薄基岩限高工作面采空区漏风规律及煤层自燃防治技术研发与应用
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完成单位:枣庄矿业(集团)有限责任公司柴里煤矿、山东科技大学
登记编号:CAPE-CXCG-2024-J-2-726
登记年份:2024
发布时间:2024-07-17
成果主要完成人
杨 明、代 杰、梁开山、赵文彬、王宜清、王忠桥、刘 晶、温忠党
项目概况
本成果属矿山灾害预防与控制,特别是煤矿采空区防灭火领域,主要应用于采空区遗煤自燃发火的连续观测及利用建立的采空区立体自燃带模型预判采空区自燃发火区域及注浆及惰化防灭火效果的分析。柴里煤矿深受煤自然发火影响,所采工作面为薄基岩限高工作面,特殊工艺条件导致采空区冒落堆积结构及遗煤增多,使得工作面采空区自然发火倾向性增大。项目通过对薄基岩限高工作面采空区煤自然发火区域划分指标确定,综采工艺下遗煤分布条件煤立体自然带分布规律及注浆和惰化防灭火效果分析。本项目通过对生产工艺理论分析,在原有防灭火体系基础上,借助KSS-200(C)井下火灾监测系统可靠监测监控设备和先进实验装备,通过实验室相似模拟实验,现场连续在线监测及数值模拟等相结合的手段,结合采空区立体自然区域划分关键核心理念,对相关问题展开研究。结合煤层赋存条件,利用相似实验平台研究特殊工艺条件下的采空区遗煤分布及冒落堆积结构特点;设计压能漏风装置测试煤堆积下的漏风。针对采空区煤自燃区域划分指标差异性问题,利用红外光谱、热重分析,气相色谱,气质联用设备,现场光线测温,指标气体连续在线监测等方法手段。探究低氧环境下煤自燃三带合理氧浓度划分指标科学性和重要煤低温氧化指标参数,为后续科学建模提供科学依据。考虑目前束管监测系统现状及存在的主要问题,对现场整体结构设计、气体分析模块设计、气路设计、机械设计和软件设计等,实现了完整的井下型激光束管监测系统的整体软硬件设计方案;基于拉曼散射光纤测温机理,明确了常用的温度解算模型,研究科学合理的光纤测温系统,结合高速信号采集与数据处理技术,准确、快速地获得整根传感获得光纤温度分布。基于空间立体自然三带理论,融合实验及试验参数,借助PFC和FLUENT软件,对冒落结构遗煤的非连续性问题和采空区漏风及供氧蓄热问题开展研究确立空间自然发火三带,为实现精准灭火提供了依据; 同时利用KSS-200(C)井下火灾监测系统形成了集采空区气体-温度数值模拟预测技术、激光光谱气体检测-分布式光纤测温预警技术、智能灌浆-注氮-堵漏风方法于一体的厚煤层综放采空区自然发火多元监测与防灭火技术体系,现场应用取得了良好的防灭火效果。