矿井煤层自燃程度精细划分与预警方法研究

摘要

煤层自然发火程度的精准判识与预警一直是煤自燃防控领域亟须解决的世界性难题,需构建煤自燃阶段精细划分和精准预警方法.通过建立煤自燃分级预警体系,实现煤层自然发火早期精准预报和主动防控,可有效防控煤层自燃或继发灾害的发生.现场采集工作面新鲜煤样,破碎混合成试验煤样,通过大型自然发火试验台模拟工作面煤层实际氧化升温环境,开展煤自然发火试验测试.进一步分析得到煤层自然氧化升温过程中各反应阶段指标气体产物体积分数和生成速率等数值随煤温的变化规律,确定了煤自燃反应各阶段的特征温度点位.通过试验数据比对分析,确定煤层氧化升温过程精细划分的判定指标(CO、O2、C2H4、C2H6体积分数及Φ(CO2)/Φ(CO)、Graham值、链烷比)随煤温变化的阈值区间.将煤自燃全过程精细划分成6个预警等级,并建立了较为完备的煤层自然发火分级预警体系,定量确定了各阶段的判定指标标准.结合工作面实例应用中分级预警体系的效益表现,验证了所构建预警方法对于矿井煤层自燃进程的预测预报,并采取相应防控措施抑制煤层火灾发展的可行性.研究成果可为矿井煤层自燃进程预测预报和主动防控工作提供借鉴.