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高位巷瓦斯抽采下采空区自燃危险性数值分析及应用(7页)pdf.rar

【摘要】 针对大流量高位巷瓦斯抽采可能诱发采空区自燃问题,以南山矿l8层5分段综放面为研究背景,构建采空区气体渗流分析模型。利用变渗透系数和Forchheimer方程,求解非线性流与层流并存下采空区三维氧气分布。结果表明:高位巷瓦斯抽采使工作面氧气更易沿漏风方向采空区纵深发展,氧化带总体宽度会随抽放流量的提高而增加。在进风侧氧气分布后移程度较小,而回风侧受抽放负压显著影响,出现明显氧气富集区。上下隅角封堵配合注氮,会降低抽放对氧气渗入的诱导影响。依据研究结论,利用综合防火措施消除了高位巷附近潜在的自燃危险。
【关键词】 瓦斯抽采; 三维氧气分布; 氧化带宽度; 防火措施; 回风侧气体
引 言
当前大型煤矿普遍采用“U”型通风长壁式回采工作面和综采放顶煤开采技术,开采强度大,回采率不高,大量遗煤被保留在采空区内部,随即产生大量高浓度积存瓦斯。经漏风携带后,瓦斯在上隅角积聚或者进入回风巷道,极易造成瓦斯超限。防止工作面瓦斯超限的最有效措施是,在采空区内部进行瓦斯抽放,减少瓦斯绝对涌出量。由于“U”型通风工作面采空区具有的瓦斯赋存特点 ,为了达到较好的抽放效果,抽放时需要进人采空区回风侧深部瓦斯富集区,并配合较大的抽放流量,这很可能诱导工作面空气向采空区内部纵深发展,加剧漏风,使自燃带范围变宽,并加快遗煤升温速率。由于综放工作面推进速度相对缓慢,当工作面无法在发火期内推过自燃带,即会发生自燃火灾。
瓦斯在空间上具有上浮的趋势,采空区瓦斯抽采是在立体布局情况下进行的,曾有大量文献分别从理论和工程角度研究采空区瓦斯抽采与煤自燃之间的耦合关系。李宗翔等 利用有限元法详细分析了工作面风量、瓦斯抽采方式、抽采强度和煤自燃之问的耦合关系,并归纳总结了瓦斯治理与煤自燃之间的矛盾性,其研究结论表明,大流量瓦斯抽放引起的自燃危险性不可忽视。朱红青等 在理论上比较了3种常见采空区瓦斯抽采方式对采空区流场的影响,结果表明,大流量的高位巷和尾巷排放会明显增加采空区自燃危险性。褚廷湘等 研究了u+II型通风方式下瓦斯抽采与煤自燃之间的合关系,提出加剧采空区浮煤氧化的原因主要是瓦斯抽采提供的漏风动力及岩层发育提供的漏风通道。杨胜强等 在理论上分析了u+I型工作面尾巷排放瓦斯的风量、风压、位置对采空区自然发火的影响,制订了合理的瓦斯排放措施。当前多数涉及采空区流场问题的分析主要基于二维假设,忽略了垂直方向渗流属性差异,也无法包括足够的空间信息。在上述研究成果基础上,以龙煤集团鹤岗南山矿l8层5分段综放面为例,笔者将从理论上分析三维环境下高位巷瓦斯抽采对采空区自燃带位置分布的影响,并对防火措施的效果进行前瞻预测,最后利用现场监测数据对理论结论进行验证,以期为具有类似生产布局的采空区防火工作提供可借鉴的研究思路。

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  • 更新时间:2017-08-11
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