宋庆立,师吉林

(1.国网能源哈密煤电有限公司,新疆 哈密 839000;2.中煤科工集团 沈阳研究院有限公司,辽宁 沈阳 110000)

低变质煤种资源储量占我国煤炭资源储量的40%以上[1],其主要分布在我国的华北和西北地区,全国97.5%的储量集中在内蒙、陕西、新疆、甘肃、山西、宁夏6个省(区)[2]。低变质煤种综放开采过程中,在现场一切正常的常温条件下,就可产生大量CO气体,往往导致回风隅角、回风巷等区域出现CO气体体积分数超过0.002 4%的问题[3-8],部分学者通过研究认为低变质煤种的CO气体来源于煤层破碎后的低温氧化[9-14],越来越多的证据支持这一观点。基于此,采取新疆大南湖一矿3号煤层煤样,利用实验室程序升温试验,测定煤自燃模拟过程中的CO产生速率,再利用FLUENT软件模拟综放开采条件下的CO产生及分布,从而分析开采低变质煤种综放面采空区的CO产生及运移规律。

1 煤层概况

新疆哈密大南湖一矿3号煤层厚度5.1～9.98 m,平均厚9.1 m,倾角7～10°,上距2号煤层平均36 m,下距5号煤层38 m,结构较复杂,含夹矸1～4层,煤质为褐煤,经鉴定为I类容易自燃煤层,煤尘具有强爆炸性,最短自然发火期为37 d.3号煤层综放面宽度240 m左右,全部垮落法管理顶板,机采高度3 m,放煤高度6.98 m,采放比约1∶2.3,机采回采率为97%,放煤回采率大于90%,工作面采取全风压通风方式,配风量1 200 m3/min以上,布置138架支架。

3号煤层综放面开采过程中回风隅角CO体积分数基本在0.017%左右,回风流内CO体积分数则基本在0.002 8%左右;经过对1301至1307综放面采空区实测结果分析,3号煤层综放面采空区自燃三带宽度进风侧散热带范围为0～30 m,氧化带范围为30～90 m,窒息带为超过90 m的采空区深部;回风侧散热带范围为0～10 m,氧化带范围为10～30 m,窒息带为超过30 m的采空区区域。……