火区下近距离煤层开采有害气体入侵灾害防控技术

王刚^1,2，王锐²，武猛猛³，辛林^1,2，周晓华²，刘成武⁴

1. 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地2. 山东科技大学矿业与安全工程学院3. 香港城市大学土木与建筑工程系4. 陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司

摘 要：火区下近距离煤层开采容易导致有害气体入侵灾害的产生,严重威胁着工作面的安全回采。陕西煤业化工集团孙家岔煤矿30110工作面上部采空区自然发火严重,虽然采取了注氮、堵漏风技术进行防治,但效果均不明显。针对此问题,利用PFC2D软件建立了火区下近距离煤层开采数值模型,对3号煤层开采过程中的裂隙变化进行动态追踪,结果证明了有害气体入侵灾害的产生并判断了灾害产生的时间节点,为灾害发生前的重点监测工作以及均压通风系统的应用提供了依据。为了防止有害气体的入侵并避免新鲜风流压入火区引发灾害的扩大,对30110工作面进行均压通风技术研究,将上部火区和下部工作面的气压差控制在一个安全的范围内。通过计算确定了均压通风系统试运行期间的安全压差为296 Pa,正常运行期工作面回风风窗压差安全调节区间为(118 Pa,166 Pa)。现场应用结果证明,均压通风技术能够有效地避免有害气体入侵灾害的发生,确保工作面的安全回采。

关键词：近距离煤层开采;离散元;火区;有害气体入侵;均压通风;