近距離煤層群開采煤層自燃預測研究.pdf

1、煤炭是我國主要能源，占一次性能源消費量的70[％]以上，同時煤炭生產量及消費量也占世界第一位。但我國煤層自燃十分嚴重，對煤炭生產的安全威脅很大。近距離煤層群開采在煤炭企業(yè)中比較普遍，雙鴨山礦區(qū)多個煤田都存在近距離煤層群開采現(xiàn)象。近距離煤層群開采過程中，鄰近層之間產生大量相連通的裂隙，因而存在層間漏風，致使松散煤層中的滲流規(guī)律與單層開采有很大區(qū)別，煤層自燃危險區(qū)域的分布規(guī)律也更加復雜，自燃預測比較困難。現(xiàn)有自燃危險區(qū)域判定理論不能實現(xiàn)對其

2、自燃危險區(qū)進行準確劃分；數(shù)值模擬煤自燃全過程的計算量非常大，難以在生產實踐中應用，目前還沒有比較方便的近距離煤層群開采自燃預測的理論體系。
　　 論文通過煤樣自然發(fā)火實驗，測定了煤在不同溫度下的耗氧速度、CO 產生率和二氧化碳產生率及氧化放熱強度等參數(shù)，據此計算出煤在不同條件下自燃的下限氧濃度，極限浮煤厚度、上限漏風強度等參數(shù)，為自燃預測預報奠定了基礎。
　　 通過鉆孔測定了煤層群開采采空區(qū)頂部冒落帶的范圍，確定了近距離

3、煤層群開采采空區(qū)滲流區(qū)域，結合雙鴨山礦區(qū)開采沉陷特征，分析得到采空區(qū)空隙率變化規(guī)律；進一步結合實驗室研究，分析得到煤層群開采采空區(qū)不同深度的滲透系數(shù)的變化規(guī)律。建立了近距離煤層群開采采空區(qū)多組分氣體的滲流、擴散、氧化反應等多場耦合的較完善的三維數(shù)學模型和物理模型。結合雙鴨山礦業(yè)集團實際條件，運用該模型進行采空區(qū)傳質數(shù)值模擬，得到采空區(qū)氧濃度場和滲流場的分布規(guī)律，結合采空區(qū)自燃危險區(qū)域判定理論，劃分出近距離煤層群開采自燃危險區(qū)域，并實現(xiàn)了

4、自燃危險期的預測。實踐表明，該方法的預測結果可靠，精度可滿足生產中的防滅火問題。
　　 通過采空區(qū)深部開放式注二氧化碳時采空區(qū)流場及濃度場的數(shù)值模擬，得到不同位置和流量注二氧化碳時綜放采空區(qū)自燃“三帶”的分布范圍，得出注二氧化碳流量、灌注口位置等與氧化升溫帶寬度的關系，進而提出了開放式注二氧化碳的優(yōu)化技術參數(shù)，對指導開放式注惰氣防滅火有一定意義。實踐證明，運用注液態(tài)二氧化碳技術成功撲滅了近距離煤層群開采自燃火區(qū)，保障了安全生產，