煤峪口矿综采工作面采空区自燃“三带”分布研究.pdf
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1、1112023 年第 8 期谢承莹等:煤峪口矿综采工作面采空区自燃“三带”分布研究收稿日期 2022-12-16作者简介 谢承莹(1991),男,甘肃渭源人,2013 年毕业于黑龙江科技大学矿井通风与安全专业,本科,工程师,现主要从事矿井“一通三防”工作。煤峪口矿综采工作面采空区自燃“三带”分布研究谢承莹1 杨建武1 陈玉龙2(1.晋能控股煤业集团煤峪口矿,山西 大同 037041;2.山西煤炭运销集团科学技术研究有限公司,山西 太原 030000)摘 要 为了预防采空区自然发火的发生,以煤峪口矿 C3-5#煤 8101 工作面采空区为研究对象,按照 O2浓度划分指标,通过现场实测和数值模拟两
2、种方法,对采空区自燃“三带”分布规律进行研究。确定了采空区自燃“三带”范围,并计算了工作面安全推进最小速度为 0.86 m/d。工作面实际推进速度略大于最小推进速度,需对采空区氧化带进行惰化处理,以确保工作面的安全开采。关键词 煤自燃;自燃“三带”;现场监测;数值模拟中图分类号 TD75+2.2 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.08.037Research on the Distribution of Spontaneous Combustion Three Zones in the Goaf of the Fully Mechanized
3、Mining Face of Meiyukou MineXie Chengying1 Yang Jianwu1 Chen Yulong2(1.Jinneng Holding Coal Industry Group Meiyukou Mine,Shanxi Datong 037014;2.Shanxi Coal Transportation and Marketing Group Science and Technology Research Co.,Ltd.,Shanxi Taiyuan 030000)Abstract:In order to prevent the occurrence of
4、 spontaneous combustion in the goaf,taking the goaf of the C3-5#coal 8101 working face in Meiyukou Mine as the research object.According to the O2 concentration division index,the distribution law of the three zones of spontaneous combustion in the goaf is studied through on-site measurement and num
5、erical simulation methods.The range of spontaneous combustion three zones in the goaf is determined,and the minimum safe advancing speed of the working face is calculated to be 0.86 m/d.The actual advancing speed of the working face is slightly higher than the minimum advancing speed,and it is neces
6、sary to inert the oxidation zone in the goaf to ensure safe mining of the working face.Key words:coal spontaneous combustion;spontaneous combustion three zones;on-site monitoring;numerical simulation谢承莹等:煤峪口矿综采工作面采空区自燃“三带”分布研究灾害防治与职业健康在我国现存的资源构架中,煤炭资源仍占据着主要地位。随着煤炭的持续高效开采,煤自燃仍是煤矿急需解决的问题1-2。煤峪口矿 C3-5#
7、煤层工作面回采过程中,氧气通过采动裂缝进入采空区,遗煤蓄热氧化,采空区经常存在 CO 气体浓度较高的现象,这对工作面开采来说是十分严重的安全隐患3。矿井虽然采取了注氮等防灭火措施,由于对工作面采空区自燃危险区域缺乏判断,因此,措施针对性不强,收效甚微。通过对 C3-5#煤层工作面采空区自燃“三带”进行研究,可以判定采空区自燃危险区域,即可针对采空区自燃危险区域采取防灭火措施,消除自然发火隐患,保障工作面的安全开采。1 矿井概况煤峪口矿 C3-5#煤层 8101 综采工作面位于井田中部。东部为实煤区,南部为盘区巷道,西部为瓦抽硐室,北部为矿界。上覆为煤峪口矿侏罗系 14#层 404 盘区 840
8、28412 采空区,层间距约为 145 m,1122023 年第 8 期共计 8 个采空区。C3-5#煤层 8101 工作面走向长926.2 m,倾向长 152 m,煤层厚度为 9.136.3 m,平均厚度为 17.4 m。8101 工作面采用走向长壁后退式综合机械式低位放顶煤采煤方法,采高为 3.8 m,平均采放比为 1:3.58,已通过可行性论证。2 采空区“三带”现场观测2.1 测点布置现场采用在进、回风巷道布置束管的方式,观测采空区两侧各点氧浓度分布情况。分别在 8101回采工作面进、回风巷各预先埋设一趟取气管路,进风侧埋设 3 个测点,回风侧埋设 3 个测点,测点间距为 40 m,上
9、隅角安设 1 处测点随采随移。束管采样点布置图如图 1。采空区埋设束管外包钢丝缠绕保护套管,以保护束管不被破坏。每天进行取样化验分析,并安排专人巡检管路,用球胆(气囊)对各个采样点取气,送至色谱站分析测定。图 1 8101 工作面采空区采样点布置示意图(m)2.2 采空区氧气浓度分布规律8101 综放工作面束管监测系统对采空区自燃“三带”观测时间为:2021 年 10 月 2 日至 2022 年2 月 6 日,共历时 124 d。对进风顺槽和回风顺槽各测点数据进行分析整理,采空区自燃“三带”划分数据采用进、回风顺槽两侧采空区1#测点处的数据。利用 Origin 分别作出采空区内部进、回风两侧
10、1#测点随工作面推进氧气浓度变化的趋势图,如图 2、图 3。以氧浓度18%和7%作为自燃“三带”分界线4。由图 2 和图 3 分析可得,8101 综采工作面采空区回风侧在距离工作面 33.5 m 的位置,氧气体积分数下降到 18%左右。随着工作面不断向前推进,回风侧采空区内氧气浓度虽然出现轻微波动,但总体上呈现不断减小的趋势,在测点距离工作面 150 m 的位置,氧气浓度下降到 7%左右;在采空区进风侧,在距离工作面 47.5 m 的位置,氧气体积分数下降到18%左右。随着工作面不断推进,氧气体积分数在距离工作面 166 m 的位置下降到 7%左右。因此,从监测数据可以看出,回风侧的散热带范围
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