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。     

采空区自燃带和瓦斯分布规律的数值模拟

利用计算流体力学(CFD)软件Fluent对潞安集团某矿6206综采工作面采空区进行数值模拟,研究工作面采用Y型通风系统时采空区自燃带和瓦斯的分布规律。结果表明:将6206综采工作面改造为Y型通风系统后,工作面和采空区的最低负压区在回风巷出口处,涌出的瓦斯涌入回风巷后排出,工作面向采空区的漏风量较大,散热带基本处于采空区整个区域内,自燃带范围较小;Y型通风方式可以有效防止采空区煤炭自燃,解决上隅角瓦斯积聚和回风巷瓦斯超限问题。工作面的理论计算风速值与数值模拟风速值吻合,验证了数值模拟方法的可靠性。     

薄煤层初采期间的采场瓦斯运移规律

针对新立煤矿90#层采煤工作面初采期间的瓦斯涌出情况,在确定采场关键参数基础上,运用数值模拟和现场实测,进行初采期间薄煤层采场瓦斯运移规律研究。结果表明:漏风主要影响采空区下部瓦斯浓度分布;采空区的瓦斯积聚区域为底板裂隙区下部和回风巷附近的裂隙区;采空区的高浓度瓦斯流出和上隅角低风速共同导致上隅角瓦斯积聚。现场实测证明了研究结论可靠。     

高瓦斯突出煤层工作面采空区瓦斯防治技术研究

针对高瓦斯突出煤层工作面上隅角瓦斯易超限的技术难题,以邹庄矿3204工作面为工程背景,利用数值模拟、理论分析、现场实测的研究方法,对采空区埋管及无埋管条件下工作面及采空区瓦斯分布规律进行了研究。结果表明:采空区埋管增加了上隅角瓦斯流动的通道,分流了采空区及工作面涌出的部分瓦斯,降低了上隅角及回风巷瓦斯浓度。据此,提出了采空区埋管为主,高位钻场抽采为辅的采空区瓦斯治理方案,现场实测验证了工作面高位钻场布置层位的合理性。工业性试验表明:采空区埋管为主,高位钻场抽采为辅的采空区瓦斯治理方案对实现采空区瓦斯治理具有积极意义。     

回采工作面瓦斯运移规律研究

本文采用分段测点瓦斯法对某矿采煤矿工作面的瓦斯涌出状态进行数据测点,该工作瓦斯超限主要是由于上、下隅角瓦斯超限,因此上、下隅角的堵漏措施是防治采空区瓦斯涌出的主要措施。     

W型通风采空区自燃带和瓦斯运移规律的数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent对焦煤集团某矿2303综放面采空区进行了数值模拟,研究2303综放面采用W型通风方式下采空区的自燃带和瓦斯运移规律。结果表明:2303综放面采用W型通风系统后,工作面两端压差较少,可以有效防止采空区煤炭自燃,能起到均压防灭火的作用,可以有效的解决上隅角瓦斯超限问题和减小采空区瓦斯爆炸界限宽度,通过对W型通风方式下两条进风巷风量为1:1、1:2、2:3时进行分析得出,当两条进风巷风量相同时工作面向采空区漏风量和工作面两端压差最小。现场实测氧气浓度与数值模拟氧气浓度相吻合,验证了数值模拟方法的可靠性。     

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.     

均压法治理采空区上隅角瓦斯的数值模拟研究

用迎风有限元数值模拟方法,以图形方式从理论上直观展示了回采采空区上隅角瓦斯积聚的流体力学原理,指出采场上隅角瓦斯超限主要是因为采空区上隅角瓦斯积聚.结合算例模拟计算发现,利用在回风侧设局部扇风机的均压法治理工作面上隅角瓦斯时,应将压风口深入采空区内,其压风量与合理的管口位置呈反比例关系.给出了均压注风前后采空区的瓦斯分布变化情况,重点探讨了应用数值模拟试验方法定量化确定合理的压风量及管口位置的问题.图6,参6.     

采空区高位钻孔瓦斯抽放的数值模拟

依据Darcy定律,在Navier-Stocks方程的基础上,对祁南煤矿综采工作面采空区瓦斯抽放问题作了计算分析,并进行了CFD数值模拟.从理论上模拟采空区瓦斯聚集过程,直观展示了瓦斯抽采时采空区流态、瓦斯分布变化.把抽放钻孔布置在顶板裂隙内,结合上隅角埋管实施瓦斯抽放,该抽放瓦斯技术起到了对开采工作面上隅角瓦斯的截流作用,现场管路测量显示,可抽出高浓度瓦斯达30%～80%(体积分数),工作面回风瓦斯的体积分数基本控制在0.3%以下.     

南阳煤矿处理上隅角瓦斯的实践研究

南阳煤矿综采工作面及上隅角瓦斯时常超限。通过对6种上隅角瓦斯治理方式的试验比较,采用U＋L型外错式布置防治工作面上隅角瓦斯,达到了治理上隅角瓦斯的目的,保证了安全生产。