Y型通风采空区瓦斯流场数值模拟研究

为了找出Y型通风工作面采空区中瓦斯流场的分布规律,为采空区瓦斯治理提供理论依据,应用流体力学模拟软件Fluent对两进一回Y型通风工作面采空区流场、瓦斯浓度场的分布进行了模拟研究,得到采空区瓦斯流动及浓度分布规律为:沿走向向采空区深部瓦斯浓度逐渐增大,沿倾向从下向上瓦斯浓度逐渐增大,沿空留巷的末端是能位的最低点,漏风向沿空留巷末端方向流动,可以解决上隅角瓦斯积聚问题。     

基于沿空留巷与多方位抽采的瓦斯综合治理技术应用

为有效解决工作面瓦斯超限问题,在深入分析青龙煤矿生产地质条件的基础上,采用基于沿空留巷与多方位抽采的瓦斯综合治理技术。通过混凝土砌块墙沿空留巷方式,成功保留了回采巷道,实现了"Y"型通风。采用本煤层瓦斯顺层钻孔、穿层钻孔立体抽采,临近层瓦斯穿层钻孔抽采,采空区及上隅角瓦斯顶板高位钻孔和采空区埋管抽采的多方位抽采技术,同时解决了本煤层、采空区及邻近煤层瓦斯涌入工作面、上隅角的问题。应用效果表明:工作面瓦斯抽采率达80%以上,基本杜绝了瓦斯超限问题;工作面推进速度提高1倍,月回采煤量达15万t,实现了高瓦斯煤层安全高效开采。     

近距离开采保护层采煤工作面瓦斯治理技术实践与应用

平煤股份五矿己三采区开采的己组煤层主要有己15煤层和己16.17煤层,己16.17煤层-450以下区域经鉴定为突出煤层,优先开采己15煤层解放己16.17煤层瓦斯是五矿近年来经过实践探索出来的一项有效的区域防突和瓦斯治理措施。作为近距离开采保护层工作面的己15-23220采煤工作面投产后,采取一进一回（U型）通风方式,回采过程中,受地应力转移和临近煤层瓦斯涌出等影响,频繁出现瓦斯达到临界断电值现象,制约了安全生产。为了彻底解决这一制约生产的瓶颈问题,在严格落实瓦斯抽放措施的基础上,采取两进一回（Y＋L型）的通风方式,即上、下风巷都进风,专用排瓦斯巷回风,瓦斯达到临界值的次数大幅度下降,安全生产保障能力和经济效益明显提高。     

切顶卸压沿空留巷综采面瓦斯防治技术研究

为解决切顶卸压沿空留巷上帮漏风带走采空区瓦斯和下端头坚硬悬顶垮落引起的冲击采空区气流、煤体瓦斯异常涌出等问题,通过对土城矿1334综采工作面及采空区设置瓦斯检测点,分析总结出瓦斯涌出、流动规律,提出在沿空留巷上帮砌筑超高水材料隔离墙、下端头悬顶强制放顶、缩小挡风墙间距、上隅角马丽散堵风、回风巷增设低负压瓦斯管等"抽+堵+放"分源治理方案。通过现场试验,此方案能够将工作面及回风流瓦斯浓度控制在理想范围,实现工作面回采期间风流瓦斯稳定,确保工作面高产高效。     

煤矿双U型回采工作面通风措施探讨

通过对潞安矿区余吾煤业双U型回采工作面通风措施的探讨,得出结论:该矿采用双"U"型通风方式,在解决瓦斯超限、改善工作面作业环境等方面取得非常显著的效果,采用双巷进风、双巷回风的措施能够增强回采工作面抵抗灾害的能力,能够保障回采工作面的安全生产。     

高瓦斯综放工作面采空区瓦斯涌出规律

 针对山西某矿煤层瓦斯赋存特点及高瓦斯综放工作面开采条件,采用数值模拟和现场实测相结合的方法,研究了U+I 型通风采空区瓦斯流场以及瓦斯运移规律,分析了瓦斯涌出与产煤量和周期来压的关系。数值模拟结果表明;U+I 型通风可以有效降低回风巷和上隅角瓦斯体积分数;随着工作面推进,采空区后方形成的瓦斯富集带会不断扩大,回风侧后方瓦斯体积分数升高。现场实测结果表明:进风侧至工作面中部瓦斯体积分数变化幅度较小,靠近回风侧50 m 范围内瓦斯体积分数增加较快;绝对瓦斯涌出量与产煤量成近似线性关系,顶板初次来压后瓦斯涌出呈现周期性变化,经对比研究,数值模拟得到的瓦斯体积分数分布规律与现场实测结果相吻合;在采空区后方回风侧附近采用埋管抽放高浓度瓦斯是可行的,可以大量减少瓦斯涌出。     

综采采空区瓦斯运移规律及抽采研究

综采采空区瓦斯涌出源多,影响因素多,运移过程复杂,往往导致回采工作面上隅角的瓦斯超限,甚至引起工作面回风流中瓦斯超限,更为严重地还导致成分区总回风巷瓦斯超限,严重威胁到整个矿井的安全生产.基于前人关于采空区瓦斯运移的研究成果,采用FLUENT数值模拟研究了某煤业公司的2328综采工作面采空区瓦斯运移规律,并采用同样的方法数值模拟优化研究了上隅角瓦斯治理的参数,现场实践取得了较好的抽采效果.     

移动坐标下采空区流场及遗煤瓦斯浓度场分布

为揭示"U"型通风方式下采空区流场及遗煤瓦斯体积浓度场分布规律,采用数值模拟与现场实测对比验证的方法进行研究,利用UDF接口将工作面推进过程添加到CFD计算模型中,建立基于移动坐标下的采空区遗煤瓦斯渗流计算模型,将数值模拟结果与平顶山煤业(集团)公司十矿"U"型通风下20130综采工作面瓦斯涌出实测结果进行对比分析.研究结果表明:工作面推进速度越快、工作面进风巷风速越小,采空区瓦斯体积浓度和回风巷瓦斯体积浓度越高,数值模拟结果与现场实测结果相一致,验证了数值模拟结果能够真实反映实际现场情况.     

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。     

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。     

佳瑞煤矿采空区煤炭自燃标志性气体实验研究

佳瑞矿15101工作面属于近距离煤层开采,采空区为松散煤岩混合体。实验室开展了14#、15#煤的程序升温实验,分析了煤自燃过程中各气体的生成量与温度之间变化规律。结果表明:两个煤层自燃生成的CO、C2H4、CH4等气体变化规律基本相同,C2H6气体变化规律差异明显。综合确定了佳瑞矿采空区煤炭自燃标志性气体指标为CO、C2H4及C2H2,为预防采空区煤炭自燃提供了依据,有效保障煤矿的安全高效生产。     

基于断裂力学倾斜煤层底板采动破坏深度研究

为掌握倾斜煤层开采后采空区底板破坏情况,基于断裂力学理论,构建倾斜煤层采后空间底板应力求解力学模型,结合应力场与双剪强度理论,推导底板采动破坏深度求解公式,并应用实例进行验证.依据求解公式分析了底板破坏形态及影响因素,结果表明：倾斜煤层底板采动破坏区域分布具有非对称性特征;破坏范围及深度主要受工作面赋存状态和底板岩性影响,其中破坏深度与工作面斜长、采深和底板内摩擦角正相关,与底板黏聚力呈反比;随着倾角的增大破坏深度呈现先升后降趋势,而随着测压系数的增大破坏深度呈现先降后升趋势.该文研究成果可为倾斜煤层承压水防治、邻近煤层开采提供一定的理论指导.     

赛尔能源三矿A4007工作面瓦斯涌出规律与治理

为降低赛尔能源三矿A4007工作面瓦斯含量,本文计算了巷道煤壁瓦斯涌出量、落煤瓦斯涌出量,以及开采层相对瓦斯涌出量,并分析了工作面瓦斯涌出规律.得出回采工作面相对瓦斯涌出量为1.54 m~3/t,绝对瓦斯涌出量为3.11 m~3/min,占涌出总量的15.6%,工作面瓦斯主要来源于采空区.针对性的提出工作面采用采空区埋/插管抽放,老空区封闭插管抽放,本煤层预抽、边采边抽、强化抽放,上隅角密闭抽放.对抽采效果进行检验,治理后上隅角瓦斯浓度基本控制在1%以下,其平均瓦斯浓度为0.668%,极小值为0.3%,极大值为0.84%.回风流瓦斯浓度基本控制在0.4%以下,平均瓦斯浓度为0.264%,极小值为0.12%,极大值为0.38%.     

红庙矿易燃煤层采空区注砂防灭火技术

红庙煤矿开采煤层变质程度低，自然发火期仅为1.5～3个月，在工作面后方采空区内浮煤经常发生自燃。经过多年的防灭火经验，当工作面内布置有灌浆管路时，从工作面下端向上端方向依次注砂，在采空区内形成一道砂墙，有效地控制了浮煤自燃。经计算机模拟计算和注砂措施的效果考察，给出了试验工作面的最佳注砂砂墙长度。     

回采工作面瓦斯综合治理技术

瓦斯抽放是瓦斯综合治理的有效技术途径.针对中岭煤矿11031回采工作面的实际情况,将该工作面的瓦斯来源划分为开采层、邻近层和采空区3部分,结合该工作面瓦斯治理现状,对所采用的穿层钻孔、扇形钻孔、交叉钻孔、高位钻孔、大直径钻孔、采空区埋管和专用回风巷7种瓦斯抽放方法进行效果分析,并提出采用分源治理原则在三维空间实施综合治理方案的改进建议,具有一定的工程借鉴意义.     

综采工作面的瓦斯涌出规律及涌出量的预测

根据综合机械采煤的特点和瓦斯流动理论,将瓦斯涌出源划分为煤壁(围岩)瓦斯涌出、落煤瓦斯涌出、采空区(残煤)瓦斯涌出及上下邻近层(未采分层)瓦斯涌出4个部分。针对现有回采工作面瓦斯涌出量预测计算方法存在的问题,以煤层瓦斯流动理论和实测数据分析为基础,系统的研究了综采工作面涌出源瓦斯的涌出规律,结合综合机械化采煤具有采、装、运连续作业的特点,分别对各瓦斯涌出源的瓦斯涌出量进行预测,进而建立了一种适应性范围广且准确率高的综采工作面瓦斯涌出量预测模型,对制定瓦斯防治方案,进而根治矿井瓦斯具有重要的实际意义。并且运用该模型对潞安集团新建的屯留矿进行了瓦斯涌出量的预测。     

采空区漏风及残煤瓦斯涌出对采场气流的影响

在国内外文献调研的基础上,通过渗流力学、岩石力学、采矿工程等多学科交叉,采用理论分析、数值计算结
合的方法,建立了煤矿采空区瓦斯流动数学模型。采用CFD 技术对漏风流分布及瓦斯浓度场进行研究,获得了整个
工作面上风流的速度和瓦斯浓度的分布情况,得到了漏入采空区和采空区返回工作面风流较为集中的范围,采空区漏
风量与工作面风量之间的变化关系,漏风流速沿采空区衰减规律,确定了整个工作面上瓦斯浓度最高的地方为回风隅
角,采空区内瓦斯浓度最高的区域也是整个采场瓦斯浓度最高的区域。通过对不同送风量的模拟研究,描述了瓦斯浓
度的运移趋势,得到了回风隅角瓦斯浓度与送风量的关系,并且发现近风侧瓦斯浓度梯度较大,增大送风量能降低近
回风隅角瓦斯浓度,但是会增加遗煤自燃的风险。揭示了采空区漏风和残煤瓦斯涌出对采场气体流动的影响规律。     

基于分形理论的采空区遗煤孔隙率研究

自燃是煤矿的主要灾害,采空区自燃直接影响到回采工作面的生产,甚至能够造成严重的恶性事故。遗煤的存在是造成采空区自燃的根源,采空区内遗煤属于颗粒堆积型多孔介质范畴。由于遗煤颗粒形状相似但粒径大小差别巨大,具有分形特征。本文基于分形理论建立了采空区遗煤的粒径质量分布分形维数模型,并从实际的采空区内取煤样进行筛分对粒径分布特征进行了分析,通过分析计算得出六合煤矿和阜生煤矿的分形维数分别为2.2596和2.0554。分析影响煤自燃的孔隙主要是外部孔隙,对筛分出来的不同粒径的煤进行了外部孔隙率的测定,结合粒径分布的分形维数,对采空区遗煤的孔隙率进行了分析。通过研究粒径分布分形维数来分析采空区内的孔隙率分布,为采空区内孔隙率的研究提供了一个新思路。     

注氮防火时采空区气体变化与"三带"分布状况的检测

在采煤工作面正常生产情况下 ,通过埋设在采空区的取样管道 ,对注氮前及注氮时气体定期取样 ,得出不同采空区深度的气样参数 ,结合采空区遗煤自燃氧化理论 ,进行定量定性分析 ,得出“三带”的分布情况 ,为综放工作面注氮防火参数的确定及注氮效果的检验提出了可靠的依据。