立體瓦斯抽采對浮煤自燃的影響及防治措施

1、立體瓦斯抽采對浮煤自燃的影響及防治措施河南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院河南焦作454003摘要：針對立體瓦斯抽采對采空區(qū)自燃“三帶”分布及浮煤自燃的影響，以研究采空區(qū)風(fēng)流速度的變化為切入點，以義馬集團UⅠ型通風(fēng)系統(tǒng)為背景，研究在立體瓦斯抽采系統(tǒng)下，由于漏風(fēng)而造成采空區(qū)“三帶”分布變化及對浮煤自燃的影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)瓦斯抽采及采空區(qū)浮煤自熱產(chǎn)生的“內(nèi)生火風(fēng)壓”加劇了采空區(qū)的漏風(fēng)，復(fù)雜了自燃帶的劃分范圍，增加了采空區(qū)發(fā)火的危險性。最后提出了增阻

2、漏風(fēng)及同步注氮、注水、注漿的綜合防滅火措施。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：瓦斯抽采；采空區(qū)；漏風(fēng)；火風(fēng)壓；自燃；中圖分類號：中圖分類號：TD75文獻標識碼文獻標識碼：ATheInfluenceofStereoGasDrainageonGoafSpontaneousPreventionMeasuresZHOUShixuanSchoolofSafetyscienceEngineeringHenanpolytechnicUniversityJiaozuo4

3、54003，ChinaAbstract:AimedattheeffectionofstereogasdrainagetospontaneouscombustionzonesdivisioncoalspontaneousthoughthestudyofchangingintheairflowvelocitychoosedUⅠtypeventilationsystemofYangquanmineresearchinstereogasextr

4、actionsystemduetoairleakageresultingfromthe“threezones“distributionofchangingtheeffectionofspontaneouscombustioningoaf.Findgasdrainageendogenousfireheatingairpressurederivedfromcoalgoaffloatselfheatingwarmingmakegoafleak

5、agedeteriating，makespontaneouscombustionzonesrangecomplicateincreasedtheriskofgoafspontaneouscombustion.Finallyputfwardincreasedresistancetocontrolairleakagenitrogeninjectioninjectiongroutingsynchronizationcarryonthecomp

6、rehensivefirepreventionmeasures.Keywds:gasdrainagegoaf；airleakagefireheatingairpressurespontaneouscombustion火與瓦斯是影響礦井安全生產(chǎn)的兩大主要災(zāi)害，特別是對高瓦斯易自燃煤層開采時，由于煤層瓦斯抽采，加劇了采空區(qū)漏風(fēng)，從而引發(fā)采空區(qū)浮煤自燃；同時由于采空區(qū)浮煤的自燃，在采空區(qū)局部形成了“內(nèi)生火風(fēng)壓”，進而加劇了采空區(qū)浮煤自燃的供氧

7、動力[1]；另一方面，由于浮煤自燃又成為瓦斯燃燒和爆炸的引火源，嚴重地影響礦井瓦斯的安全抽采；因此，就如何能夠在防治采空區(qū)浮煤自燃的措施中，兼顧卸壓瓦斯的抽采；如何能夠在瓦斯抽采過程中，兼顧著對采空區(qū)浮煤供氧動力的有效控制達到防治浮煤自燃，成為高瓦斯易自燃礦井，如何實現(xiàn)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵課題之一。據(jù)有關(guān)部門1953～1984年的不完全統(tǒng)計，我國統(tǒng)配煤礦和重點煤礦的火災(zāi)事故中，外因火災(zāi)僅占事故總數(shù)的6%，而內(nèi)因火災(zāi)竟占94%。按巷道、采空區(qū)及

8、其它地點統(tǒng)計表明，巷道煤柱自然發(fā)火次數(shù)占火災(zāi)總數(shù)的29%，采空區(qū)自然發(fā)火占60%，其他地點自燃發(fā)火占11%[2]。可見，防止礦井自然火災(zāi)，特別是采空區(qū)自然火災(zāi)的發(fā)生，是避免煤礦火災(zāi)及其次Ⅰ垮落帶Ⅱ裂隙帶Ⅲ彎曲下沉帶A煤壁支承影響區(qū)B離層區(qū)C重新壓實區(qū)圖2回采工作面上覆巖層裂隙分布示意圖Fig.2Distributionofcrackofoverlyingstratainwkingface2.22.2漏風(fēng)動力漏風(fēng)動力當(dāng)上覆巖層裂隙形成后，

9、在瓦斯抽采負壓作用下，風(fēng)流沿采空區(qū)至上覆巖層的裂隙通道擴散，形成采空區(qū)立體風(fēng)流運移，采空區(qū)漏風(fēng)加劇，致使采空區(qū)浮煤處于適宜的供氧環(huán)境中，促使采空區(qū)浮煤自燃的適宜供氧區(qū)域增大。同時隨著工作面的正常推進及自熱氧化作用時間的增加，采空區(qū)浮煤氧化生熱增加，進而使煤體溫度升高，此外由于漏風(fēng)通道兩端的溫差及高差所形成的“內(nèi)生火風(fēng)壓”，加劇采空區(qū)浮煤自燃的供氧動力。在“內(nèi)生火風(fēng)壓”的作用下，可能形成以點高溫為核心，周圍非高溫區(qū)為輔助的慢速渦流狀態(tài)，加

10、劇熱量的對流交換，促使內(nèi)外煤體共同升溫，致使浮煤氧化加劇，最終導(dǎo)致浮煤自燃的發(fā)生。3UⅠ型通風(fēng)系統(tǒng)對“三帶”劃分的影響3.13.1數(shù)值模擬及分析數(shù)值模擬及分析以義馬集團耿村礦12200工作面UⅠ型通風(fēng)系統(tǒng)為例，系統(tǒng)的研究采空區(qū)的立體漏風(fēng)規(guī)律。根據(jù)12200工作面的煤層賦存條件及上覆巖層裂隙發(fā)育特征，通過FLUENT數(shù)值模擬49]，展開對采空區(qū)及上覆巖層卸壓區(qū)域漏風(fēng)流場的分析，從圖中看以發(fā)現(xiàn)，采空區(qū)漏風(fēng)流場呈三維變化，受高抽巷影響較大，如

11、圖3。圖312200采空區(qū)漏風(fēng)風(fēng)速分布圖（0~0.005ms）Fig.3Theairleakagespeedin15101goaf（0~0.005ms）從圖3可知，在高抽巷影響下造成了采空區(qū)的立體風(fēng)流變化。在其影響下，采空區(qū)風(fēng)流速度分布打破了原先普通采空區(qū)自燃“三帶”的劃分范圍，而在采空區(qū)深部也形成了較強的漏風(fēng)，這樣就造成了采空區(qū)風(fēng)流速度分布的不規(guī)律。從圖中還可看到，在后高抽巷部漏風(fēng)風(fēng)流速度較大，實際上這些較大的風(fēng)流速度不能使浮煤自燃，