【摘 要】
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矿井火灾对井下工作人员生命安全和资源环境造成严重威胁。尤其在浅埋近距离自燃煤层群下行开采的工况中,采空区覆岩会受重复采动的影响,发生应力场重新分布,表现出原有压实的裂隙活化和新裂隙再生的变化,使得上下采空区甚至采空区和地表导通,这无疑加剧了采空区漏风的复杂性和遗煤自燃危险性。因此,进行该工况开采条件下采空区裂隙发育规律和自燃危险区域的研究意义重大。本文以沙坪煤矿浅埋近距离煤层群下行开采为研究对象,
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矿井火灾对井下工作人员生命安全和资源环境造成严重威胁。尤其在浅埋近距离自燃煤层群下行开采的工况中,采空区覆岩会受重复采动的影响,发生应力场重新分布,表现出原有压实的裂隙活化和新裂隙再生的变化,使得上下采空区甚至采空区和地表导通,这无疑加剧了采空区漏风的复杂性和遗煤自燃危险性。因此,进行该工况开采条件下采空区裂隙发育规律和自燃危险区域的研究意义重大。本文以沙坪煤矿浅埋近距离煤层群下行开采为研究对象,首先利用程序升温实验模拟了 8号和13号煤层煤样自然发火过程,研究得到8号煤层煤样在煤温100℃加速氧化阶段出现标志气体C2H4,在煤温120℃剧烈氧化阶段出现标志气体H2;13号煤层煤样在煤温90℃加速氧化阶段出现标志气体C2H4,在煤温110℃剧烈氧化阶段出现标志气体H2;都建立了以C2H4和H2为标志气体的预测预报煤自燃体系。其次通过相似模拟实验,浅埋近距离煤层群下行开采过程中,当1818工作面开采至185.3 m时,覆岩裂隙最大高度为58.8 m,覆岩破断裂隙相比离层裂隙先少后多;之后由于上下煤层累加开采高度的增加,在重复扰动影响下,当13103工作面开采至172.5 m时,上覆采空区底板垮落,13103采空区和地表出现气体流通的串联情况,同时在开采过程中破断裂隙始终多于离层裂隙。最后利用Fluent分别模拟了 1818和13103工作面采空区自燃“三带”分布情况,通过与束管实测结果对比分析,验证了模拟结果的准确性。随后又模拟得到当1818工作面采空区在受地表漏风影响时,采空区进风侧、回风侧和中部的氧化带最大宽度分别增大34.4m、22.0m和20.6m,采空区的自燃危险性增大;当13103工作面采空区在受上覆采空区漏风影响时,采空区进风侧、回风侧和中部的氧化带最大宽度分别减小11.0m、12.7m和3.7m,采空区的自燃危险性降低。
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