大采高采空區(qū)遺煤自燃氧化規(guī)律及防滅火技術(shù)研究

樊宇波

（山西河曲晉神磁窯溝煤業(yè)有限公司，山西 忻州 036500）

0 引 言

我國(guó)煤礦井下自燃火災(zāi)現(xiàn)象嚴(yán)重，全國(guó)約50%的煤礦存在自然發(fā)火問(wèn)題，其中，以采空區(qū)遺煤自然發(fā)火問(wèn)題最為嚴(yán)重，占煤礦自然發(fā)火總數(shù)的60%以上。同時(shí)，煤礦自然發(fā)火還可能引發(fā)井下瓦斯、煤塵爆炸等重大災(zāi)害事故的發(fā)生，嚴(yán)重威脅著煤礦職工的生命安全。因此，分析采空區(qū)遺煤自然發(fā)火機(jī)理與規(guī)律，探索井下自然發(fā)火具體防治措施，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 概 況

磁窯溝煤業(yè)10-2號(hào)煤層位于上古石炭系上統(tǒng)太原組，煤層平均厚度4.8 m，傾角2°～8°，煤層賦存不穩(wěn)定，含有4～5層夾矸。該煤層煤塵具有爆炸性，易自燃，煤層頂板多為砂巖，含有少量泥巖、粉砂巖，底板為泥巖，固結(jié)性較好，煤層回采工作面采用長(zhǎng)壁綜采采煤工藝，全部垮落法方式管理頂板。

2 數(shù)值模擬

采用Fluent模擬軟件，對(duì)礦井10-2煤層回采工作面采空區(qū)“三帶”范圍分布規(guī)律開(kāi)展數(shù)值模擬研究，分析采空區(qū)流程及采空區(qū)遺煤自燃氧化“三帶”的分布規(guī)律，從而為回采工作面采空區(qū)遺煤自然發(fā)火防治提供理論支撐依據(jù)。

2.1 模擬參數(shù)設(shè)置

2.1.1 滲透率設(shè)置

采空區(qū)滲透率是模擬采空區(qū)滲流的關(guān)鍵參數(shù)之一，滲透率根據(jù)Blake-Kozeny公式進(jìn)行計(jì)算。

式中：Dp為平均粒子直徑；ε為空隙率。

表1 采空區(qū)巖石及遺煤參數(shù)設(shè)置Table 1 Parameter setting table of rock and residual coal in goaf

2.1.2 邊界條件

根據(jù)磁窯溝煤業(yè)10-2煤層回采工作面布置情況，設(shè)置模型運(yùn)輸順槽為進(jìn)風(fēng)入口，風(fēng)量為1 300 m3/min，進(jìn)風(fēng)巷斷面為12 m3，設(shè)置采空區(qū)固壁不存在漏風(fēng)現(xiàn)象。

2.1.3 建立模型