厚煤层窄工作面采空区立体自燃带分布规律研究

赵文彬^1,2，赵娟¹，李振武³，王胜利³，李勇³，芦继宇¹

1. 山东科技大学安全与环境工程学院2. 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3. 山东济宁运河煤矿有限责任公司

摘 要：针对运河煤矿6304工作面窄、煤层厚、推进速度快等特点造成的采空区立体自燃带分布变化复杂问题,传统束管监测结果仅反映采空区底部静态自燃三带分布。为了解该类型采空区立体自燃带分布规律,通过现场束管监测,结合工作面压力测定及采空区冒落空隙结构特点,反演采空区漏风强度下的自燃三带范围,以该工作面为原型构建采空区三维模型,编写自定义UDF函数、运用Fluent软件对采空区的气体压力、漏风风速和O2浓度进行数值模拟,建立了采空区的立体自燃带预测模型。模拟结果表明:利用压力测定反演的自燃三带范围与传统束管监测自燃三带范围较吻合;散热带范围进风侧大于回风侧,自燃三带范围进风侧大于回风侧;受中部冒落压实影响,中部自燃带前凸;模拟得出自燃三带至工作面范围:散热带<40 m;自燃带40～80 m;窒息带>80 m;由于工作面窄,煤层较厚,巷道两侧受冒落空隙结构影响显著,垂直方向上自燃带将产生10～15 m后移;在不同进风风速的条件下对自燃三带模拟结果表明:散热带范围随风速增加而后移,且自燃带范围变宽。证明了O2浓度、漏风风速、模拟预测3种方式建立厚煤层窄工作面采空区立体自燃带范围的准确性,应控制采空区漏风,对重点自燃区域严加防范,结合采空区空隙结构特点和建立立体自燃带思想对厚煤层矿井制定具体措施,提高煤矿开采的安全性。

关键词：采空区;漏风;束管监测;模拟预测;自燃带;