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《冒落區(qū)巷道遺煤自然發(fā)火的機(jī)理與預(yù)防》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、煤炭科技2012年第3期38COALSCIENCE&TECHNOL0GYMAGAZINENo．320l2文章編號：1008—373l(2012)03—0038—03冒落區(qū)巷道遺煤自然發(fā)火的機(jī)理與預(yù)防(1．潞安環(huán)能股份公司常村煤礦，山西長治046102；2．中I習(xí)礦業(yè)大學(xué)，江蘇徐州221008)摘要：針對掘進(jìn)巷道中的冒落遺煤自然發(fā)火的機(jī)理進(jìn)行了研究，提出減少漏風(fēng)、隔絕氧化、間接延長發(fā)火期、注槳等預(yù)防巷道冒落區(qū)遺煤自然發(fā)火的措施，為冒落區(qū)的管理提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：冒落區(qū)；自然發(fā)火；熱風(fēng)壓中圖分類號：TD752文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B煤體自然發(fā)火嚴(yán)重威脅著礦井的安全生
2、產(chǎn)。研從表1中可以看出，在破碎區(qū)，煤體已經(jīng)充分破究表明，松散煤體自燃主要取決于煤自身的氧化放碎，遺煤呈自然堆積狀態(tài)，巷道中的空氣可以通過裂熱性能、供氧條件及蓄熱環(huán)境。隨著煤炭開采技術(shù)的隙滲透到松散煤體中，并在裂隙暴露的煤表面發(fā)生發(fā)展，高產(chǎn)高效綜采和綜放開采技術(shù)得到普遍推廣氧化反應(yīng)；斷裂區(qū)煤塊粒徑較大，孔隙率較小，巷道和應(yīng)用，而綜放開采技術(shù)的巷道布置特征之一就是中的空氣不易滲入其內(nèi)。冒落區(qū)的劃分如圖1所示。工作面進(jìn)、回風(fēng)巷均沿煤層底板布置，巷道四周除底板外均為煤層?。在巷道掘進(jìn)過程中，由于地質(zhì)條件的變化，經(jīng)常會形成冒落區(qū)，冒落區(qū)屬于易自然發(fā)火區(qū)域。因此，研究
3、煤巷冒落區(qū)自然發(fā)火的原因和規(guī)律，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，具有重要意義。1巷道冒落區(qū)形成機(jī)理普氏冒落拱理論認(rèn)為：巷道開挖后，其上方會形成一個拋物線形自然平衡拱，平衡拱的上方處于平圖1冒落區(qū)不I司區(qū)域的劃分衡狀態(tài)，下方是潛在的破裂范圍。頂煤受壓破碎、離2巷道冒落區(qū)漏風(fēng)對自然發(fā)火的影響層，導(dǎo)致頂煤冒落，支護(hù)后頂棚網(wǎng)上堆積一定量的松散浮煤。在地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，巷道頂煤也易冒落形成松散連續(xù)供氧是煤炭自然發(fā)火的決定性因素之一，煤體。冒落區(qū)形成后內(nèi)部存在一個空洞，隨著巷道開巷道冒頂空洞內(nèi)對浮煤的供氧方式與其他內(nèi)因火災(zāi)拓延伸，空洞的周邊逐漸擴(kuò)大，上層無支護(hù)頂板的面相比具有特殊性。對
4、工作面巷道冒落區(qū)的漏風(fēng)動力積也隨之?dāng)U大。根據(jù)松散煤體的孔裂隙分布狀態(tài)、煤主要有以下兩種方式：一是煤體內(nèi)部與巷道表面存體松散程度及冒落程度，可將冒落區(qū)分為破碎區(qū)、離在溫差而引起熱力風(fēng)壓；二是巷道起伏等原因產(chǎn)生層區(qū)和斷裂區(qū)。各區(qū)內(nèi)煤體的粒徑段所占比例及孔的動壓差。隙率如表1所列。2。1熱風(fēng)壓的產(chǎn)生及危害表1冒落區(qū)各個分區(qū)粒徑段所占比例及其孔隙率％冒落空洞內(nèi)遺煤氧化后，溫度逐漸升高，與冒落下方巷道有一定溫差，使其間產(chǎn)生熱風(fēng)壓。巷道中低溫氣流在熱風(fēng)壓的作用下，自然流向冒落區(qū)的頂部，為連續(xù)供氧創(chuàng)造了條件。熱風(fēng)壓的計算式為2012年第3期鄭祥舉：冒落區(qū)巷道遺煤自然發(fā)火
5、的機(jī)理與預(yù)防39P一P：pP(一)(1)差，使風(fēng)流向煤體內(nèi)滲透，產(chǎn)生的風(fēng)流動壓為式中謀體內(nèi)距離巷道頂垂直高度為處的Hv=VsinO(6)二空氣溫度，K；式中H——巷道起伏引起的動壓差；一巷道風(fēng)流溫度，K。P——巷道風(fēng)流密度，g／cm；口為流體的體積膨脹系數(shù)，其定義式為——風(fēng)流平均流速，m／s。=()P(2)由式(6)可知，動壓差日的大小與巷道風(fēng)流風(fēng)式中空氣比熱容，cm3／g；速的平方成正比，同風(fēng)流方向及巷道表面夾角0理想氣體的溫度，K；的正弦值成正比。越大，0越大，巷道起伏產(chǎn)生的理想氣體壓力，Pa。動壓差越大，則漏風(fēng)強(qiáng)度越大，該段巷道風(fēng)速過對于理想氣體大，
6、如果巷道再以一定坡度的上坡由煤層底板向煤=R，(勞oi)P=Rr(3)層頂板過渡，就會造成較大的動壓差，為漏風(fēng)提供連式中R——摩爾氣體常量，J／(m·K)。續(xù)的動力。于是得到氣體的體積膨脹系數(shù)為2．3孔裂隙分布狀態(tài)對冒落區(qū)自然蓄熱的影響盧=罟=(4)對于頂部松散煤體來說，其氧化產(chǎn)熱和散熱的故熱風(fēng)壓可表示為相互關(guān)系取決于孔隙率大小和孔裂隙分布狀態(tài)。松日=Ipg且(5)散煤體熱容量由以上理論推導(dǎo)可以看出，熱風(fēng)壓的大小同冒PC=npgCg+(1一n)pmC(1一n)PC(7)頂深度及冒落空洞上下兩端的溫差有關(guān)。冒落愈深，松散煤體導(dǎo)熱系數(shù)溫差愈大，熱風(fēng)壓愈大，由此
7、產(chǎn)生的漏風(fēng)量愈大『21。A=nA+(1一凡)Am(8)在冒落深度一定的情況下，熱風(fēng)壓的大小直接與冒式中：c。，c，分別為松散煤體、漏風(fēng)流和煤體的落空洞上下兩端的溫差有關(guān)，溫差越大，冒頂區(qū)破碎比熱容，J／(kg·K)；p，P，P分別為松散煤體、漏風(fēng)煤體的溫度與巷道表面的溫度梯度越大，產(chǎn)生的熱流和煤體的密度，kg／m；A，A，A分別為松散煤體、風(fēng)壓越大，漏風(fēng)強(qiáng)度也越大。同時，冒落區(qū)存在時間漏風(fēng)流和煤體導(dǎo)熱系數(shù)，為松散煤體孔隙率。愈長，聚熱愈多，則熱風(fēng)壓也愈突出。由于空氣的熱容量PCs遠(yuǎn)小于煤體，孔隙率越隨著冒落區(qū)深度的增加，熱風(fēng)壓增大，冒落區(qū)與大，整個松散煤體
8、的熱容量PCc就越小，則在同樣巷道溫差也隨之增大，導(dǎo)致冒落區(qū)內(nèi)漏風(fēng)
