停采线切顶留巷采空区自燃危险区域判定研究

划定采空区自燃危险区域范围是有效防治自燃发火的关键，判定切顶留巷采空区的自燃危险区域，以青龙煤矿21802停采线切顶留巷采空区为例，采用Fluent数值模拟软件，通过模拟得到采空区漏风场及氧浓度场的分布规律，分别利用漏风风速和氧气体积分数两个划分标准对自燃危险区域进行划定。结果表明：根据不同划分标准划定的范围略有差别，取其合集并结合遗煤分布情况，得到自燃危险区域范围：以工作面为界沿煤层走向，进风侧采空区32～62m;工作面中部采空区47～67m;回风侧采空区26～53m;高度范围为0～40m。     

易燃煤层采空区低温氧化规律研究

在常温常压下,综放工作面采空松散煤体易受漏风的影响发生自燃氧化反应,在“U”型通风条件下,漏风成为采空区供氧的主要途径,氧气浓度充足,蓄热条件好,容易形成热风压,伴随漏风强度的不断增加,采空区低温氧化速度不断演化并重新分布,采空区内部遗煤形成高位态势,并逐步向周围扩散,发生自燃氧化反应。现场测定采空区气体变化情况,利用实验模拟,创造与实际条件相同的环境,得到煤体从常温至175℃以上的自燃过程,分析工作面的推进度与气体变化情况,对大水头煤矿所采煤层的低温氧化特征、自燃特性指标等进行分析,得到所开采煤层的自燃发火规律,为后续预测该矿井煤层自燃发火发展特性提供依据。     

凉水井煤矿431303工作面采空区漏风规律研究

为掌握回采工作面采空区漏风规律，以凉水井煤矿431303工作面为研究对象，通过现场测试及数值模拟相结合的方法，分析采空区地表垂直漏风及相邻工作面采空区水平漏风，测得431303工作面地表垂直漏风流速为2.157～5.047m/min,平均风速为3.541m/min。相邻工作面采空区水平漏风强度最高处在进风侧，到回风侧漏风强度逐渐减少。对431303工作面采空区漏风规律的研究，为采空区有毒有害气体涌出及遗煤自燃防治提供指导。     

麻地梁矿507工作面采空区遗煤氧化“三带”划分研究

麻地梁矿处于内蒙古准格尔旗龙口镇,507工作面在回采和停采期间需要进行采空区遗煤氧化“三带”划分,确保采空区防灭火措施精准实施以及煤矿安全生产。根据采空区内氧气浓度沿工作面走向变化趋势以及遗煤氧化“三带”边界条件氧气浓度的指标进行划分,采空区内氧气浓度通过预埋在采空区的内束管实时监测获得,通过数据划分采空区的“三带”范围,再利用数值模拟方法,确保采空区“三带”划分的准确性,为工作面安全回采提供保障。     

采空区遗煤自然发火规律及防治对策研究

为防止采空区出现煤炭自燃,对采空区遗煤自然发火规律、采空区煤炭自燃"三带"特征及煤炭自燃影响因素进行分析,提出防治采空区遗煤自燃的对策。     

遥感技术在矿井采空区防灭火中的应用研究

采空区防灭火是煤矿井下防灾的一项重要课题,神华集团路天煤矿由于埋深浅,塌陷形成的裂隙直达地表,为采空区浮煤自燃提供了一定量的氧气,增加了采空区浮煤自燃的危险性,对矿井安全威胁较大。本文以路天煤矿041604工作面为研究对象,通过遥感技术配合采空区注氮的方式进行防灭火工作,采用CO作为煤矿预测自然发火的指标性气体,通过遥感区装置把采空区各感应区CO、O2浓度反馈给计算机,并由计算机根据CO、O2安全点的浓度来控制注氮和停止注氮,把CO、O2浓度降低到安全范围之内,从而达到防灭火目的。     

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。     

高庄煤矿3上煤层指标气体研究

本文利用煤的氧化升温实验对高庄煤矿3_上煤层煤样在25～400℃范围内的氧化特性和指标气体参数的规律进行了测试。结果发现：煤层自燃的风险较高，煤样氧化升温范围在30～376℃,且随着煤体温度的增加会逐渐产生煤氧化气体产物，经过对比分析可以得出，CO可以作为指标气体进行煤炭自燃的发火预报。同时，对煤炭自燃的检测由乙烷、乙烯、丙烷、乙炔等进行辅助。     

煤矿工作面收作期间自燃危险区域及防灭火措施

EIN₄6-7工作面为综放工作面，采空区遗煤较多，煤层具有较高的自燃倾向性。工作面停采撤架期间，推进度明显降低，顶板和架后存在大量的破碎煤体，长时间稳定供氧和热积聚环境可能导致自热和自燃。本研究系统地分析了工作面末采及回撤期间自燃情况，将其划分为三个阶段，并对可能存在的煤自燃问题进行了系统探讨。在此基础上，通过采空区自燃发火预测预报、采空区灌浆防灭火技术、采空区注氮防灭火技术措施、工作面控风堵漏防灭火技术措施、其他防灭火技术措施对本工作面末采及回撤期间的自燃问题进行了有效防控。     

浸水-失水过程对煤孔隙结构及自燃属性影响现状及分析

本文概述了近年来国内外学者关于浸水-失水过程对煤孔隙结构及自燃属性影响的研究现状，从煤的孔隙结构、煤低温氧化过程中的产物、化学结构变化三方面分析。研究表明：含水煤中的水分对煤自燃具有双重作用——煤中含水量存在临界值，低于临界值时，水分对煤自燃起促进作用，高于临界值时，水分对煤自燃起抑制作用。水浸煤具有更加发育的孔隙结构，自由基浓度更大，比原煤更容易氧化自燃。出于目前研究存在的局限性，应加强对造成孔隙结构变化过程机理的研究，建立水分-温度-承压状态等多因素对煤孔隙结构影响的模型，应用在水浸煤的自燃发火防治工作中。     

双井煤矿采空区顶板“三带”分布规律研究

为有效治理双井煤矿工作面现采空区瓦斯,本文以17号煤层203工作面为研究对象,通过理论计算得出17号煤层采空区顶板“三带”高度,并分别运用注水和施工高位钻孔两种方法对采空区顶板“三带”分布规律进行考察,最终确定了裂隙带的高度范围,为矿方施工高位钻孔或者高位抽采巷来治理工作面现采空区(上隅角)瓦斯提供了合理的数据支撑。     

环境温度对大型圆筒仓煤自燃发火的影响模拟研究

为研究青龙寺煤矿大型圆筒仓煤自燃发火的规律,本文通过COMSOL软件构建煤仓几何物理模型,模拟在初始温度分别为273K(0℃,冬季低温)、298K(25℃,常温)和308K(35℃,夏季高温)三种条件下煤仓内煤体温度变化情况,并绘制煤仓升温曲线和升温速率曲线。结果表明：在初始温度为273K的条件下,经过50d,温度只升高4K,无需进行自燃发火期分析;在初始温度为298K条件下,仓内煤体开始燃烧的临界温度为349.5K,自燃发火期为39.6d;在初始温度为308K条件下,仓内煤体开始燃烧的临界温度为355.1K,自燃发火期为18.2d。研究成果对青龙寺煤矿在不同季节条件下防控煤仓自燃发火有一定指导意义。     

煤炭自燃过程中耗氧率和温度的关系

自燃是煤矿生产的一种主要自然灾害。在探索煤炭自燃的过程中,一系列的假设曾被提出,大多数学者赞同煤氧复合理论。耗氧率反映了煤自燃状态,也是对煤自燃过程数值模拟所需的参数之一。在本文中,设计了一种煤的升温氧化实验,实验装置包括加热和氧化炉,气相色谱仪,温度控制和数据采集系统和其他设备元件。两个重量为5g的煤样被选定为研究对象。通过实验,测量了在入口和出口温度的氧化炉氧浓度。在煤加热过程中根据空气流量计算耗氧率。在直角坐标系中,以温度为横坐标,以耗氧率为纵坐标,绘制耗氧率和温度图之间的关系。然后采用回归分析法对煤的升温氧化过程中耗氧率和温度之间的关系进行了分析,结果表明,在小于180℃的临界温度前后,煤的耗氧速率与温度分别呈线性关系。在临界温度前耗氧率比较低,但是当煤体温度达到临界温度后耗氧率迅速增加。此研究结果对于煤自燃的预防和处理是非常重要的。     

缓倾煤层沿空留巷煤柱宽度尺寸效应数值分析

为探究缓倾厚煤层沿空留巷煤柱的尺寸效应,本研究对不同沿空留巷护巷煤柱宽度的数值模拟结果进行对比分析。结果表明：采空区跨中顶板下沉变形量随沿空留巷煤柱宽度增加,巷道临近采空区顶板下沉变形量先增后减,煤柱宽度为5m时,采空区跨中顶板下沉量最大。随着煤柱宽度的增加,煤柱内的应力趋势由拉应力向压应力转换,当煤柱宽度≥7m时,煤柱范围内应力分布呈现主压应力特征,仅煤柱两侧表层围岩承受较小拉应力,中部出现较小压应力集中区;当煤柱宽度为7m左右时,缓倾斜煤层沿空留巷护巷窄煤柱的安全性较高。这种煤柱尺寸可有效避免煤柱承载过大,将竖向压力向巷道实体煤侧诱导,达到减小巷道顶板拉伸破坏,并将采空区剪切破坏带剥离沿空留巷道的目的。     

石雷矿区钨矿资源储量块段划分研究

石雷矿区钨矿资源主要分布于中带556m中段、492m中段、418m中段,北带328m中段,东带378m中段、328m中段。检测工作采用资料收集分析和现场检测相结合的方法,实测采空区。采场验收方法如下：在采场附近建立测量导线控制点,以控制点为基点,采用全站仪、皮尺、钢卷尺、挂盘仪等,通过采场人行井至采场面进行实测,为矿井开采提供了依据。     

基于3DEC的金谷矿沿空留巷围岩变形规律研究

为保证金谷煤矿沿空留巷工程顺利进行,采用3DEC数值模拟软件研究金谷矿沿空留巷围岩变形规律,研究了不同回采阶段,沿空留巷围岩应力分布特征和顶底板位移分布特征。得出：伴随工作面回采,巷道围岩所受的应力和位移逐渐增大,巷道两帮应力和位移分布具有不对称性,靠近采空区侧的帮部应力比靠近实体煤的帮部应力更大,回采侧帮部顶板变形量大于非回采侧帮部,因此对于沿空留巷的巷道支护设计要考虑加强支护回采侧帮部。     

小保当一号煤矿巷道稳定性的煤柱留设宽度效应研究

为提高矿井资源回收利用率,本文通过数值模拟方法,开展了不同煤柱留设宽度下双巷掘进过程、一次采动及二次采动煤柱围岩应力演化特征研究,分析二次回采期间巷道围岩塑性区分布特征,据此提出合理的护巷煤柱留设宽度。研究结果表明,掘巷期间不同宽度煤柱峰值应力与煤壁距离均为1m,应力集中系数分别为1.43～1.51,巷道实体煤侧及煤柱侧塑性区均为2m。回采期间不同宽度煤柱回采侧应力峰值距离煤壁分别为5～7m,应力集中系数分别为2.99～4.63;煤柱侧应力峰值距煤壁4～5m,应力集中系数为2.20～4.63。综合考虑煤柱稳定性及资源回收率,建议现场采用15m尺寸煤柱。     

周期来压期间坚硬顶板应力演化及破断规律数值模拟

基于厚煤层综放工作面初次来压期间坚硬顶板应力演化与破断规律,当坚硬顶板发生初次破断后,顶板破断冒落的矸石逐渐充填压实采空区,重新改变顶板应力场的分布,影响顶板周期破断规律。为进一步探讨厚煤层综放工作面周期来压期间坚硬顶板应力演化及破断规律,本文考虑在工作面初次来压数值模拟的基础上,采用充填采空区的方法近似地模拟顶板的初次破断垮落后对采空区压实作用的影响。依据现场矿压监测数据、理论分析与数值模拟结果,取坚硬顶板初次来压步距为70m,工作面累计推进距离达到顶板初期垮落步距时,充填该推进段采用弱材料以模拟采场顶板的初次垮落压实情况。假设采空区充填弱材料为弹性材料,定义采空区压实率η为采空区充填弱材料弹性常数与顶板覆岩层弹性常数的比值,根据工程经验取采空区压实率为η=10%。     

榆家梁煤矿综采工作面“Y”型通风方式的应用

神华神东榆家梁煤矿地处陕西省神木县店塔镇，煤层埋藏浅，瓦斯含量低，处于N2带。矿井通风系统采用抽出式通风，通风方法为机械式通风，通风方式为中央并列式通风，综采工作面通风方式普遍是“U”型通风。综采面上隅角氧气浓度偏低和一氧化碳浓度偏高的主要原因是因为采空区漏风，     

特厚煤层分层放顶煤开采地表塌陷分析预测

华亭煤矿始建于1962年4月，核定生产能力为330万t/a。主采煤5层厚度16.5～47.2m,平均厚度37.5m,煤层倾角2～9°,煤层赋存标高+1405～+650m。矿井采煤方法为走向长壁倾斜分层综采低位放顶煤方法，顶板管理为全部垮落法。矿井目前开采水平标高为+840m,布置2501采区。该采区于2005年11月开始回采，上分层先期采用在首采工作面两边依次交错方式布置，自250106-1工作面后采取上、下分层工作面交错方式布置。目前已完成8个工作面的回采，采空区面积达290.9km²,地表塌陷情况愈发严重，通过分析预测特厚煤层分层放顶煤开采造成的地表塌陷情况，对矿井地质灾害防治、安全生产等具有重大意义。