东古城煤矿最短自然发火期及采空区“三带”划分的研究

武泽伟,吴 康,李 洋,梁 然,左学海

(山西大同大学 煤炭工程学院,山西 大同 037000)

1 工作面概况

左云东古城煤矿Z109综采工作面位置于22号煤层中,煤层厚,赋存稳定。22号煤层的平均厚度为17.27 m,含3～9层夹矸,结构较为复杂。其中回采面的最大绝对瓦斯涌出量为0.79 m3/min,掘进面的最大绝对瓦斯涌出量为0.11 m3/min,矿井绝对瓦斯涌出量为1.04 m3/min,相对瓦斯涌出量为0.6 m3/t,22号煤层的挥发性为39.26%,火焰长度大于400 mm,煤层具有煤尘爆炸性,煤的吸氧量为0.68 cm3/g,自燃倾向等级为Ⅱ类,为自燃倾向类煤层。

2 煤层最短自然发火期实验

2.1 煤的自燃倾向性实验

此次开展的实验采用的是东古城煤矿22号煤层Z109综采工作面的煤样。通过煤的工业性分析得出鉴定结果见表1.最终结果显示,Z109综采工作面自燃倾向性等级为Ⅱ类,自燃倾向为易自燃。

表1 煤样的工业性分析结果

表2 实验煤样升温氧化过程中气体体积分数

2.2 煤样的氧化升温实验

本次氧化升温实验采用的煤样是山西焦煤东古城煤矿22号煤层Z109综采工作面,实验的仪器主要有程序升温炉,气路系统,绝热罐,温控装置和气相色谱仪等部分组成。实验的原理为模拟煤的自燃氧化过程,以矿井初始温度为15～30 ℃加入空气,在试验过程中会生成一氧化碳、二氧化碳、甲烷等产物,对它们的体积分数和变化规律进行相关分析,得出煤的临界和干裂温度进而得出煤的标志性气体测试出煤的自然发火期[6]。实验装置图如图1所示。

图1 绝热氧化反应装置

实验开始前先将煤样表面上的氧化层打磨干净,然后碎成小煤块,在利用碎煤机对它进行碎煤,筛选出大小粒径为80～120目的煤样[7]。……