浅埋煤层群开采复合采空区煤自燃预测

摘要

煤矿区地裂缝造成的采空区漏风可对井下安全生产造成严重威胁,研究其漏风机理有助于煤炭行业高产、高效发展。通过遥感、实测和数值模拟相结合的方法,研究了苏家沟浅埋近距离煤层采动裂隙展布特征、漏风特征、动态发展及演化规律,分析了漏风裂隙对复合采空区渗流场分布的影响,并结合煤自然发火实验得到的煤自燃极限参数,划分出下部煤层开采时上覆采空区遗煤自燃危险区域。综合研究表明:二次采动不仅造成地表产生新的裂缝,更使得故有裂缝在原有发育程度的基础上进一步活化、扩张,宽度与错距分别增加了0.1 m与0.06 m左右,加剧了地表漏风。裂缝在随工作面推进过程中呈现出区域性分布特征且遵循"增大—减小—闭合"的动态规律,按照其与采空区贯通程度的不同,划分了裂缝产生区、裂缝贯通发展区和裂缝闭合区,其中裂缝贯通发展区分布的贯通型裂缝是地表主要漏风通道,漏风流速随裂缝相对工作面空间位置的变化而改变;模拟结果表明:地表漏风加大了采空区渗流影响范围,使采空区速度场分布更加复杂化,由于静压差的影响,工作面与地表漏风风流主要汇集于采空区回风侧;通过对煤样自燃极限参数以及煤自然氧化标志性气体分析,得到苏家沟上覆采空区自燃危险区域主要分布于采空区回风侧距工作面30~65 m。研究成果揭示了近距离煤层开采地表、上覆采空区及下煤层工作面的漏风机制,可为近距离煤层开采地表漏风精确治理及采空区火灾预防提供参考。