高温高压条件下含瓦斯煤解吸-自燃演化特性研究 被引量：1

1

作者 田富超 李振榕 +3 位作者 李帅魁 苏嘉豪 刘香兰 姜文忠 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期101-113,共13页

随着矿井开拓水平的延深,煤岩赋存环境呈现出高瓦斯压力、高地温特征,而温度、压力是影响含瓦斯煤吸附-解吸-氧化特性的重要因素。为了探究高温高压下遗煤中瓦斯解吸特征及自燃特性的变化,选用高瓦斯易自燃矿井不同埋深的煤样作为试验对... 随着矿井开拓水平的延深,煤岩赋存环境呈现出高瓦斯压力、高地温特征,而温度、压力是影响含瓦斯煤吸附-解吸-氧化特性的重要因素。为了探究高温高压下遗煤中瓦斯解吸特征及自燃特性的变化,选用高瓦斯易自燃矿井不同埋深的煤样作为试验对象,设计不同温度和压力下煤中甲烷解吸的正交试验,并对原煤样和解吸煤样进行孔隙及表面积测试、TG-FTIR联用、程序升温试验。结果表明:在整个解吸试验过程中,温度的抑制都显著大于压力的促进作用;高温高压环境主要改变了煤中的微孔结构,致使煤体的比表面积和总孔容都出现增加;解吸后,标高320 m和标高343 m煤样的温度突变点提前了8.7%和4.9%,同时虽然煤中的官能团种类相同,但含量出现了不同程度的降低;标高320 m和标高343 m解吸煤样和原煤样CO生成的交叉温度点分别为78℃和74℃,C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)的浓度始终低于原煤样;同时解吸煤样的耗氧量在相同煤温下出现了下降,在170℃时差距最大,标高320 m和标高343 m解吸前后煤样的氧气含量为9.3%、13.1%和10.3%、14.3%,两者的耗氧量最大相差42.3%、41.2%。综合分析表明,煤体经过高温、高压解吸后煤样在氧化初期更易自燃,产生更多的CO,可以选择CO作为指标气体,而在高温阶段反应剧烈程度有所降低。此外推导出了煤中甲烷解吸对采空区气体环境的实时变化公式,并以1304综采工作面为模型,对“高瓦斯压力、高地温”特征下采空区遗煤中瓦斯解吸影响下的“氧化带”区域进行了更细致的划分,将范围缩小了63.5%。研究成果可为高瓦斯易自燃煤层瓦斯与火耦合灾害防控提供基础支撑。 展开更多

关键词 高温高压 煤自燃 瓦斯解吸 微观结构 氧化特征 危险区域划分 复合灾害

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再生顶板条件下煤自燃危险区域空间分布特征

2

作者 李敏 罗欧文 +3 位作者 鲁义 施式亮 李贺 林志军 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期129-136,共8页

为避免煤层开采过程中再生顶板遗煤自燃,明确其内部流场特性,探究煤自燃危险区域动态特征,以山东某矿再生顶板遗煤自燃特性分析为例,采用数值模拟方法,对比分析采空区及再生顶板在不同风量下的漏风特征,并结合再生顶板结构特性,基于氧... 为避免煤层开采过程中再生顶板遗煤自燃,明确其内部流场特性,探究煤自燃危险区域动态特征,以山东某矿再生顶板遗煤自燃特性分析为例,采用数值模拟方法,对比分析采空区及再生顶板在不同风量下的漏风特征,并结合再生顶板结构特性,基于氧气质量分数与漏风速度复合指标,采取投影叠加判定新方法,确定煤自燃危险区域范围。研究结果表明:采空区深度小于60 m时,氧气质量分数逐渐减小,60 m后氧气质量分数不再受风量影响;而再生顶板氧气质量分数分布具有非对称性,在回风巷尾端会形成一个“三角形”中空区域。采空区在倾向上20~40 m范围内发生漏风回流,而再生顶板漏风速度分布呈“U”型对称分布。采空区煤自燃危险区域变化特征与氧化带相类似,而再生顶板煤自燃危险区域范围主要分布在靠近进风巷中部及回风巷前中部内侧区域,且随风量的增加,危险区域面积逐渐增大并逐渐向尾部延伸。 展开更多

关键词 再生顶板 煤自燃 危险区域 采空区 氧化带

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复采工作面煤自燃危险区域划分及综合治理技术研究

3

作者 王崇景 杨峰 +1 位作者 李可可 刘硕 《煤炭工程》 北大核心 2024年第1期86-92,共7页

针对运河煤矿F1301复采工作面煤自然发火事故,基于F1301工作面开采的实际情况,对工作面自然发火隐患进行分析,根据进回风巷钻孔的气样数据将工作面巷道两侧采空区煤自燃的危险程度分为高风险、一般风险和低风险三个级别,对此提出防灭火... 针对运河煤矿F1301复采工作面煤自然发火事故,基于F1301工作面开采的实际情况,对工作面自然发火隐患进行分析,根据进回风巷钻孔的气样数据将工作面巷道两侧采空区煤自燃的危险程度分为高风险、一般风险和低风险三个级别,对此提出防灭火监测监控系统及综合治理技术,并在实际工程中得到应用,应用结果表明,各观测钻孔内CO浓度整体呈现波动下降趋势,最终稳定在0.024‰以下,有效抑制了采空区内遗煤的氧化进程,消除了F1301工作面开采过程中邻近1301、1302采空区的煤自燃隐患,有利于保障F1301工作面后续的顺利回采。 展开更多

关键词 煤自燃 矿井防灭火 自燃危险区划分 治理技术

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特厚煤层分层开采的自燃危险区域演化特征

4

作者 张美长 祁云 +3 位作者 汪伟 梁然 刘蓉蒸 白晨浩 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期147-154,共8页

为有效且准确地判断特厚煤层开采中采空区内气体浓度场、温度场以及流场分布特征,进而确定特厚煤层分层开采的自燃危险区域,以灵泉矿172307工作面为例,采用数值模拟技术手段,以采空区多场耦合机制为基础,构建特厚煤层分层开采的采空区... 为有效且准确地判断特厚煤层开采中采空区内气体浓度场、温度场以及流场分布特征,进而确定特厚煤层分层开采的自燃危险区域,以灵泉矿172307工作面为例,采用数值模拟技术手段,以采空区多场耦合机制为基础,构建特厚煤层分层开采的采空区煤自燃数学模型,并结合煤体耗氧速率、放热强度、自燃临界氧气体积分数以及孔隙率和渗透率的分布模型,通过联立求解,得到稳定状态下特厚煤层分层开采的自燃危险区域演化特征。结果表明:在上分层采空区,高氧气体积分数区域和高温区域均主要位于终采线附近以及进、回风巷上部位置,主要漏风区域位于终采线处。在复合采空区内,高氧气体积分数区域主要位于进风侧和回风侧,随着不断往采空区深部移动,氧气体积分数呈现减小的趋势;且在距离采煤工作面的一定距离出现类似“椭圆”的局部高温区。 展开更多

关键词 特厚煤层 分层开采 自燃危险区域 数值模拟 氧气体积分数

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矸石山自燃危险分区及治理措施研究

5

作者 王亚辉 李青青 姚兴柏 《陕西煤炭》 2023年第4期101-105,119,共6页

煤矸石是采煤及洗煤过程中产生的废弃物,在长期堆放过程中易引发自燃。根据矸石自燃不同阶段温度及危险程度的差异,矸石山可划分为不同的治理区,如何辨证施治是矸石山治理的重点和难点。以陕西麟游郭家河煤矿矸石山治理项目为依托,采取... 煤矸石是采煤及洗煤过程中产生的废弃物,在长期堆放过程中易引发自燃。根据矸石自燃不同阶段温度及危险程度的差异,矸石山可划分为不同的治理区,如何辨证施治是矸石山治理的重点和难点。以陕西麟游郭家河煤矿矸石山治理项目为依托,采取物化探测与地质手段相结合的方法划分矸石山的自燃治理分区,根据自下而上、由外到里、由低温向高温的围困灭火治理思路,通过方案比选及治理后效果,确定注浆灭火+表面喷浆+覆土+边坡治理+绿化的综合治理方案行之有效。 展开更多

关键词 矸石山 自燃 危险分区 辩证施治

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综放孤岛工作面采空区自燃与爆炸危险区监测及数值模拟 被引量：9

6

作者 周西华 门金龙 +3 位作者 李诚玉 宋东平 刘振岭 张树岭 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期24-28,共5页

针对高瓦斯矿井自燃煤层综放孤岛工作面开采时采空区漏风导致的采空区自燃和瓦斯爆炸灾害综合防治的技术难题,以天池煤矿102孤岛工作面为例,进行采空区自燃＂三带＂及爆炸危险带现场监测及数值模拟研究。监测结果表明,102工作面采空区... 针对高瓦斯矿井自燃煤层综放孤岛工作面开采时采空区漏风导致的采空区自燃和瓦斯爆炸灾害综合防治的技术难题,以天池煤矿102孤岛工作面为例,进行采空区自燃＂三带＂及爆炸危险带现场监测及数值模拟研究。监测结果表明,102工作面采空区氧气体积分数随与工作面距离增加而下降,工作面进风侧采空区氧化升温带宽度较大,工作面中部到回风侧采空区氧化升温带宽度逐渐减小。利用COMSOL软件模拟采空区风流速度场、氧气体积分数场、甲烷体积分数场和自燃＂三带＂分布。数值模拟结果表明,102工作面采空区进风侧切顶线20~70 m范围内氧气体积分数大于8%,风速小于0.004m/s,存在自然发火危险;工作面回风侧采空区没有自燃危险带;工作面进风端头后部采空区的自燃危险带内瓦斯体积分数也处于爆炸范围5%~15%内,此重合部分即为瓦斯爆炸危险区。 展开更多

关键词 安全工程 综放孤岛工作面 自燃“三带” 爆炸危险区 监测 数值模拟

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综放面自燃危险区域及最小推进速度的确定 被引量：24

7

作者 邓军 孙战勇 +1 位作者 樊广明 王洪权 《西安科技学院学报》 北大核心 2002年第2期119-122,共4页

通过实验测定煤的自燃特性参数 ;由现场观测和理论分析确定综放面采空区浮煤、漏风和氧浓度的分布情况 ,然后根据实际条件下浮煤自燃的极限参数 ,将采空区划分为窒熄带、氧化升温带和散热带 ;最后根据综放面实际推进速度和最短自然发火... 通过实验测定煤的自燃特性参数 ;由现场观测和理论分析确定综放面采空区浮煤、漏风和氧浓度的分布情况 ,然后根据实际条件下浮煤自燃的极限参数 ,将采空区划分为窒熄带、氧化升温带和散热带 ;最后根据综放面实际推进速度和最短自然发火期判定出采空区自燃危险区域 。 展开更多

关键词 综放面 采空区 极限参数 自燃危险区域

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抽放条件下采空区煤自燃危险区域判定 被引量：11

8

作者 文虎 胡伟 +2 位作者 刘文永 回硕 程小蛟 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第11期190-193,共4页

瓦斯抽放不仅会增大采空区漏风,引起"三带"迁移,加大采空区煤自燃危险性;而且会造成采空区的紊乱及瓦斯积聚,致使采空区遗煤自燃危险区域更加复杂。针对建北矿4204工作面高瓦斯赋存实际情况,通过现场观测,得出采空区浮煤厚度... 瓦斯抽放不仅会增大采空区漏风,引起"三带"迁移,加大采空区煤自燃危险性;而且会造成采空区的紊乱及瓦斯积聚,致使采空区遗煤自燃危险区域更加复杂。针对建北矿4204工作面高瓦斯赋存实际情况,通过现场观测,得出采空区浮煤厚度、氧浓度和漏风强度的分布规律,并结合煤自然发火特性参数对采空区进行危险性分析,划分了抽采条件下采空区"三带"范围,确定了采空区自燃危险区域及预防采空区遗煤自燃的工作面安全推进速度。 展开更多

关键词 瓦斯抽放 采空区 自燃特性 危险区域划分 安全推进速度

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U+L型通风条件下采空区煤自燃危险区域研究 被引量：11

9

作者 翟小伟 蒋上荣 王博 《煤炭工程》 北大核心 2020年第1期100-105,共6页

U+L型工作面采空区漏风治理一直以来是矿井火灾防治的重要课题之一,为研究这一问题,采用绝热氧化升温试验、现场监测以及数值模拟的方法,在测定煤自燃极限特征参数的基础上,以陕西杭来湾煤矿实际为例对采空区"三带"区域分布... U+L型工作面采空区漏风治理一直以来是矿井火灾防治的重要课题之一,为研究这一问题,采用绝热氧化升温试验、现场监测以及数值模拟的方法,在测定煤自燃极限特征参数的基础上,以陕西杭来湾煤矿实际为例对采空区"三带"区域分布规律进行研究,进而揭示采空区煤自燃特征及危险区域分布规律。研究发现:该采空区煤体自燃的下限氧浓度为12.9%;U+L型通风方式对于采空区"三带"区域划分有着较为严重的影响,进风侧采空区由于辅运巷漏风影响,会出现煤自燃"三带"范围的波动;数值模拟能够更加直观的体现煤自燃危险区域的分布特征。研究结果对于同类工作面的矿井火灾防治具有一定的指导和借鉴意义。 展开更多

关键词 U+L工作面 煤自燃危险区域划分 下限氧浓度 数值模拟

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急倾斜薄煤层采空区煤自燃和瓦斯爆炸危险区域分布特征 被引量：5

10

作者 郝宇 黄阳全 孙福龙 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第10期168-171,共4页

为提高急倾斜煤层伪斜开采条件下瓦斯与煤自燃综合防治效果,基于煤自燃"三带"划分标准和瓦斯爆炸三角形,建立采空区自燃"三带"分布的数学模型,利用COMSOL Multiphysics 5.2模拟软件,对东林煤矿3409工作面采空区孔... 为提高急倾斜煤层伪斜开采条件下瓦斯与煤自燃综合防治效果,基于煤自燃"三带"划分标准和瓦斯爆炸三角形,建立采空区自燃"三带"分布的数学模型,利用COMSOL Multiphysics 5.2模拟软件,对东林煤矿3409工作面采空区孔隙率、气体浓度、温度等参数进行模拟分析。结果表明:采空区上部孔隙率较大,下部除回风巷道边缘处较大外,其他区域孔隙率相对较低;氧气浓度结合漏风速度共同划分氧化带范围为:在进风侧氧化带宽23.2 m,在回风侧宽37.6 m,高温区域主要集中在回风侧、采空区的下部距离工作面较近区域;采空区上部瓦斯浓度相对较低,下部瓦斯浓度相对较高;瓦斯爆炸危险区域为中间工作面支架处区域范围为爆炸危险区域。 展开更多

关键词 急倾斜薄煤层 COMSOL 5.2多场耦合模拟软件 数值模拟 自燃“三带”分布 瓦斯爆炸危险区域

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不同划分指标采空区遗煤自燃“三带”的分布研究 被引量：2

11

作者 闫玉岗 尹彬 +1 位作者 贾宝山 许福平 《山西焦煤科技》 2012年第3期20-22,共3页

采空区遗煤自燃防治的重要前提是要准确掌握自燃"三带"的分布情况,这是采空区堵漏风、充填、注氮等技术实施的主要依据。同时,也为确定合理的回采推进度提供重要参考。采空区自燃"三带"的测试与划分是采空区自燃火... 采空区遗煤自燃防治的重要前提是要准确掌握自燃"三带"的分布情况,这是采空区堵漏风、充填、注氮等技术实施的主要依据。同时,也为确定合理的回采推进度提供重要参考。采空区自燃"三带"的测试与划分是采空区自燃火灾防治的重要基础。本文是在此基础上利用数值模拟的方法,根据不同的划分指标对采空区自燃"三带"分布展开模拟与对比分析。结果表明,采用上限风速与下限氧浓度相结合的方法划分"三带"分布更加可靠。 展开更多

关键词 采空区 自燃“三带” 划分指标 数值模拟

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大采高煤层综采工作面采空区自燃“三带”立体分布规律研究 被引量：30

12

作者 石政锋 《矿业安全与环保》 北大核心 2019年第2期47-50,56,共5页

为了探索大采高煤层综采工作面采空区自燃"三带"在不同高度下的分布规律,以马泰壕煤矿3102综采工作面为研究对象,构建了工作面采空区自燃"三带"立体取样分析系统。通过分析氧气、一氧化碳、二氧化碳等煤自燃指标气... 为了探索大采高煤层综采工作面采空区自燃"三带"在不同高度下的分布规律,以马泰壕煤矿3102综采工作面为研究对象,构建了工作面采空区自燃"三带"立体取样分析系统。通过分析氧气、一氧化碳、二氧化碳等煤自燃指标气体变化规律,对采空区不同高度下自燃危险性区域进行了划分。通过建立数值模型,利用数值模拟软件进行验证,确定了采空区立体自燃危险性区域。研究结果表明:大采高煤层综采工作面采空区"自燃带"沿垂直高度上逐渐变宽,自燃危险性区域变大。在采取注氮、注浆、注三相泡沫等防灭火措施时,应提高灌注高度、扩大灌注范围。 展开更多

关键词 采空区 煤自燃 危险区域 自燃带 立体分布 数值模拟 防灭火

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工作面沿空侧采空区煤自燃危险区域研究 被引量：11

13

作者 王洋 董小明 +2 位作者 吴建宾 吴明明 郭睿智 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第3期193-199,共7页

为研究沿空掘巷工作面在不同开采时期沿空侧采空区煤自燃危险区域,以营盘壕煤矿2202工作面和沿空侧2201采空区为例,采用煤自然发火实验分析2201采空区遗煤自燃极限参数,提出沿空侧采空区煤自燃危险区域判别条件,通过保护煤柱施工钻孔监... 为研究沿空掘巷工作面在不同开采时期沿空侧采空区煤自燃危险区域,以营盘壕煤矿2202工作面和沿空侧2201采空区为例,采用煤自然发火实验分析2201采空区遗煤自燃极限参数,提出沿空侧采空区煤自燃危险区域判别条件,通过保护煤柱施工钻孔监测沿空侧2201采空区内气体体积分数和温度,利用Fluent数值模拟研究沿空侧2201采空区氧气体积分数分布规律,划分出沿空侧采空区煤自燃危险区域。结果表明:2202工作面回采期间,保护煤柱应力集中导致煤体破碎,沿空侧采空区氧气体积分数在10.1%~13.8%范围;工作面停采前沿空侧采空区氧气体积分数在10.3%~15%之间,回采期间,沿空侧采空区煤自燃危险区域为2202工作面前部45 m至后部119 m宽55 m靠近煤柱侧的狭长区域;停采前,沿空侧采空区煤自燃危险区域为2202工作面前部63 m至后部107 m宽42 m靠近煤柱侧的狭长区域。 展开更多

关键词 沿空侧采空区 煤自燃 危险区域 氧气体积分数 数值模拟

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浅埋近距离煤层上覆采空区自燃危险区确定 被引量：3

14

作者 王文才 李扬康 +1 位作者 王鹏 赵婧雯 《内蒙古科技大学学报》 CAS 2022年第4期345-349,共5页

为了掌握浅埋近距离煤层综采上覆采空区遗煤自燃危险区的分布规律,首先连续定量释放SF6示踪气体,其次通过测点检测采空区漏风,再用FLUENT软件模拟上覆采空区采动漏风场.得出该工作面上覆采空区地面漏风呈现为进风,主要集中在进风巷附近... 为了掌握浅埋近距离煤层综采上覆采空区遗煤自燃危险区的分布规律,首先连续定量释放SF6示踪气体,其次通过测点检测采空区漏风,再用FLUENT软件模拟上覆采空区采动漏风场.得出该工作面上覆采空区地面漏风呈现为进风,主要集中在进风巷附近的地表裂隙处;上覆采空区的综采面漏风呈现为回风,主要集中在综采面回风巷附近;上覆采空区自燃危险区位于进风侧,是一个以进风隅角处为圆心呈类似扇环状分布的左上大、右下小的锥体分布空间,其锥体外侧扇环半径约为47 m,锥体内侧扇形半径约为18 m.当自燃危险区的遗煤厚度达到0.4 m以上且危险区存在时间大于遗煤自燃发火期时,上覆采空区遗煤就会发生自燃. 展开更多

关键词 浅埋近距离煤层 采动漏风 上覆采空区 遗煤自燃 自燃危险区

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某矿CT101工作面采空区自燃危险区域分析 被引量：1

15

作者 师传壮 《现代矿业》 CAS 2018年第7期177-179,共3页

结合现场观测数据和理论分析结果,对某矿CT101采空区内温度变化随埋深的关系进行了详细研究。结果表明:(1)充填开采工作面(CT101工作面)在沿空留巷的条件下,采空区自燃危险区位于留巷矸石墙内侧与液压支架形成的1个三角区域内;(2)自燃&q... 结合现场观测数据和理论分析结果,对某矿CT101采空区内温度变化随埋深的关系进行了详细研究。结果表明:(1)充填开采工作面(CT101工作面)在沿空留巷的条件下,采空区自燃危险区位于留巷矸石墙内侧与液压支架形成的1个三角区域内;(2)自燃"三带"宽度范围较小且由散热带到氧化带过渡较快,自燃"三带"之间无明显界限;(3)沿空留巷采用压入式通风方式,使得留巷漏风严重,在矸石墙采空区侧形成了1个温度基本不变的常温带;(4)留巷的回风与机巷的进风在工作面端头汇合,使得在采空区内形成了1个较宽的散热带与氧化升温带构成的三角带,该三角带即为自燃危险区域,是工作面采空区防灭火的重点区域。 展开更多

关键词 采空区 自燃危险区 自燃“三带”沿空留巷 充填开采

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唐口煤矿6305综放面自燃危险性分析及区域判定

16

作者 侯国培 孙鑫 《山东煤炭科技》 2017年第12期79-81,共3页

根据唐口煤矿6305综放面的开采情况,利用采空区自燃危险区域判定理论,分析了引起采空区遗煤自燃的最小浮煤厚度、下限氧浓度和极限漏风强度等参数,制定了采空区煤自燃危险区域的实测方案;分析了采空区氧气浓度和漏风强度的变化规律,确... 根据唐口煤矿6305综放面的开采情况,利用采空区自燃危险区域判定理论,分析了引起采空区遗煤自燃的最小浮煤厚度、下限氧浓度和极限漏风强度等参数,制定了采空区煤自燃危险区域的实测方案;分析了采空区氧气浓度和漏风强度的变化规律,确定了工作面的极限推进速度,为工作面防灭火工作提供了技术支撑和科学依据。 展开更多

关键词 自燃危险性 采空区 自燃“三带”

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复合采空区自燃“三带”范围确定方法 被引量：7

17

作者 杜斌 艾兴 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第12期187-190,共4页

近距离和极近距离煤层开采后形成的复合采空区,其具有结构形态复杂,气体流场具有特殊性的特点,因此使得自然发火危险区域难以确定。以乌兰煤矿II020803工作面为试验工作面,首先利用UDEC数值模拟软件模拟了上覆岩层的运移情况,分析遗煤... 近距离和极近距离煤层开采后形成的复合采空区,其具有结构形态复杂,气体流场具有特殊性的特点,因此使得自然发火危险区域难以确定。以乌兰煤矿II020803工作面为试验工作面,首先利用UDEC数值模拟软件模拟了上覆岩层的运移情况,分析遗煤分布情况,然后通过在复合采空区中部和两煤巷侧布置3组纵向监测钻孔,每个钻孔布置3个测点,监测复合采空区内O2浓度随工作面推进的变化情况,确定复合采空区内自燃"三带"的范围,从而确定自然发火危险区域的范围。 展开更多

关键词 复合采空区 自然发火 三带范围 危险区域 数值模拟

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