高庄煤矿工作面过断层期间自燃“三带”分布规律研究.pdf
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1、高庄煤矿工作面过断层期间自燃“三带”分布规律研究孙超徐传亮祝传军(济宁市能源局山东 济宁 枣庄矿业集团 高庄煤业山东 济宁)摘 要:随着开采深度增加和机械化水平提高煤矿产量提升的同时增大了矿井灾害发生概率煤炭自燃发火是井下主要危险之一 为研究工作面过断层期间的遗煤自燃规律采用埋设高压胶管的方式掌握采空区的氧气分布情况初步获得自燃“三带”的分布范围采用 有限元数值模拟方法建立采空区三维模型模拟分析采空区的氧气场模拟结果与现场相互验证结果表明:采空区自燃“三带”范围为进风侧:散热带为.氧化带为.窒息带为.回风侧:散热带为 氧化带为 .窒息带为.关键词:煤自燃数值模拟自燃“三带”火灾防治中图分类号:
2、.文献标识码:文章编号:()随着煤矿开采机械化程度增加煤矿各种不安全因素突出火灾是影响煤矿安全生产的重要因素采空区遗煤自燃在煤矿火灾中占比很高是煤矿火灾内因的典型表现形式 采空区遗煤与氧气接触煤的氧化性增强极易发生遗煤自燃 工作面过断层期间导致遗煤增多开采速率减慢加大了遗煤与氧气的接触面积自燃发火的概率呈几何级增加 划分采空区自燃“三带”成了防治采空区遗煤自燃的重要手段本文以高庄煤矿 下 工作面为背景在现场数据测定和数值模拟基础上研究工作面采空区自燃“三带”的分布根据高庄煤矿现场情况提出采空区遗煤自燃的防治措施保证矿井安全高效生产 煤田概况高庄煤矿 下 工作面位于西三采区南部为“三下”煤层工作
3、面可采区域走向长 倾斜长 煤岩层倾角 平均 煤厚.平均.可采储量.万 工作面采用单一走向长壁后退式采煤法全部垮落法处理采空区顶板为一次采全高综采工艺 下 工作面采空区三带分布.测点布置下 工作面采空区“三带”测定采用采空区埋设测温线监测温度和高压胶管抽测气体进行温度和气体监测布置两个测点材料巷和运输巷各 个测点测点布置如图 所示.观测结果分析氧气浓度、风速和温度是采空区自燃“三带”划分图 测点布置的主要依据因为风速为矢量现场实测中不易测试以氧气浓度作为“三带”划分的主要依据分别对比分析材料巷和运输巷测点的氧气浓度两个测点氧气浓度的变化曲线如图、图 所示图 材料巷测点 浓度变化曲线图 运输巷测点
4、 浓度变化曲线结合图 和图 可知随着工作面推进氧气浓度不断下降 由图 材料巷测点曲线在探头进入采空区.内浓度高于为散热带在探头进入采空区.内浓度在 属于氧化带在探头进入采空区大于.时浓度在低于 属于窒息带并在.处 浓度降低至 从图 中可以看出在探头进入采空区距离不足 时浓度高于 为散热带在 .时浓度在 为氧化带在.时浓度低于 为窒息带根据对高庄煤矿 下 煤层采空区不同区域 浓度现场实测数据可得采空区自燃“三带”分布规律如表 所示表 下 工作面采空区自燃“三带”分布规律采空区位置散热带/氧化带/窒息带/进风侧.回风侧 .数值模拟分析在现场“三带”参数测定后通过 模拟软件进行数值模拟测定 下 工作
5、面采空区各种气体浓度与内部流场验证现场测定数据获得准确的“三带”范围.模型构建通过高庄煤矿下 工作面的现场情况建立采空区三维模型模拟分析采空区的氧气场如图 所示图 工作面采空区三维物理模型及网格划分模型 工作面边界条件设置为:进风口设置为 回风口设置为 工作面、采空区、两巷均设置为 三者交接处设置为 采空区视为多孔介质.模拟结果分析图 采空区氧气浓度分布下 工作面采空区内氧气浓度分布规律如图 所示在风流运移的影响下采空区内回风侧的氧气浓度明显低于进风侧的氧气浓度随着工作面不断推进氧气浓度逐渐降低 从进风侧到回风侧的空气氧气浓度降低经过沿途氧气损耗和动量的损失 随着工作面推进回风侧的氧气浓度不断
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