灵武矿区易自燃煤层综放面采空区CO运移规律研究

宁夏灵武矿区所开采煤层属于易自燃煤层,在开采过程中,综放工作面上隅角不同程度的出现CO气体,并且CO浓度时有超限。因此,掌握工作面采空区CO运移规律及浓度分布,对早期预测预报采空区遗煤自燃程度及治理工作面上隅角CO超限有非常重要的意义。本文以宁夏灵武矿区枣泉煤矿12207综放工作面为研究对象。首先,通过对枣泉煤矿2#煤层煤样进行程序升温实验,掌握了在实验条件下枣泉煤矿2#煤层煤样自燃特征温度以及不同粒度煤样在各个温度阶段产生CO的情况即CO生成量和CO产生速率,得出了不同温度下煤样的CO产生规律;其次,采用采空区预埋管抽样监测的手段得到采空区CO气体浓度随采空区深度变化的规律,结合理论分析和现场观测,得出综放工作面采空区压力、空隙率及渗透率的分布规律,建立了综放工作面采空区渗流场的物理和数学模型并对模型及其边界条件进行相应的合理简化。利用Fluent软件对综放工作面采空区流场进行数值模拟,得出采空区内部渗流速度及CO浓度的分布规律,进而得出了采空区CO运移规律。最后,结合实验和数值模拟数据得出了枣泉煤矿12207首采综放工作面采空区遗煤自燃程度判断依据,根据工作面上隅角CO浓度监测数据对采空区遗煤自燃程度进行了判断,得出了采空区遗煤的最高温度接近其自燃的临界温度65℃,实现了早期预测预报采空区遗煤自燃程度,也为治理工作面上隅角CO超限提供科学依据。