金属矿山

作者：王国芝,姜奎,王怡,姚向东,吴奎斌

单位：1. 山东科技大学安全与环境工程学院，山东 青岛 266590；2. 上海大屯能源股份有限公司江苏分公司，江苏 徐州 221600

关键词：综放工作面 ,采空区, 自然发火 ,CO₂防灭火 ,数值模拟 ,指标气体,

综放工作面回采过程中采空区遗煤自然发火是矿井生产过程中经常出现的自然灾害。由于复杂的地质及漏风情况，其危险性增大，而合理的防治措施是避免事故发生的关键。因此，以孔庄煤矿 7465 工作面为研究对象，首先利用 Fluent 软件模拟采空区压注二氧化碳后风压场分布、氧气与二氧化碳浓度场分布，数值模拟结果表明：压注二氧化碳在一定程度上可以减小采空区漏风量，稀释氧气体积分数、减小自燃区面积、惰化采空区。其次开展了采空区注浆、注氮、注二氧化碳的现场试验，并对 3 种措施的防灭火效果进行了对比分析。结果表明：采空区每日进行注浆后，各测点 CO 浓度呈下降趋势最终稳定在 300×10-6左右；对采空区注氮 4 d 后，各测点 CO 浓度下降至 100×10-6以下，在停止注氮后 CO 呈上升趋势，采空区出现复燃；最终向现场连续压注 5 d，累计压注 150 t 左右二氧化碳之后，采空区发火得到有效治理，采空区 CO 浓度降至 50×10-6左右，工作面、回风流和上隅角未检测到C2H4气体。对比注浆、注氮技术，验证二氧化碳防灭火技术具有灭火速度快、不易复燃、现场适用性强的优势。对采空区遗煤自然发火灾害防治有重要的指导作用。

来源：2021年第10期

《金属矿山》期刊编辑部

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