大采高采空區遺煤自燃氧化規律及防滅火技術研究

樊宇波

（山西河曲晉神磁窯溝煤業有限公司，山西 忻州 036500）

0 引 言

我國煤礦井下自燃火災現象嚴重，全國約50%的煤礦存在自然發火問題，其中，以采空區遺煤自然發火問題最為嚴重，占煤礦自然發火總數的60%以上。同時，煤礦自然發火還可能引發井下瓦斯、煤塵爆炸等重大災害事故的發生，嚴重威脅著煤礦職工的生命安全。因此，分析采空區遺煤自然發火機理與規律，探索井下自然發火具體防治措施，對煤礦安全生產具有重要意義。

1 概 況

磁窯溝煤業10-2號煤層位于上古石炭系上統太原組，煤層平均厚度4.8 m，傾角2°～8°，煤層賦存不穩定，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，固結性較好，煤層回采工作面采用長壁綜采采煤工藝，全部垮落法方式管理頂板。

2 數值模擬

采用Fluent模擬軟件，對礦井10-2煤層回采工作面采空區“三帶”范圍分布規律開展數值模擬研究，分析采空區流程及采空區遺煤自燃氧化“三帶”的分布規律，從而為回采工作面采空區遺煤自然發火防治提供理論支撐依據。

2.1 模擬參數設置

2.1.1 滲透率設置

采空區滲透率是模擬采空區滲流的關鍵參數之一，滲透率根據Blake-Kozeny公式進行計算。

式中：Dp為平均粒子直徑；ε為空隙率。

表1 采空區巖石及遺煤參數設置Table 1 Parameter setting table of rock and residual coal in goaf

2.1.2 邊界條件

根據磁窯溝煤業10-2煤層回采工作面布置情況，設置模型運輸順槽為進風入口，風量為1 300 m3/min，進風巷斷面為12 m3，設置采空區固壁不存在漏風現象。

2.1.3 建立模型