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。     

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。     

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。     

高瓦斯综放采煤工作面瓦斯综合治理方案

针对佳新煤矿1504综放工作面瓦斯的实际情况,分析了该工作面的瓦斯主要涌出来源及涌出量,结合该矿通风系统及瓦斯抽采现状,在上下顺槽顺层、上隅角、措施巷道等采用钻孔、高位钻场、埋管、吊管多种方式抽放,以及增加工作面风量和局部风机对上隅角供风等综合措施治理瓦斯,从而解决了上隅角及回风巷瓦斯超限问题,确保了工作面安全高效生产...     

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。     

采空区埋管抽放技术在U型通风系统工作面上隅角瓦斯治理应用研究

本文以山西晋煤集团岳城矿1302(下)综采工作面为例,探讨了U型通风系统工作面采空区瓦斯涌出规律及其治理原则,研究结果表明,通过在回风巷敷设两趟采空区管路,一趟插入上隅角进行抽放,另一趟埋入采空区进行埋管抽放,通过进行两趟管路抽放,可有效地遏制采空区瓦斯涌出,消除工作面上隅角瓦斯积聚现象,确保工作面安全生产。     

综放工作面瓦斯综合治理技术探讨

8102综放工作面是涡北煤矿的首采工作面,瓦斯涌出量达6.1 m3/min,回风流瓦斯浓度在0.61%,上隅角瓦斯浓度达2.42%以上,严重制约了矿井的安全生产.通过瓦斯综合治理,将工作面风量提高到1 300 m3/min,实施高位钻孔瓦斯抽放和上隅角埋站管瓦斯抽放,回风瓦斯浓度降低至0.22%,上隅角瓦斯浓度降低至0.38%;同时,通过钻孔将钻场连接进行钻场空间瓦斯抽放,钻场内瓦斯浓度由3.5%下降至0.26%,解决了综采放顶煤8102工作面瓦斯涌出对回采安全的影响,有效保证了安全生产,为涡北煤矿及相邻矿井瓦斯综合治理提供参考.     

硫磺沟矿(4-5)04工作面高位钻孔抽采瓦斯技术

为解决工作面回采期间上隅角瓦斯超限问题,针对硫磺沟煤矿(4-5)04工作面实际情况,应用物理相似模拟实验的方法,研究了工作面采动覆岩"三带"分布特征及覆岩裂隙分布特征规律开展研究,结合工作面实际情况设计高位钻孔抽采上隅角瓦斯的方法,并对抽采效果开展实时观测与分析。结果表明:通过物理相似模拟实验,得到(4-5)04工作面覆岩"三带"高度,上覆岩石裂隙分布范围,工作面初次来压、周期来压步距,裂隙区在切眼、工作面及进回风巷出的宽度等参数来指导和确定现场高位钻孔的布置;通过现场实时观测,得到高位钻孔抽采浓度为19.85%~23%,有效抽采段距离平均为54.5 m,可以保证上隅角瓦斯瓦斯浓度维持在0.08%~0.45%,回风巷瓦斯浓度维持在0.15%~0.48%,(4-5)04工作面安全高效回采,表明高位钻孔抽采方法和设计参数是科学有效的。     

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。     

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。     

采煤工作面高抽巷与回风巷合理内错距离确定研究

实践中发现,采煤工作面高抽巷与回风巷内错距离对采场瓦斯治理效果有明显的影响,为提高高抽巷瓦斯抽采效果,对确定两者合理内错距离进行了研究。首先,基于Brinkman、N-S、平移-扩散方程和Fick扩散定理结合采场气体的流动特征,建立了采煤工作面瓦斯流动耦合模型。然后,以某矿11210工作面为例,采用COMSOL Multiphysics多物理场耦合分析软件模拟不同内错距离情况下采场瓦斯浓度及流场分布特征,并结合生产实践进行了验证。结果表明:上隅角和采空区上部平均瓦斯浓度与内错距离呈"V"型关系,当内错距离约30 m时,平均瓦斯浓度最小,瓦斯治理效果最好。数值模拟分析结果与生产实践应用结果基本一致,说明确定的内错距离较合理。     

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。     

变形Ｙ型通风方式防治瓦斯积聚的试验

通过在平顶山煤业集团责任有限公司十矿已２２１６０采面的变形Ｙ型通风方式试验,探讨了采面通风方式对采漏风和采面瓦斯涌出的影响,发现变形Ｙ型通风方式通过降低机巷进风量可以减少回采工作面的采空区漏风,降低采空区的瓦斯涌出量,同时,由于中间巷的掺新风流对回采工作面上段及上隅角瓦期积聚带的冲洗,大大降低了回采工作面上半段沿倾向的瓦斯浓度递增梯度和上隅角瓦斯浓度,能有效地防止高瓦斯综采工作面的瓦斯积聚,为高瓦斯综采工作面的高产高效提供了可靠保证。     

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.     

董家河煤矿22518综采工作面瓦斯防治技术与效果检验

针对开采石炭二叠纪煤层董家河煤矿22518综采工作面,随着采区延伸出现瓦斯异常的实际情况,设计在巷道掘进期间采用超前钻孔瓦斯排放、本煤层顺层钻孔瓦斯抽采、高位钻孔卸压瓦斯抽采、采空区埋管抽采等综合防治措施。结果表明:该套防治措施使该区域煤层瓦斯含量从4~8 m3/t降为2.346~3.654 m3/t;掘进巷道内瓦斯浓度稳定在0.1%~0.3%之间;回采期间上隅角瓦斯浓度稳定在为0.28%~0.46%之间;回风巷瓦斯浓度稳定在0.10%~0.21%,且再未出现瓦斯超限事故,效果显著,保证了该煤层巷道的安全掘进与安全回采。     

古书院矿152303工作面瓦斯治理技术研究

本文在对综采工作面煤层瓦斯的赋存规律和瓦斯涌出来源分析基础上,结合开采层赋存特征,根据采空区上方“三带”的分布特点,针对古书院矿152303工作面的实际情况,提出了瓦斯治理的综合方案:即在邻近层布置一扇形钻孔抽采采空区瓦斯,保证工作面开切眼的顺利开采;在本煤层回风巷内布置高位钻孔,抽采上隅角瓦斯;并在现场进行了工业性试验,取得了良好的治理效果,保证了综采工作面的安全高效开采.     

综放工作面上隅角瓦斯综合防治技术

对王坡矿3208工作面上隅角瓦斯超限原因进行了分析，根据理论计算和多年瓦斯治理的经验，提出了采空区高位钻孔抽采和在瓦斯尾巷埋管抽采相结合的瓦斯综合治理措施。     

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。     

覆岩采动卸压瓦斯高位钻孔抽采技术

为解决工作面隅角瓦斯超限难题,提出了在外错高抽巷内布置高位钻孔抽采工作面覆岩采动卸压瓦斯方法。针对李雅庄煤矿2-603工作面开采技术条件,建立了高位钻孔围岩结构力学模型,采用理论分析、数值模拟分析及现场实测分析等方法,确定了外错高抽巷内高位钻孔终孔合理位置。首先,覆岩采动裂隙主要分布在上山采动角62°以内,下山采动角65°以内,距离煤层底板13~25 m和38.6~50 m等2个区域,高位钻孔终孔应布置于第二区域内。其次,高位钻孔终孔位于2煤顶板44 m处,采空区内投影长度不小于28 m时,钻孔抽采瓦斯浓度高,且持续抽采时间长。最后,工程应用效果表明,2-603工作面上隅角瓦斯浓度生产班、检修班分别为0.50%~0.95%,0.47%~0.89%,避免了隅角瓦斯超限,保障了工作面安全高效回采。     

低瓦斯高强度开采综放工作面卸压瓦斯抽采关键技术

为研究低瓦斯高强度开采综放工作面采动覆岩裂隙演化过程中瓦斯的运移规律,提高矿井瓦斯治理能力,以王家岭矿12302工作面为例,研究了煤层开采后上覆岩层的垮落和位移特征,通过分形维数定量描述了裂隙的发育情况,得到了覆岩的三带高度、跨落角、裂隙区等参数,以此参数建立数值模型研究采动裂隙与瓦斯运移的耦合特性,将研究结果应用于现场的卸压瓦斯的抽采设计并进行了效果检验。结果表明:走向模型的冒落带为28.2 m,裂隙带为118.6 m,切眼处和停采线处的垮落角分别为59.5°和51.5°,倾向模型的冒落带为28.2 m,裂隙带为113.6 m,进刀端和停采线处的垮落角分别为62.5°和55.5°;随着工作面开采距离的增加,分形维数先增大后减小最后趋于平稳;采场卸压瓦斯整体上有向上、向采空区深部、向回风巷一侧运移的特性,采空区深部瓦斯浓度可达20%,上隅角瓦斯浓度接近1.5%,采动裂隙带瓦斯聚集区位于距回风巷20～50 m、高度距煤层顶板25～50 m范围内;采用高位定向长钻孔抽采采动裂隙带聚集瓦斯的抽采效果较好,上隅角和回风流瓦斯浓度均小于0.8%,保证了矿井的安全生产,为类似条件下的瓦斯治理提供参考。