淺埋深自燃厚煤層防滅火技術(shù)研究

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1、doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2011.06.028淺埋深自燃厚煤層防滅火技術(shù)研究史過(guò)平1,張國(guó)軍陳明河2,李曉旭1(「神華烏海能源有限責(zé)任公司老石旦煤礦內(nèi)蒙古烏海0160332?煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院重慶400037)［摘要］通過(guò)對(duì)16402淺埋深厚煤層綜放采空區(qū)自燃’三帶’的考察，掌握該類煤層綜放工作面采空區(qū)’三帶’的分布規(guī)律，并根據(jù)’三帶’的分布范圍建立了16402綜放工作面采空區(qū)注氮防滅火防治技術(shù)體系取得了較好的效果，為淺埋深厚煤層綜采放頂煤工作面自燃防治實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)提供了技術(shù)支持。［關(guān)鍵詞］淺埋深厚煤層；三帶；防滅火［中圖分類號(hào)］TD752

2、2［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B［文章編號(hào)］1672-9943(2011)06-0069-020引言對(duì)于厚煤層綜放工作而，由于煤層厚,采放高度高，采空區(qū)體積大，「L冋釆率相對(duì)較低，大量浮煤遺留在采空區(qū)，為采空區(qū)自燃提供了豐富的呈松散狀態(tài)的煤，增加了采空區(qū)浮煤口燃的危險(xiǎn)性。尤其是淺埋深厚煤層綜放工作面，地面新鮮風(fēng)流漏向采空區(qū)的漏風(fēng)通道，為采空區(qū)浮煤自燃提供了適量的氧氣，更加加劇了采空區(qū)浮煤口燃的危險(xiǎn)性。因此，掌握淺埋深厚煤層綜放工作面白燃‘‘三帶'觀律，并采取有效的防滅火措施，對(duì)安全綸產(chǎn)十分重要。木文結(jié)合老石旦煤礦16402淺埋深厚煤層綜放工作血煤層條件和開采工藝特點(diǎn)，在考察16402淺埋深厚煤層綜放采

3、空區(qū)自燃''三帶'后，并利用數(shù)值模擬的方法，最終確定氧化帶的范圍，針對(duì)該工作而平均進(jìn)尺小于最小推進(jìn)度的情況，采取有針對(duì)性的防滅火技術(shù)措施，取得好的防治效果，為淺埋深厚煤層綜采放頂煤工作血自燃防治實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)提供了技術(shù)支持。老石旦煤礦16402綜放工作面概況16402綜放工作面地面標(biāo)高+1227-+1324m,井下標(biāo)高+910?+850該工作面位于北一采區(qū)煤柱與北三煤柱之間，其北西為北三16*軌道下山，南西為未開采區(qū)，距16*集中巷50m.工作面走向長(zhǎng)720m,傾斜長(zhǎng)180m,面積129600m2，煤層傾角5。~20。,煤層密度1.55t/m：煤層厚8.5m,機(jī)采高度2.8m,放頂煤高

4、度5.7m,采放比為仁2.04,采煤機(jī)截深為0.6m,口循環(huán)個(gè)數(shù)2個(gè),月進(jìn)度32m,工作血設(shè)計(jì)風(fēng)量817m3/min,工作血最大月產(chǎn)量為7萬(wàn)t,T■作面回采時(shí)正常涌水最為0.5rTr7min,工作而最大涌水量為0.85m3/min016#煤層口燃傾向性鑒定等級(jí)屈II類,自燃煤層，最短自然發(fā)火期為71do216402I作面采空區(qū)自燃’三帶"2.1考察采空區(qū)自燃'三帶'劃分按采煤工作面采空區(qū)內(nèi)浮煤自燃危險(xiǎn)性的不同，可將采空區(qū)劃分為散熱帶、氧化帶和窒熄帶。在采煤工作面推進(jìn)過(guò)程屮，采空區(qū)a燃'三帶'范圍和寬度隨采煤工作面漏風(fēng)量、氧濃度、浮煤厚度和采空區(qū)溫度等因索動(dòng)態(tài)變化。一般認(rèn)為劃分漏風(fēng)散熱帶和

5、可能自燃帶的指標(biāo)為:氧濃度18%、FI升溫速率＜1°C/d.漏風(fēng)率二0.9m3/min.m2o劃分可能白燃帶和窣熄帶的指標(biāo)為：氧濃度V6%或10%,FI升溫速率^1°C/d,漏風(fēng)率V0.02mWmin.m2。可能自燃帶和窒熄帶的標(biāo)準(zhǔn)采用10%較多。布置于采空區(qū)的束管系統(tǒng)可以測(cè)定采空區(qū)沿走向的氧濃度變化，比鮫容易確定口燃'三帶'的范圍。H升溫速率和漏風(fēng)速率在以數(shù)學(xué)模型解算白燃'三帶'時(shí)川得多，但在井卜.不易準(zhǔn)確測(cè)量。2.2利用束管監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)劃分采空區(qū)自燃'三帶采用束筲監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)釆空區(qū)氧氣濃度劃分采空區(qū)口燃'三帶一般認(rèn)為劃分漏風(fēng)散熱帶和氧化帶的指標(biāo)為氧濃度18%,劃分氧化帶和窒熄帶的指標(biāo)為氧

6、濃度10%o鈕焦JuOjmalE曲疏逾JW［蝕松磚1H沁駁勒彪沁r宙罰就16402工作面布置采樣頭時(shí)與工作面煤壁平齊，設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)為'塌山T；口2010年4月6日開始監(jiān)測(cè)分析，到2010年8月"日止,累計(jì)進(jìn)尺為83.1m,釆樣點(diǎn)氧氣濃度從20.5%逐步下降到10%左右016402工作面釆空區(qū)塌山1監(jiān)測(cè)點(diǎn)氧氣濃度隨工作血累計(jì)進(jìn)尺變化如圖1所示。0102030405060708090累計(jì)進(jìn)尺/m圖11■山1監(jiān)測(cè)點(diǎn)氯氣濃度隨推進(jìn)度變化山圖1可以看出，當(dāng)氧氣濃度為18%時(shí)累計(jì)進(jìn)尺為34m,當(dāng)氧氣濃度為10%時(shí)累計(jì)進(jìn)尺為82m,考慮到設(shè)置釆樣頭時(shí)采樣頭和工作面煤壁平齊，工作面煤壁距離工作面后方采

7、空區(qū)冇一定距離約為10m,消除采樣頭與采空區(qū)距離的影響，氧化帶范圍為24-72mo煤體自燃過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程由煤體內(nèi)在自燃性和外界條件共同決定的。綜放面采空區(qū)自燃'三帶'是個(gè)動(dòng)態(tài)的變化范圍，隨著推進(jìn)度、漏風(fēng)量、注氮量等多種因索變化而變化。因而采空區(qū)自燃'三帶''的寬度受到多因素的共同彩響而動(dòng)態(tài)變化，因而采用FLUENT數(shù)值模擬，綜介確定氧化帶的范陽(yáng)。2.3采空區(qū)自燃'三帶TLUENT數(shù)值模擬FLUENT是冃前處于