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本文以和尚嘴矿8106综采工作面为研究对象,针对其煤层顶板坚硬、不易垮落,采空区漏风严重,遗煤具有自燃倾向性,极易发生自燃的特点展开研究。论文根据和尚嘴矿矿井实际,采用理论分析和现场监测、数值模拟和现场应用相结合的方法,针对和尚嘴矿开采煤层所存在的问题,对采空区自燃危险区域及其变化规律进行研究,为和尚嘴矿预防自然发火提出具体方法。
本文以煤自燃机理为理论基础,通过对8106综采工作面进行理论分析,得到了8106工作面采空区遗煤自燃的主要影响因素是采空区漏风严重;根据采空区自燃“三带”划分理论,通过布置在8#煤层8106工作面的束管监测系统对采空区进行连续监测,分析监测数据,依据氧浓度指标划分采空区自燃“三带”;依托CFD软件Fluent,建立采空区渗流模型,对采空区流场模拟分析,依据氧浓度、风速综合划分采空区“三带”范围,散热带范围为采空区后方29~47m,窒息带为采空区87~125m后的范围,中间部分为氧化带,氧化带最宽为78m,结果与现场监测具有一致性,并确定了临界推进速度4.33m/d;通过Fluent数值模拟软件,对提出的降低采空区漏风方法调整供风量及隅角封堵条件下采空区流场进行研究分析,根据模拟结果,风量与采空区漏风呈正比,风量越大,采空区漏风越严重;隅角封堵能够降低采空区漏风,双侧封堵优于下隅角单侧封堵。
根据模拟结果综合分析和尚嘴矿8106工作面实际,选择隅角双侧封堵间距30m措施,并在现场工作面上、下隅角处每隔30m采用袋墙为框架填充粉煤灰凝胶构筑封堵墙,根据监测结果,自燃危险区域降到安全范围,达到预期效果,对实现和尚嘴矿安全生产,企业的高质量发展具有重要意义。
本文以煤自燃机理为理论基础,通过对8106综采工作面进行理论分析,得到了8106工作面采空区遗煤自燃的主要影响因素是采空区漏风严重;根据采空区自燃“三带”划分理论,通过布置在8#煤层8106工作面的束管监测系统对采空区进行连续监测,分析监测数据,依据氧浓度指标划分采空区自燃“三带”;依托CFD软件Fluent,建立采空区渗流模型,对采空区流场模拟分析,依据氧浓度、风速综合划分采空区“三带”范围,散热带范围为采空区后方29~47m,窒息带为采空区87~125m后的范围,中间部分为氧化带,氧化带最宽为78m,结果与现场监测具有一致性,并确定了临界推进速度4.33m/d;通过Fluent数值模拟软件,对提出的降低采空区漏风方法调整供风量及隅角封堵条件下采空区流场进行研究分析,根据模拟结果,风量与采空区漏风呈正比,风量越大,采空区漏风越严重;隅角封堵能够降低采空区漏风,双侧封堵优于下隅角单侧封堵。
根据模拟结果综合分析和尚嘴矿8106工作面实际,选择隅角双侧封堵间距30m措施,并在现场工作面上、下隅角处每隔30m采用袋墙为框架填充粉煤灰凝胶构筑封堵墙,根据监测结果,自燃危险区域降到安全范围,达到预期效果,对实现和尚嘴矿安全生产,企业的高质量发展具有重要意义。