高瓦斯矿井采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害防控研究

发布时间：2025-04-23 02:28

　　 以乌兰煤矿Ⅱ020803工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实践等手段对采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害防控进行研究,研究结果表明:瓦斯爆炸三角形区域主要位于工作面及沿空留巷区域,位于该区域混合气体浓度适宜,一旦遇到有足够能量的点火源时,就有可能发生爆炸。当同层位的采空区氧化带范围和可爆区域范围重合区域内遗煤发生氧化发应时,会使煤体及其周围温度升高,一旦超过CH₄着火点温度时,就会发生瓦斯爆炸。采用高位瓦斯抽放与防灭火一体化钻孔及采空区动态隔离控制技术可使工作面隅角CO浓度、CH₄浓度呈现下降趋势,可有效防控工作面瓦斯爆炸与煤自燃耦合灾害。

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【部分图文】：

图1 瓦斯爆炸三角形分区图

瓦斯发生爆炸需满足3个条件，分别为可爆范围内的瓦斯、充足的氧气和一定能量的引燃火源。当采空区内存在大量CH4时，根据瓦斯爆炸理论，在20℃、压力为101.3kPa时，CH4爆炸上限为15%，爆炸下限为5%。根据混合气体中CH4浓度和混合气体中O2浓度将瓦斯爆炸区域划分为5个区，....

图2 三维物理模型图

根据现场实际情况，建立物理模型，对工作面开采过程中爆炸区域的情况进行模拟，所建的物理模型如图2。根据瓦斯爆炸三角形区域，并结合所模拟的采空区气体浓度分布情况，对采空区内可爆区域进行划分。采空区垂直高度分别为z=0.5m、z=6m、z=12m、z=18m等情况下可爆区域的划分....

图3 可爆区域划分

由图3(a）可以看出，在距采空区底板0.5m的高度上，采空区内可爆区域与工作面相距9～38m，该区域宽度约为29m。在邻近沿空留巷区域，氧化带区域与沿空留巷相距12～37.5m。通过对图3(a）～图3(d）进行对比可以发现，随着层位高度的不断增加，采空区内可爆区域范围不断....

图4 工作面动态隔离系统钻孔布置示意图

对工作面隅角注防灭火材料工艺进行改进，采用工作面采空区动态隔离防治技术。向液压支架间隙内注入高分子材料，对间隙进行充填。当钻孔终端与采空区底板间距为2m时，采用间隔式压注的方法，利用充填材料黏结较好的特性，使采空区后方垮落矸石形成封堵墙。在工作面周期来压期间，向钻孔内压注充填材....

本文编号：4041069