煤层开采实际发火期的确定和应用.ppt

煤层开采实际发火期的确定与应用 2011 . 08 .12 汇报的内容 项目负责人： 何启林，彭伟等。 煤炭自燃研究的主要内容 目前国内外进行煤炭自燃领域内研究内容： 一、煤炭自燃的倾向性（A） 二、煤层开采发火危险性（评价指标是：煤层开采过程实际发火期）（B） 两者关系： A是内因，B是结果。 外因：开采技术条件、地质因素与管理因素（包括防灭火措施）。 煤炭自燃的倾向性与煤炭自燃发火危险性关系 关系：具有煤炭自燃倾向性煤层开采过程中才可能发火；无自燃倾向性煤层开采过程中不会发火；同一煤层不开采方法、不同地质条件、不同管理因素发火期是不一样的。 煤炭自燃过程 目前评价煤炭自燃发火期存在问题 煤的自燃过程的绝热实验 烟煤氧化温度与时间关系 煤层开采实际发火期的确定原理 Q得热=Q生成-Q散发 Q生成=f(T)×G×η-Q×C×(t回-t进) 分项积分 求解发火期值。 煤炭开采实际发火期的确定 开采实际发火期的确定 本次试验工作面1262(1)是丁集首采工作面，该采面是综采工作面，工作面东西长2148m，可采走向长1828m，工作面斜长253m，回采面积462484m2。煤层厚度0.2～3.37m，平均2.6m，运输顺槽标高-890～-850m，轨道顺槽标高-830～-840m，地表标高+22.73～23.38m，煤层倾角0～6°，平均倾角3°，工作面平均深度872.4m。 根据鉴定，1262（1）工作面瓦斯相对涌出量为5.68 m3/t，11-2煤层为突出煤层，其煤尘具爆炸危险性，属易自燃煤层。同时该区域属地温异常区，根据出水水温推断，该区域平均地温为43～45℃，属二级高温区，并且地压现象明显。 本次现场实验部分分别沿进、回风巷道布置3个测点，将补偿导线按照制作方法在实验室内分别做成200m×2、170m×2、140m×2三种长度规格共计6根补偿导线，束管长度与补偿导线长度一致，本实验所用的补偿导线在安徽理工大学的实验室进行了预标定 。 第一个取样点埋进10m后，开始进行测点，各取样间距20m，最长取样距离200m。 在抽气站用高压抽气泵取气样，每2～3天（取气天数由回采速度所决定，由于丁集煤矿的回采速度为5m/d，所以定为2～3天取一次气样）由通风科派专人和实验研究人员一起下井取样和测温，气样送至安徽理工大学实验室进行气相色谱分析。 “三带”划分标准： 氧浓度指标：散热带，氧气浓度大于18%；氧化带（自燃带）氧气浓度在18～10%之间；窒息带氧气浓度低于10%。 采空区内温度指标：通过升温速率判定 采空区内漏风风速指标：散热带，漏风风速大于0.24m/min；自燃带，漏风风速在0.1～0.24m/min；窒息带，漏风风速小于0.1m/min的区域。 煤炭开采实际发火期的确定 丁集矿1262(1)综采面开采11-2煤层，应用上述的模型，调用相应的解算程序，可得实际发火期为49d。 由于采空区散热带与氧化带两者宽度为100m，工作面安全最低推进速度低于2.6m/d，必须采取注浆与控制漏风等措施，并要加强上隅角指标气体浓度与趋势的监测工作。另外，工作面回采完支架必须在1个半月内撤完。 丁集矿1262（1）工作面在风量Q=45m3/s、回采率为95%、推进速度5.0m/d的情况下，采空区遗煤最高氧化温度分别为： 5天后约为41℃，10天后约为46℃，15天后约为51℃，49天后约为59℃； 随着回采推进，采空区不断被压实，采空区的最高温度低于60℃，这说明，在上述条件下进行开采该区域的煤炭，采空区遗煤自燃发火的概率很小，回采较为安全。 总结 1) 借助热分析仪器与化学反应动力学理论，研究了煤的低温氧化过程，测定煤低温氧化过程发热量与温度之间关系，提出判定煤炭自燃倾向性方法，并以煤的氧化动力机理函数为核心方程，建立煤炭在实际开采过程中自然发火期计算的数学模型，利用数值解算方法，通过编制可求算出煤层在实际开采条件下的发火期值，建立了煤炭自然发火危险性新的预测方法，为选择安全经济的防灭火措施提供依据； 总结 2) 在国内外权威性期刊《ARCHIVES OF MINING SCIENCE》（波兰）、《Fuel》《煤炭学报》、《中国科技大学学报》、《中国矿业大学学报》、《北京科技大学学报》等刊物上发表相关研究成果，发表论文被SCI检索2篇，EI检索的有16篇，并由煤炭工业出版社出版《煤炭氧化动力学过程研究与应用》专著一本，初步建立了煤氧化动力学理论体系； 总结 10) 目前已在上海大屯能源股份有限公司的4对矿井、淮南矿业集团大部分矿井中与山西汾西10对矿井中得到应用，现处在逐步推广之中。 谢 谢 ！ * * 空气充填 物理吸附