高瓦斯易自燃采空区双层遗煤均压通风系统研究
厚煤层综采工作面采空区自燃发火“三带”研究
厚煤层综采工作面采空区自燃发火“三带”研究作者：王少华来源：《科技视界》 2015年第31期王少华（国投新集能源股份有限公司安监局驻口孜东矿安监处，安徽阜阳 236000）【摘要】根据工作面实际情况，在工作面风、机巷设置测点，对采空区内的气体成分及温度情况进行测定，通过分析，合理确定采空区煤自燃“三带”划分，为13-1煤层其它类似综采工作面在防灭火设计方面提供科学依据，对类似条件下的工作面防灭火治理具有一定的借鉴意义。
【关键词】采空区；自燃；三带作者简介：王少华（1979—），男，安徽合肥人，本科，国投新集能源股份有限公司安监局驻口孜东矿安监处,副科长，安全工程师、通风助理工程师,从事煤矿安全管理工作。
0 引言煤炭自燃火灾是矿井安全生产的主要灾害之一。
如何防止和减少火灾的损失是目前煤矿面临的重要的问题题。
采空区自燃“三带”的划分是矿井防灭火基础工作的重要内容之一，只有较准确地掌握了采空区“三带”的分布范围，才能在制定各种防灭火措施时做到有的放矢，为防灭火工作提供科学依据[1-2]。
1 工作面概况试验工作面111304工作面为走向长壁后退式开采，该工作面切眼平均长度300.8m，工作面煤厚1.39~5.9m，平均煤厚4.9m。
工作面采高为3.5m～5.8m。
属于大采高综采工作面，煤层倾角为4°～21°，平均倾角为13°；工作面采用”U”型上行通风方式，工作面机巷进风、风巷回风；工作面所在13-1煤层自燃倾向性等级为Ⅰ类，属容易自燃煤层，最短发火期为36天。
2 采空区自燃“三带”的划分2.1 采空区煤自燃“三带”划分依据目前划分“三带”的指标主要有三种：（1）采空区漏风风速V，即V>0.9m/s为散热带；1.2≥V≥0.02m/min为自燃带；V＜0.02m/min为窒息带。
（2）采空区氧浓度（C）分布，即C＜8%为窒息带，C≥8%为自燃带或散热带；煤的氧化反应顺利进行的前提条件是的供氧速度大于耗氧速度，否则氧化过程将受到抑制；（3）温度升高速率。
浅谈特厚煤层下分层工作面采空区遗煤自然发火的防治
浅谈特厚煤层下分层工作面采空区遗煤自然发火的防治矿井火灾是煤矿生产主要灾害之一，井下火灾比地面火灾危害更大。
煤矿多数火灾是自燃火灾，尤其开采特厚煤层矿井时，采用分层开采综合机械化采煤方法，随着上下分层采后工作面的增多，下分层工作面采空区面积不断增大，遗煤自然发火的现象也不断发生，而且较其他矿井火灾有更大的隐蔽性、危害性，严重威胁着井下职工的生命安全以及矿井的安全生产。
因此，针对遗煤自然发火的原因，根据工作面实际情况采取行之有效的防治措施，是防治遗煤自然发火的关键。
１采空区遗煤自然发火的原因（１）煤炭的自燃性能是采空区遗煤自然发火的基本因素。
一是煤炭的自燃性能够发生化学变化而产生热量且不易散出，因而逐渐积聚形成高温；二是煤炭与氧气接触后，氧能使煤炭与之发生氧化作用产生热量，热量积聚时温度不断升高，逐渐促成煤炭自然发火；三是煤炭自燃后，氧再助燃，使火势继续扩大形成火灾。
（２）采空区内遗留的大量遗煤为自然发火奠定了良好的物质基础。
由于下分层工作面放顶煤回收率低、丢煤多，造成采空区内留有大量遗煤，而且煤体呈破碎状态，增大了与氧接触的面积，使遗煤更易氧化，加速了遗煤的氧化生热进程，从而增加了自然发火的可能性。
（３）漏风通道的存在为遗煤自然发火提供了良好的供氧条件。
分层开采不仅导致上下分层工作面之间存在漏风通道而直接漏风，而且相邻工作面之间的隔离煤柱由于集中压力大，其完整性遭到严重破坏，使煤柱压裂压碎，导致相邻工作面采空区之间相互连通，从而形成了良好的漏风裂隙，为采空区创造了良好的漏风通道，为遗煤自然发火提供了良好的连续充足供氧条件，进一步增大了遗煤自然发火的可能性。
（４）采空区漏风是遗煤自然发火的决定因素。
根据煤炭自然发火的规律性，采空区漏风量大小决定着遗煤自然发火低温氧化阶段和自热阶段，也就是说决定着引起发火的内热源温度能否达到自然发火界限。
如果漏风量太大遗煤氧化热量不易积聚，漏风量很小则氧化条件不良，这两种漏风情况均不易发生自然发火。
高瓦斯煤矿通风技术分析
使用 风窗一 风机 联合 均压 治 理 瓦斯 必须 慎重 ，不但 耍有 具 体 的 斯 从顶板 瓦斯 排放道 排出 。
２在 综放 面 瓦斯 管理 的死角 ，应 用Ｂ ） 型通风 技术 ，通过 回风巷增 下几点 ：１ 风措施 ，一 旦均压 风机 因故停 风 ，工 作面 瓦斯就会大 量 阻风 门调节 ，减弱采 宅 区等瓦斯 涌 出源 的瓦斯 涌出强度 ，而支架顶部 ） 停 涌 出 ，溜子道 的截 止 门和 回风道 的调 量 门如不及 时打开 ，均压 区内将 的排 放道通风 负压低 于上述 各点 的通风 负压 ，工作 面高顶 、上隅角和
足 ；６风 筒、风 门每 天都要设 专人维 护 ，从 而确保 工作 面风流 稳定 ； ）
差 既定 的前提下 ，排放 巷排 出的瓦斯 总量基 本稳定 ，但由工作 面排向
８随着工作 面的不断 推进 ，上 、下 两道风 门 向外移 设时 应事先 钉好外 排 放巷 的风量变化 幅度 大 ，因此排放 巷瓦斯浓 度难 以被控制在安 全浓 ）
调量风 门的调量 窗而积 ，以达到最 佳均 压效果 ；５使用 均压通 风要 注 ） 在Ｂ 通 风模 式 下 ，由于 排 放 巷正 前 方始 终 处于 不稳 定垮 落 状 型 意全井 风量的调配 ，以防止 因均 压风机 的作用 而造成 其它采 区供风不 态 ，排放 巷与采 空区 的通畅程 度随 时变化 ，在排放巷 与回风顺槽 风压
应 用安全合理 的通 风技术 是解决 高瓦斯 矿井 瓦斯 超限和 易 自燃煤 出 ，减少工作 面瓦斯 涌出总量 。
层 自然发火 问题 的主要途 径 ，也是 矿井发 生重大 灾害后 防止灾变 扩大 １ 落煤 炭和 新暴 露煤 壁瓦斯 涌 出 。应 用Ｂ ） 采 型通风 技术 ，在 回风 的重要保 障。采 取安全 、经济 、有 效 的方 法将 瓦斯浓度 降到安全 浓度 巷安设 增 阻风 门形成 的局 部通风 阻力 ，使风 门进 风侧压力坡 线变缓 ， 以下 ，是亟待解决 的问题 。 各 点风流绝 对静压 升高 ，从 而有 效地抑 制工作 面采落煤炭 和新暴露煤
崔家沟煤矿综放工作面通风系统研究
第 ３期
王鹏克
崔家 沟煤矿综放 工作 面通风系统研究
３ ５
崔 家 沟 煤 矿 综 放 工 作 面 通 风 系 统 研 究
王 鹏 克
（ 崔家沟煤矿 ， 陕西 铜 川 ７ ７０ ） ２ ０ ０
摘
要： 对崔 家沟煤 矿 综放 工作 面不 同通 风 系统 的优 缺 点进 行 了表 明 分析 。 高 瓦斯矿 井仅 采 用增
面。
处 ， 采煤层 属 中生代侏 罗 系 陆相半 隐伏式 煤 田 ， 开 煤
系地层较平缓 ， 倾角 ２ ～１。局部可 达 ２ 。 。 ０， ０ 。主要 含 煤地 层为下侏 罗统延 安 组 。矿 井 主 采 的 ４ ２ 层 煤 Ｉ
为特厚煤 层 ， 位于煤 系地 层底 部 ， 厚 一般 ３～１ ｍ， 煤 ｌ
６ 左右。 ％
双 “ ” 通 风 系统 的缺 点 ： 工 作 面掘 进 工 程 Ｕ型 ①
多时 曾分 为 ９层 开 采 。１８ ９ ９年 开 始 采 用 滑 移 支 架
放顶煤 采 煤 法 ， ０ ０年 开 始 采 用 综 采 放 顶 煤 采 煤 ２０ 法 。综 放开 采工 作 面通 风 系 统 几 经 改革 ， 由最 初 的 双 “ 型到 “ Ｕ” Ｕ＋Ｌ 型 ， ＂ 最后 发展 为单 “ 型 。 Ｕ”
加风 量 、 大巷 道 断 面和 增加巷 道 个数 的方 式很难 从根 本 上解 决 瓦斯 危 害 ， 而 带来 了一 些其 它危 加 反
害。 因此 ， 高瓦斯矿 井在 采取 有 效抽 放措 施 的基础 上 ， 工作 面采 用单 “ ” ｕ 型通风 系统 完全 可行 。
关键 词 ： 综放 ； 通风 系统 ； 瓦斯 治理
量大 ； 受采 动压 力 影 响 ， 道底 臌 变 形 严 重 ， 道 ② 巷 巷 维修 工作 量大 ； 工作 面上 隅 角 和 臌风 巷 的瓦 斯浓 ③
2017煤矿安全生产标准化专家解读通风专业
Ⅰ
重大事故隐患判定
（2）没有备用主要通风机或者两台主要通风机工作能力不匹 配的；
【解读】 装有主要通风机的井口地面未装备用主要通风机或者装有备
用主要通风机且装备不是同一型号同等能力的主要通风机装置 的。
【检查方法】 查主要通风机站及主要通风机性能测定报告。 （3）违反规定串联通风的； 【解读】 指违反《煤矿安全规程》规定的串联通风。如：2个采煤工 作面之间串联；同一采区一个采煤工作面与其不相连接的一个 掘进工作面串联；非相邻的两个掘进工作面串联；采掘工作面 两次串联；3个及以上采掘工作面或者掘进工作面间一次串联 等。 【检查方法】 查通风系统图、串联通风措施及井下现场。
面各自回风流没有直接回到采区专用回风巷，回风系统有交叉重 叠风流。
【检查方法】 查井下专用回风巷及矿井通风系统图。
Ⅰ
重大事故隐患判定
（6）采掘工作面等主要用风地点风量不足的； 【解读】 采掘工作面实际供风量低于作业规程计算所需风量。 【检查方法】 查采掘工作面作业规程、测风报表及井下现场实测。
（7）采区进（回）风巷未贯穿整个采区，或者虽贯穿整个采区 但一段进风、一段回风的。
本部提纲
Ⅰ 工作要求、隐患判定及评分方法
一、工作要求（风险管控） 二、重大事故隐患判定 三、评分方法
Ⅱ 表4-1 煤矿通风标准化评分表
一、通风系统 二、局部通风 三、通风设施 四、瓦斯管理 五、突出防治 六、瓦斯抽采 七、安全监控 八、防灭火 九、粉尘防治 十、井下爆破 十一、基础管理
Ⅰ
工作要求（风险管控）
Ⅰ
重大事故隐患判定
（5）煤与瓦斯突出矿井未采取安全防护措施的； 【解读】 突出矿井，井巷揭穿突出煤层和在突出煤层中进行采掘作业时，
沁裕煤矿综采工作面采空区煤自燃防治技术研究
沁裕煤矿综采工作面采空区煤自燃防治技术研究郭晓飞（山西兰花沁裕煤矿有限公司，山西晋城048212）摘要：沁裕煤矿综采工作面采空区存在着遗煤自燃的现象，本文采用理论分析、现场实测的方法对其发火原因进行了分析，并在此基础上提出了相应的煤自燃防治技术，同时对该防火效果进行了评估，得出在该防火技术的治理下采空区煤层自燃危险性已消除，达到了火灾防控的预期效果，满足矿井的正常安全生产。
关键词：遗煤自燃；理论分析；现场实测；煤自燃防治技术中图分类号:TD822文献标识码:A文章编号：1009-0797(2021)01-0078-03Study on prevention and control technology of coal spontaneous combustionin goaf of Qinyu coal mineGUO Xiaofei(Shanxi Orchid Qinyu Coal Mine Co.,LTD.,Jincheng048212,China)Abstract:There is a risk of coal spontaneous combustion in the goaf of Qinyu coal mine.In this paper,the causes of coal spontaneous combustion are analyzed by theoretical analysis and field measurement.On this basis,the corresponding prevention and control technology of coal spontaneous combustion is proposed,and the fire prevention effect is evaluated.It is concluded that the risk of coal spontaneous combustion has been eliminated,and the expected effect of fire prevention and control has been achieved The normal safety production of the mine is sufficient.Key words:Spontaneous combustion of residual coal;theoretical analysis;Field measurement;Prevention and control technology of coal spontaneous combustion0引言在回采技术不断进步的条件下，工作面的采高也随之不断增高、产量不断加大、日推进速度也在不断加快叫与此同时，采空区的遗煤量也在不断增加，漏风分布复杂、对周围煤岩的采动影响增强、煤岩体宏观裂隙更为发育、冒落空间大等问题也愈加严重，在这些因素的共同影响下,采空区内的遗煤自燃几率急剧增加,从而导致采空区内频繁发火円,若不对其进行及时有效的治理，势必会引起重大的煤矿安全生产事故的发生,造成难以挽回的财产损失札沁裕煤矿综采工作面埋深达到了570m,该综采工作面采高较高,采空区内遗煤量较多,存在着较高的发火几率，探究诱发该工作面采空区内的发火原因并针对性的提出治理措施已成为当前该矿急需解决的首要任务。
《2024年采空区遗煤的多孔介质特征及自燃模型研究》范文
《采空区遗煤的多孔介质特征及自燃模型研究》篇一一、引言煤炭采空区内的遗煤管理，在保障煤矿安全高效开采过程中占据重要地位。
尤其遗煤作为采空区内易积聚煤炭资源的一种状态，其物理特性和化学反应特性的研究对矿井的稳定运营及矿井内环境污染与火势控制的难度起着关键性影响。
本文主要围绕采空区遗煤的多孔介质特征以及自燃模型进行详细探讨。
二、采空区遗煤的多孔介质特征多孔介质指包含众多相互连通或封闭的孔隙的固体材料。
采空区遗煤作为一种多孔介质，其特征主要表现在以下几个方面：1. 孔隙结构：遗煤的孔隙结构复杂，包括大孔、中孔和小孔等，这些孔隙为空气、水分和煤的氧化反应提供了空间和条件。
2. 渗透性：遗煤具有较低的渗透性，这一特性使采空区内积聚的瓦斯、水等不易流经煤层。
3. 比表面积：比表面积是指单位体积或质量物质的表面积，对化学反应的速度影响极大。
采空区遗煤的比表面积较大，这使得氧化反应的表面和热源接点更加集中。
三、遗煤自燃的物理与化学基础自燃现象指因内在原因或外在诱因，而发生自发燃烧的过程。
就遗煤而言，其自燃过程主要基于物理吸附和化学氧化两个过程。
1. 物理吸附：遗煤在多孔介质中吸附氧气和水蒸气等物质，为后续的氧化反应提供条件。
2. 化学氧化：在一定的温度和氧气浓度下，煤中的有机物与氧气发生化学反应，产生热量。
当热量积累到一定程度时，便可能引发自燃。
四、自燃模型研究为了更好地理解并预测采空区遗煤的自燃现象，我们需要构建自燃模型。
这种模型可以解释多孔介质中的煤自燃过程中，热量如何生成和积累以及热流的传输规律等。
一个常见的自燃模型主要包括了物理-化学参数如孔隙度、渗透性、温度场以及物理化学吸附模型与化学反应速率模型的联合模拟等。
这些模型能够帮助我们理解自燃过程的主要影响因素及其作用机制。
五、研究方法与结论研究主要采用实验研究和模拟研究相结合的方法。
首先通过实验测量多孔介质的物理特性，如孔隙结构、渗透性等；然后利用化学反应动力学理论分析自燃过程，通过数学模型描述该过程；最后利用计算机模拟软件对自燃过程进行模拟，分析影响因素及热流传输规律等。
《2024年大采高超长综采工作面采空区自然发火规律研究》范文
《大采高超长综采工作面采空区自然发火规律研究》篇一一、引言煤炭工业是我国能源生产的重要组成部分，采煤技术持续发展和更新对于提高煤矿开采效率和安全具有重要意义。
在大型煤炭矿井中，大采高超长综采工作面的运用已经成为主流。
然而，随着开采深度的增加和开采强度的加大，采空区自然发火问题逐渐凸显，成为影响煤矿安全生产的重要问题之一。
因此，研究大采高超长综采工作面采空区自然发火规律，对于预防和控制煤矿火灾，保障矿井安全具有极其重要的意义。
二、采空区自然发火原因及影响因素采空区自然发火主要是由于煤层中的残留煤炭在不良的通风条件下氧化、发热、自燃所致。
影响采空区自然发火的主要因素包括：煤炭性质、通风条件、采空区内的气体成分及含量、采煤方法等。
大采高超长综采工作面的特殊性，如工作面长、高差大等，都可能对采空区的自然发火产生影响。
三、大采高超长综采工作面采空区特点大采高超长综采工作面的采空区具有以下特点：一是空间大，煤炭储量大，可能存在的潜在火灾风险更大；二是高差大，导致通风困难，局部地区容易形成氧化反应的环境；三是工作环境复杂，存在多处盲区，难以及时发现火灾源。
这些特点使得大采高超长综采工作面的采空区自然发火规律具有独特性。
四、自然发火规律研究方法及成果针对大采高超长综采工作面采空区的自然发火规律研究，可以采用多种方法，如理论分析、实验研究、数值模拟、现场实测等。
这些方法的应用，可以深入探究采空区自然发火的机理、发生条件及影响因素。
经过多年的研究和实践，已经取得了一系列成果。
例如，通过对煤炭性质的研究，发现某些煤种具有较高的自燃倾向性；通过通风条件的研究，发现合理的通风策略可以有效降低采空区的温度和氧气含量，从而抑制煤炭的氧化反应；通过现场实测，发现了采空区自然发火的典型特征和规律等。
五、防控措施及建议基于对大采高超长综采工作面采空区自然发火规律的研究，可以采取以下防控措施：一是加强煤炭性质的研究，了解不同煤种的自燃倾向性，采取针对性的防火措施；二是优化通风系统，保证采空区的通风良好，降低温度和氧气含量；三是加强现场监测，及时发现和处理火灾隐患；四是制定完善的火灾应急预案，确保在火灾发生时能够及时、有效地进行处置。
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高瓦斯易自燃采空区双层遗煤均压通风系统研究目前,瓦斯抽放是治理工作面瓦斯超限的主要方法,但由于我国大部分煤层的渗透率较低,单靠瓦斯抽放不足以解决高瓦斯综放工作面上隅角的瓦斯超限问题。
对此,有学者提出利用增加漏风汇的方法予以解决,其中尾巷就是比较经济有效的治理上隅角瓦斯超限的方法。
但我国《煤矿安全规程》规定,尾巷只能在不易自燃的煤层中使用,这就增加了高瓦斯易自燃工作面的瓦斯治理难度。
因此有必要对高瓦斯易自燃工作面的瓦斯治理和煤自燃预防方法进行研究,力求找到一种不会增加煤矿自燃危险性的瓦斯治理方法,从而降低煤矿的瓦斯治理难度和开采成本,促进煤矿的安全高效开采。
采空区煤自燃是一个复杂的物理、化学变化过程,其低温阶段的宏观表现为热量的产生和气体产物的生成。
本文建立了能够反映采空区CH4、CO2的动态生成及采空区多孔介质固气间能量交换的三维动态采空区煤自燃数学模型,并对其关键参数进行了研究。
利用动网格技术建立了反应工作面回采过程的三维动态几何模型,并用UDF自定义函数定义了采空区区域运行方式,结合煤自燃动态数学模型,实现了对三维采空区煤自燃的动态仿真模拟。
U型通风系统为一源一汇的通风系统,U+L型通风系统为一源两汇的通风系统。
U型通风系统不利于上隅角瓦斯防治,但可以最大限度的减少向采空区的漏风,对采空区煤自燃防治有利,而U+L型通风系统恰恰相反。
为了对比研究U型通风系统和U+L型通风系统对采空区煤自燃的影响规律,分别研究了两种通风系统对采空区漏风流场、瓦斯浓度场分布规律以及采空区底板遗煤和冒落带中不可采的临近层遗煤的自燃耦合规律及高温点的空间分布规律,结果表明:(1)采空区双层遗煤的温度场分布状态是工作面通风系统、采空区遗煤位置、厚度、采空区瓦斯浓度、煤层倾角等因素综合作用的结果;(2)U+L型通风系统的回风巷和尾巷压差、煤层倾角对采空区煤自燃有重要的影响。
围岩温度影响着矿井大气的温度、煤低温氧化热生成速率和向周围环境的散热速率。
本文研制了温度控制范围从0～180℃的煤低温氧化绝热实验系统,完成了从起始温度20℃绝热升温到160℃的绝热氧化实验,结果表明,煤在低温阶段(20～40℃)的升温时间占总升温时间的54%。
本文还利用煤自燃动态仿真模拟方法,对不同的围岩温度下,采空区温度场
的分布规律进行了研究,研究表明围岩温度越高,正常回采时的采空区最高温度越高,停采后达到燃点的时间越短。
实验室物理模拟实验和数值模拟实验表明,在相同煤质下,矿井围岩温度越低,采空区遗煤的自然发火期越长。
基于以上研究,本文得到了一种新型的通风系统——U_U型均压通风系统。
相对于U型通风系统,U_U型均压通风系统对采空区风压梯度和漏风流场的影响很小,不会增加采
空区底板遗煤进风侧遗煤和冒落带遗煤温度,只会略微增大联络巷口附近的采空区遗煤温度,而联络巷口附近的遗煤自燃氧化过程完全可控。
由于U_U型均压通风系统有大的沿空留巷断面,可以保证回风巷和联络巷仅有一个小的压差就能使联络巷中有足够的风量,这样既解决了上隅角瓦斯超限,又可把联络巷瓦斯浓度控制在较低水平。
所以U_U型均压通风系统能够有效治理工作面瓦斯超限并且不会增加采空区煤自燃的危险性。
U_U型均压通风系统在煤矿现场的成功应用表明,它是高瓦斯易自燃工作面治理瓦斯超限和防止采空区煤自燃的有效方法,具有重大的社会效益和经济效益。
该论文有图114幅,表11个,参考文献163篇。