅埋近距离煤层采动裂隙展布特征、漏风特征、动态发展及演化规律,分析...
煤矿区地裂缝造成的采空区漏风可对井下安全生产造成严重威胁,研究其漏风机理有助于煤炭行业高产、高效发展。通过遥感、实测和数值模拟相结合的方法,研究了苏家沟浅埋近距离煤层采动裂隙展布特征、漏风特征、动态发展及演化规律,分析了漏风裂隙对复合采空区渗流场分布的影响,并结合煤自然发火实验得到的煤自燃极限参数,划分出下部煤层开采时上覆采空区遗煤自燃危险区域。综合研究表明:二次采动不仅造成地表产生新的裂缝,更使得故有裂缝在原有发育程度的基础上进一步活化、扩张,宽度与错距分别增加了0.1 m与0.06 m左右,加剧了地表漏风。裂缝在随工作面推进过程中呈现出区域性分布特征且遵循"增大—减小—闭合"的动态规律,按照其与采空区贯通程度的不同,划分了裂缝产生区、裂缝贯通发展区和裂缝闭合区,其中裂缝贯通发展区分布的贯通型裂缝是地表主要漏风通道,漏风流速随裂缝相对工作面空间位置的变化而改变;模拟结果表明:地表漏风加大了采空区渗流影响范围,使采空区速度场分布更加复杂化,由于静压差的影响,工作面与地表漏风风流主要汇集于采空区回风侧;通过对煤样自燃极限参数以及煤自然氧化标志性气体分析,得到苏家沟上覆采空区自燃危险区域主要分布于采空区回风侧距工作面30~65 m。研究成果揭示了近距离煤层开采地表、上覆采空区及下煤层工作面的漏风机制,可为近距离煤层开采地表漏风精确治理及采空区火灾预防提供参考。
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关键词
浅埋煤层
遥感解译
采空区流场
地表漏风
地裂缝
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职称材料
再论负煤柱巷顶沿空掘巷合理位置及其围岩主动控制原理
被引量：
19
3
作者
王朋飞
常通
+5 位作者
卢俊宇
薛佩峰
张海龙
高翔
曲越
刘佳男
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期593-608,共16页
负煤柱工作面采空区弧形底板下方的巷顶沿空掘巷长期惯用架棚被动支护,劳动强度大、成本高、成巷慢,限制了该技术的推广和升级。为此,在大量前人相关研究基础上,以开滦集团唐山矿负煤柱开采实践为背景,采用现场实测、理论分析和数值模拟...
负煤柱工作面采空区弧形底板下方的巷顶沿空掘巷长期惯用架棚被动支护,劳动强度大、成本高、成巷慢,限制了该技术的推广和升级。为此,在大量前人相关研究基础上,以开滦集团唐山矿负煤柱开采实践为背景,采用现场实测、理论分析和数值模拟,重新分析论述了负煤柱巷顶沿空掘巷合理位置及其围岩主动控制原理。结果表明:(1)负煤柱工作面来压强度表现出中部最大、上部次之、下部最小的非对称分布的倾向分区特征,采空区矸石呈现出下部充实、中部充满、上部悬空的非对称堆积形态,下部充实区显著缓解了支承压力影响,为弧形底板创造了良好的应力环境优势。(2)揭示了负煤柱工作面弧形底板下巷顶沿空掘巷内错距离不同时围岩破坏区与弧形底板破坏区的联通规律,巷顶煤体较薄时,巷顶易产生裂隙并不断与其上采空区底板裂隙沟通导致巷道顶板失稳。(3)最佳布巷位置位于上区段弧形底板正下方,既可保留足够顶煤用于锚杆索支护,又可避开上区段采空区左侧应力集中区及应力变化剧烈区。(4)给出了基于自稳隐形拱理论的巷顶沿空掘巷主动支护设计原理,推导了巷顶沿空掘巷的自稳隐形拱表达式,揭示了该自稳隐形拱的非对称特征,最大拱高位于巷道中轴线偏左0.1 m处。研究可为负煤柱沿空掘巷围岩控制提供理论支持和科学依据。
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关键词
负煤柱
矿压显现
应力分布
巷道位置
FLAC-PFC耦合
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职称材料
题名
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
1
作者
王文才
赵婧雯
李建伟
张海龙
机构
内蒙古科技大学矿业与
煤炭
学院
达拉特旗苏家沟煤炭有限责任公司
出处
《安全与环境学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期914-922,共9页
基金
国家自然科学基金项目(52064043)
内蒙古自治区自然科学基金项目(2020MS05010)。
文摘
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。
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
Keywords
safety engineering
close coal seams
goaf spontaneous combustion
numerical simulation
hazardous area prediction
分类号
X936 [环境科学与工程—安全科学]
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职称材料
题名
浅埋煤层群开采复合采空区煤自燃预测
被引量：
32
2
作者
高峰
王文才
李建伟
赵婧雯
郝明
机构
内蒙古科技大学矿业研究院
中国矿业大学矿业工程学院
达拉特旗苏家沟煤炭有限责任公司
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第S01期336-345,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(51764044,51364028)
文摘
煤矿区地裂缝造成的采空区漏风可对井下安全生产造成严重威胁,研究其漏风机理有助于煤炭行业高产、高效发展。通过遥感、实测和数值模拟相结合的方法,研究了苏家沟浅埋近距离煤层采动裂隙展布特征、漏风特征、动态发展及演化规律,分析了漏风裂隙对复合采空区渗流场分布的影响,并结合煤自然发火实验得到的煤自燃极限参数,划分出下部煤层开采时上覆采空区遗煤自燃危险区域。综合研究表明:二次采动不仅造成地表产生新的裂缝,更使得故有裂缝在原有发育程度的基础上进一步活化、扩张,宽度与错距分别增加了0.1 m与0.06 m左右,加剧了地表漏风。裂缝在随工作面推进过程中呈现出区域性分布特征且遵循"增大—减小—闭合"的动态规律,按照其与采空区贯通程度的不同,划分了裂缝产生区、裂缝贯通发展区和裂缝闭合区,其中裂缝贯通发展区分布的贯通型裂缝是地表主要漏风通道,漏风流速随裂缝相对工作面空间位置的变化而改变;模拟结果表明:地表漏风加大了采空区渗流影响范围,使采空区速度场分布更加复杂化,由于静压差的影响,工作面与地表漏风风流主要汇集于采空区回风侧;通过对煤样自燃极限参数以及煤自然氧化标志性气体分析,得到苏家沟上覆采空区自燃危险区域主要分布于采空区回风侧距工作面30~65 m。研究成果揭示了近距离煤层开采地表、上覆采空区及下煤层工作面的漏风机制,可为近距离煤层开采地表漏风精确治理及采空区火灾预防提供参考。
关键词
浅埋煤层
遥感解译
采空区流场
地表漏风
地裂缝
Keywords
shallow seam
remote sensing interpretation
gob flow field
air leakage from surface
ground fissure
分类号
TD325 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
再论负煤柱巷顶沿空掘巷合理位置及其围岩主动控制原理
被引量：
19
3
作者
王朋飞
常通
卢俊宇
薛佩峰
张海龙
高翔
曲越
刘佳男
机构
太原理工大学矿业工程学院
达拉特旗苏家沟煤炭有限责任公司
陕西富源煤业
有限责任公司
内蒙古峥创科技
有限
公司
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期593-608,共16页
基金
国家自然科学基金资助项目(52274092)
中国科协“青年人才托举工程”资助项目(YESS20200211)
中国科协科技智库青年人才计划资助项目(20220615ZZ07110134)。
文摘
负煤柱工作面采空区弧形底板下方的巷顶沿空掘巷长期惯用架棚被动支护,劳动强度大、成本高、成巷慢,限制了该技术的推广和升级。为此,在大量前人相关研究基础上,以开滦集团唐山矿负煤柱开采实践为背景,采用现场实测、理论分析和数值模拟,重新分析论述了负煤柱巷顶沿空掘巷合理位置及其围岩主动控制原理。结果表明:(1)负煤柱工作面来压强度表现出中部最大、上部次之、下部最小的非对称分布的倾向分区特征,采空区矸石呈现出下部充实、中部充满、上部悬空的非对称堆积形态,下部充实区显著缓解了支承压力影响,为弧形底板创造了良好的应力环境优势。(2)揭示了负煤柱工作面弧形底板下巷顶沿空掘巷内错距离不同时围岩破坏区与弧形底板破坏区的联通规律,巷顶煤体较薄时,巷顶易产生裂隙并不断与其上采空区底板裂隙沟通导致巷道顶板失稳。(3)最佳布巷位置位于上区段弧形底板正下方,既可保留足够顶煤用于锚杆索支护,又可避开上区段采空区左侧应力集中区及应力变化剧烈区。(4)给出了基于自稳隐形拱理论的巷顶沿空掘巷主动支护设计原理,推导了巷顶沿空掘巷的自稳隐形拱表达式,揭示了该自稳隐形拱的非对称特征,最大拱高位于巷道中轴线偏左0.1 m处。研究可为负煤柱沿空掘巷围岩控制提供理论支持和科学依据。
关键词
负煤柱
矿压显现
应力分布
巷道位置
FLAC-PFC耦合
Keywords
negative pillar
mine pressure behaviour
stress distribution
roadway location
FLAC-PFC coupling
分类号
TD322 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
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
王文才
赵婧雯
李建伟
张海龙
《安全与环境学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
浅埋煤层群开采复合采空区煤自燃预测
高峰
王文才
李建伟
赵婧雯
郝明
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
32
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
再论负煤柱巷顶沿空掘巷合理位置及其围岩主动控制原理
王朋飞
常通
卢俊宇
薛佩峰
张海龙
高翔
曲越
刘佳男
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
19
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