顶板高抽巷在解决塔山矿综采工作面瓦斯超限中的应用研究

本文通过对塔山矿综采工作面瓦斯治理的现场实践进行分析研究,阐述了利用工作面内错式走向顶板高抽巷解决综放工作面上隅角、后遛尾瓦斯超限的机理及办法,同时对顶板高抽巷治理工作面瓦斯超限的效果进行了验证,最终肯定了顶板高抽巷在治理塔山矿综采工作面瓦斯超限过程中的可行性和有效性。     

深部矿井首采综放工作面瓦斯综合治理技术

针对开滦唐山矿岳胥区首采综采放顶煤工作面瓦斯涌出量大的特点,对工作面瓦斯来源因素、瓦斯异常涌出因素分别作出具体的分析,从利用上隅角埋管,上隅角安设风动风车来解决工作面上隅角瓦斯超限问题,到泄瓦斯巷分段封闭利用高位瓦斯抽放孔抽放、工作面煤壁侧打瓦斯泄放孔提前释放瓦斯、工作面煤层注水等解决综放工作面上隅角及回风巷道内瓦斯超限措施,为类似条件下综放工作面瓦斯治理提供了一定的参考和借鉴。     

基于数值模拟的塔山煤矿8104综放面瓦斯治理方案选择

本研究首先对塔山煤矿8104综放面的瓦斯抽放必要性和可行性进行了分析,结果显示,该工作面需要进行瓦斯抽放,而且,不具备本煤层瓦斯预抽条件。提出了解决该工作面邻近层及采空区瓦斯涌出的三种方案,即上隅角抽采、顶板巷自然引排和顶板巷抽采;然后,采用数值模拟手段对这三种方案条件下的瓦斯运移规律进行研究,得出了相应的工作面及采空区压力分布、空气速度分布及瓦斯浓度分布图。研究结果显示,采用上隅角瓦斯抽采和顶板巷密闭抽采后,虽然可以大幅度降低上隅角瓦斯浓度,但是,容易导致采空区遗煤自燃;采用顶板巷自然引排瓦斯后,也基本上能够解决上隅角瓦斯问题,但是,采场瓦斯浓度容易超限。因此,建议该工作面采用顶板巷自然引排和喷洒活性剂相结合的措施来治理瓦斯,既可有效防止上隅角瓦斯超限,又可最大限度降低对采空区自然发火的影响。     

高瓦斯综放工作面低位高抽巷瓦斯治理数值模拟研究

为了有效解决大采高综放工作面部分区域瓦斯超限问题,本研究采用数值模拟方法对不同层位高抽巷进行对比分析,研究沿采场垂直高度、采场走向深度及倾向长度的瓦斯流动规律及瓦斯浓度分布规律。以上隅角瓦斯浓度和抽采浓度作为判断依据,模拟分析无高抽巷、高位高抽巷、低位高抽巷三种情形下的不同区域瓦斯浓度和抽采量。结果显示,随着瓦斯扩散距离增加,瓦斯浓度逐渐升高,瓦斯的升浮-扩散效应就越明显。应用高位高抽巷和低位高抽巷后,瓦斯体积分数在回风巷侧下降率分别为22.9%～37.7%和31.8%～46.2%;其中,上隅角处瓦斯体积分数分别降低了33.4%和38.3%.此外,低位高抽巷和高位高抽巷瓦斯抽采体积分数分别为0.95%和0.41%;其中,低位高抽巷瓦斯有70.5%来源于工作面,抽采量是高位高抽巷的2.32倍。研究结果表明,低位高抽巷在大采高综放工作面上隅角及回风巷瓦斯治理中有很好的发展前景,可以有效降低上隅角瓦斯超限的风险。     

抽放邻近层瓦斯确保9#煤产量

寺河矿二号井利用高位孔即顶板走向孔安装移动抽放泵抽放邻近层瓦斯,治理了工作面上隅角瓦斯超限,有效的保证了9#煤工作面安全生产,为保证产量提供有力保障。     

采煤工作面上隅角瓦斯综合治理研究

随着煤层开采深度不断增加,煤层瓦斯含量增大;同时回采工作面实现了采煤机械化,产生了大量高产高效工作面,使得原来工作面瓦斯含量不大的矿井,也逐渐变成上隅角瓦斯积聚超限,给矿井安全生产带来巨大隐患.详细地分析了采煤工作面上隅角瓦斯超限的原因及上隅角瓦斯治理技术,并根据A采煤工作面实际情况,通过采用风量调节、本煤层瓦斯钻孔抽放、采用引风帘解决上隅角瓦斯、采空区瓦斯抽排和上隅角瓦斯抽排相结合的方法,使采煤工作面上隅角瓦斯浓度得到有效控制,实现了采煤工作面安全生产,同时对防治其他采煤工作面上隅角瓦斯积聚超限有一定的参考价值.     

走向高抽巷参数优化的理论与模拟研究

采煤工作面上隅角和回风巷瓦斯超限的问题,严重制约煤矿的安全生产。采用理论分析、数值模拟和现场验证相结合的研究方法,结合山西潞安集团某矿S2107综放面的实际情况,对走向高抽巷参数优化进行系统的分析研究。结果表明:在裂隙带发育高度理论分析计算和数值模拟研究的基础上,确定S2107综放面高抽巷的最优层位高度为34.06~40.37 m,最优平距为距回风巷平行距离30~40 m的位置,在S2107综放面实施高抽巷后,工作面的上隅角和回风巷瓦斯浓度明显降低,可以保障S2107综放面的安全高效生产,同时验证了理论计算和数值模拟的正确性。     

高抽巷瓦斯抽采对工作面安全开采的影响分析

为了探究高抽巷瓦斯抽采对工作面安全开采的影响,依据401101工作面的巷道布置情况,建立了工作面与采空区的数学物理模型。应用Fluent软件对工作面在有无高抽巷及高抽巷不同抽采能力下采空区的氧浓度以及瓦斯浓度分布规律进行了数值模拟,获得了上隅角瓦斯浓度与采空区氧浓度分布情况。模拟结果与现场实测数据表明:高抽巷能有效解决工作面上隅角瓦斯超限问题;随高抽巷抽采瓦斯能力的增大,上隅角瓦斯浓度不断降低,但采空区氧化升温带的宽度和深度会增加,使得煤自燃危险性和防灭火压力增大;综合考虑防止瓦斯超限及采空区煤自燃,并保证工作面安全开采,高抽巷瓦斯抽采能力以0.25~0.3为宜。     

高抽巷层位变化对采空区瓦斯分布规律的影响研究

为研究高抽巷在采空区瓦斯抽采和上隅角瓦斯治理方面的应用，以及探究高抽巷抽采层位对采空区瓦斯分布规律的影响，以李阳煤矿15302综放工作面为研究对象，运用Fluent数值模拟软件对采空区未抽采和不同层位高抽巷抽采时的瓦斯分布进行模拟，通过对比瓦斯抽采浓度和上隅角瓦斯浓度的数据，分析高抽巷在不同层位的瓦斯抽采效果，将模拟结果与现场实际相结合，设计适合的高抽巷抽采层位方案，并用现场实测数据进行验证。结果表明：高抽巷瓦斯抽采浓度随抽采位置距顶板垂直高度的增加而升高，随着距回风巷水平距离的增加先升高后降低，上隅角瓦斯浓度随垂距和平距的增加均先降低后升高；理论最佳抽采层位为垂距30 m,平距32 m,工作面上隅角瓦斯浓度在0.19%以内，设计抽采层位为垂距40 m,平距35 m,工作面上隅角瓦斯浓度维持在0.63%～0.65%.选取合理的高抽巷抽采层位不仅有利于提高瓦斯抽采效果，而且能有效解决上隅角瓦斯超限的问题。     

W1607俯斜沿空综采面的瓦斯治理及防灭火技术

新集二矿针对W1607俯斜沿空综采工作面瓦斯涌出的特点,分析了工作面上隅角的瓦斯来源,对综采工作面设施了合理配风、均压通风、本煤层瓦斯抽放、顶板走向钻孔抽放及顶板高抽巷抽放瓦斯的综合治理及防火措施,确保了高产高效俯斜沿空综采工作面的安全生产。     

大采高工作面矿压规律与瓦斯涌出关系实测

为了充分研究大采高工作面瓦斯涌出随开采过程的变化规律,文中结合晋煤集团寺河矿W1301工作面实际条件,通过现场实测工作面支架工作面阻力、工作面超前支承压力及瓦斯涌出浓度,掌握了大采高工作面来压显现特征,进一步分析了瓦斯涌出与矿压显现的规律.实践证明：大采高工作面来压显现并不强烈,动载系数平均为1.34;当工作面来压显现时,瓦斯涌出量急剧增大,支架工作阻力降低时,工作面瓦斯浓度也随之降低,大采高条件下钻孔瓦斯涌出量与其所在位置支承压力大小成反比关系;支承压力增高区的钻屑量大,支承压力降低区的钻屑量较小.     

贺西煤矿3~#煤层瓦斯尾巷底鼓机理及控制技术研究

贺西煤矿3#煤层在回采过程中,瓦斯尾巷底鼓非常严重,严重影响下一工作面的正常使用,致使采掘衔接紧张,本文以3#煤层工作面瓦斯尾巷为背景,深入分析瓦斯尾巷底鼓量大的主要因素,剖析巷道底鼓机理,以FLAC3D数值模拟为主要手段,针对实际情况选择合理底鼓控制措施。工业性试验结果表明,工作面瓦斯尾巷巷道支护状况良好,底鼓问题基本得到了解决。     

综采工作面瓦斯治理方案优选

通过对潞安矿区不同瓦斯涌出量综采工作面的瓦斯治理研究，提出了解决中厚煤层瓦斯问题的优选方案。     

黄白茨煤矿9^#、10^#近距离煤层综合瓦斯治理技术

针对黄白茨煤矿9^#和10^#近距离煤层开采时的瓦斯超限问题,在分析9^#煤层开采底板破裂规律、对其开采顶板三带进行数值模拟以及确定工作面瓦斯来源的基础上,提出9^#煤层采前定向长钻孔预抽、开采期间顶板走向高位水平长钻孔抽采,10^#煤层卸压拦截抽采、采面采掘期间上下顺槽上向钻孔抽采及两煤层采空区埋管抽采的综合瓦斯治理技术方案。效果分析结果表明,正常通风情况下,9^#煤层回风巷、上隅角瓦斯体积分数分别保持在0．36％和0．50％左右。该方案有效解决了9^#和10^#近距离煤层开采时的瓦斯涌出问题,为类似矿井的瓦斯治理提供了参考。     

采动岩体渗流与煤矿灾害防治

针对煤矿采动破碎岩体高渗透、非Darcy流等特性,利用自行研制的渗流试验装置进行渗透性测试,并在此基础上建立了能够描述采动岩体渗流非线性和随机性特征的渗流理论.以采场底板隔水关键层力学模型为基础,建立了以采动岩体渗流失稳为突水判据的预测预报体系.分析了综放工作面瓦斯涌出规律及采空区瓦斯运移规律,开发出治理高产高效综放工作面瓦斯超限的J型通风技术.     

长臂充填开采上覆岩层移动规律数值模拟

针对王河煤矿10903工作面在开采过程中引起地表下沉问题,用RFPA2D软件对不同弹性模量充填材料下的充填开采和全部垮落开采进行数值模拟,模拟了全部垮落法开采时岩层破坏和裂隙分布情况,全部垮落法随工作面推进关键层及地表下沉情况;不同弹性模量充填材料下的充填开采随工作面推进关键层及地表下沉情况.结果表明：全部垮落法开采会引起地表的塌陷,而充填法能有效控制关键层弯曲下沉量和地表沉陷.充填体弹性模量从1 GPa增加到5 GPa时,工作面前方垂直应力集中程度逐渐降低,关键层下沉量逐渐减小,最大下沉量从510 mm 减小至285 mm.最后通过地表沉陷观测验证了充填材料配比和数值模拟计算的合理性.     

双马煤矿废弃油井周围煤层H2S分布特征及其采掘影响范围划分

针对废弃油井周围煤层H2 S分布规律不清楚,采掘过程中影响范围不明确给煤矿安全开采造成严重威胁的难题,以煤油重叠区的双马煤矿为研究区,首先采用数值模拟方法研究了煤层内H2 S气体的渗流规律,然后结合数值模拟结果通过气体成分测试获得了H2 S气体的分布规律,最后根据采掘过程中H2 S气体的涌出规律对其影响范围进行了确定.结果表明:废弃油井周围H2 S气体浓度随距离废弃油井增加呈递减分布,废弃油井内气体压力越高,H2 S气体渗透范围越大;工作面过废弃油井过程中H2 S气体浓度呈现出较高—降低—平稳—降低—急剧下降的变化规律;双马煤矿废弃油井影响区煤层H2 S气体的渗透半径为500 m,采掘影响范围为700 m.研究结果为工作面H2 S气体的治理提供指导.     

深孔预裂爆破技术与综合分源抽放技术在回采工作面瓦斯治理过程中的应用

在分析霍州煤电集团李雅庄矿2-226回采工作面瓦斯涌出量情况的基础上,详细介绍了深孔预裂爆破技术与综合分源抽放技术的工艺流程、安全技术措施等,并应用该技术成功地对采煤过程中产生的瓦斯进行了有效治理,保证了采面回采期间的安全高效生产。     

采动裂隙椭抛带内瓦斯运移理论基础

研究采动裂隙椭抛带的基本性质及其采空区瓦斯运移的规律,可以采取有效措施进行瓦斯治理。根据五阳煤矿7601综采工作面上覆岩层的特性与工作面在推进过程中的矿压显现特征,确定了采动裂隙带的高度、切眼上方椭抛带的高度、采动裂隙椭抛带内煤与岩碎胀系数,并计算出其渗透率。该研究为建立数值模拟的分析模型提供依据。     

大采高高瓦斯工作面瓦斯治理技术研究

针对山西长平煤业有限责任公司综采工作面大采高、瓦斯涌出量大的现实条件,研究并实施了综合瓦斯治理技术,杜绝了大采高、高瓦斯综采工作面瓦斯超限现象,提高了工作面的单产,取得了显著的经济效益和社会效益。