大采高超长综采工作面采空区自然发火规律研究

【摘要】：察哈素煤矿3-1煤层为易自燃煤层，最短自燃发火期为39天。煤层平均厚度为6.015m，工作面长度为300.58m，工作面推进长度为2503.74m。工作面采用双巷掘进，平均每隔70m就有一个联络巷，开采强度大、采空区遗煤较多；煤层顶板坚硬矿山压力大导致煤柱破碎程度严重，大大增加了采空区遗煤自燃的可能性。相对于普通综采面而言，该工作面采空区的遗煤自燃规律呈现出新的特点。故此，对察哈素煤矿31301工作面采空区自然发火规律进行了研究。主要结论如下： （1）利用程序升温试验设备对31301工作面煤样进行了五组实验研究。选择CO和C2H4作为主要指标气体；C2H6、C2H4/C2H6值和O2作辅助预警指标。 （2）对31301工作面后方采空区的气体进行实时监测，在回风侧工作面后方190m以内的范围为散热带，259m以后的区域为窒息带；在进风侧工作面后方228m以内的范围为散热带，工作面后方282m以后的区域为窒息带。工作面日最短推进距离为7.3m。 （3）以31301工作面的实际条件为基础建立数学模型，以实测参数为基准，使用Fluent软件对采空区氧气浓度和漏风风速进行模拟，模拟结果与实测结果基本一致，有效证明了采用数值模拟方法的有效性和科学性。 （4）通过对不同供风量下采空区三带范围的模拟，得出随着供风量增大自燃带向采空区深部移动自燃带宽度增加的结论。 （5）对联络巷密闭封闭严格状态下三带分布进行了模拟。当联络巷封闭严密时，采空区两侧和尤其是回风侧的氧气浓度，随着入口风量增加，自燃带宽度增大、散热带宽度也增加。 通过对察哈素煤矿31301工作面采空区自然发火规律的研究可以为矿井的防灭火工作提供基础数据，为矿井的安全生产提供了保障。