基于移动坐标下“U”型与“U+I”型通风方式下采空区遗煤瓦斯涌出对比分析

利用CFD三维可视化数值模拟技术分别对"U"型与"U+I"型通风方式下采空区瓦斯运移进行了模拟计算,运用UDF接口建立了基于工作面移动坐标下的采空区遗煤瓦斯渗流计算模型与回采巷道内瓦斯弥散运移计算模型,定量对比研究了不同工作面推进速度和工作面配风量条件下2种通风方式下采空区瓦斯涌出的差异性,研究结果表明:"U"型通风方式下回风巷瓦斯浓度大小约为"U+I"型通风方式的2倍,随进风巷风速增大,"U+I"型通风方式和"U"型通风方式下回风巷瓦斯浓度均呈现减幅形式减小,随工作面推进速度增大,"U"型通风方式下回风巷瓦斯浓度呈减幅形式增大,而"U+I"型通风方式下回风巷瓦斯浓度呈现近似线性形式增大,相比于"U"型通风方式,"U+I"型通风方式下上隅角瓦斯浓度可降低25%~50%。     

大佛寺煤矿40108综采工作面瓦斯涌出规律及影响因素分析

为了合理地确定高抽巷的布置和抽采参数,通过束管监测,研究了40108综采工作面和采空区瓦斯浓度分布规律以及影响工作面瓦斯涌出的关键因素。研究结果表明:工作面沿倾向从进风巷到回风巷瓦斯浓度逐渐增大,采空区距工作面33~38 m范围内,瓦斯浓度逐渐增大到5%,到采空区深部,瓦斯浓度趋于稳定。综采工作面绝对瓦斯涌出量随产量和推进速度的增加而增大,而当工作面推进速度超过一定值时,有所下降;相对瓦斯涌出量随着产量和推进速度的增大而呈负指数规律衰减。     

天池煤矿103综采工作面瓦斯涌出规律分析

针对天池煤矿103工作面的实际条件,采用理论分析与现场实测相结合的方法,分析103工作面煤层瓦斯涌出特征和瓦斯体积分数分布规律,同时分析工作面瓦斯涌出量与日推进度、产量、配风量、开采工序、抽采量、矿山压力的关系。研究表明:沿倾向从进风巷到回风巷瓦斯浓度逐渐增大,但不同位置增加幅度不同;工作面从煤壁至采空区支架尾处瓦斯浓度呈现高、较高、低、较高、高的分布趋势,在煤壁和采空区之间有1个瓦斯最低点;采空区瓦斯随老顶的周期性垮落呈现由小变大、再由大变小的周期性变化趋势。     

寺河矿综采工作面采空区瓦斯来源分析及治理

从寺河矿综采工作面回采情况来看,采空区瓦斯涌出量比较大,制约工作面安全高效生产。以5302综采工作面为例,对综采工作面采空区瓦斯涌出来源进行了分析,并根据瓦斯来源制订了相应的瓦斯治理措施。通过对采空区瓦斯采取针对性治理措施,工作面风排瓦斯涌出量降低了20%,配风量减少了20%,工作面回采期间瓦斯状况得到明显改善,有效确保了大采高综采工作面的安全高效生产。     

高强度开采低瓦斯煤层时瓦斯涌出的时空分布特征及关键影响因素

瓦斯涌出受诸多因素的影响,为了研究低瓦斯煤层综放工作面高强度开采时瓦斯涌出的时空分布特征及关键影响因素,采用现场实测的方法,分别研究了高强度开采条件下低瓦斯综放工作面生产班和检修班的瓦斯浓度分布特征,以及煤炭产量、配风量、矿山压力、工作面推进速度和煤层瓦斯含量对瓦斯涌出的影响。结果表明:检修班工作面的瓦斯浓度受采空区漏风流的高浓度瓦斯影响较大,而生产班工作面的瓦斯浓度主要受采落煤释放瓦斯的影响;工作面煤壁瓦斯涌出量约为75.17%,采空区瓦斯涌出量约为24.83%;通过对不同影响因素的研究,得出工作面的煤炭产量和工作面推进速度是影响高强度开采低瓦斯煤层综放工作面时瓦斯涌出的关键因素。     

下隅角瓦斯超限原因分析及治理技术

郑煤集团米村煤矿260051工作面采空区富集高含量瓦斯,存在瓦斯涌出动力及采空区漏风通道等问题,工作面下隅角瓦斯浓度经常超限。针对此种情况,决定在工作面切巷上部采空区进风侧设置挡风障,人工干扰风流流动方向,改变风流流动规律,减少自切巷上部进入采空区的风量,降低采空区漏风量,从而减少采空区瓦斯涌出总量。采取治理措施后,经实测,生产高峰期最大瓦斯涌出浓度由6%左右降至1.5%左右,保证了矿井的安全生产。     

综放工作面瓦斯来源及分布规律研究

基于瓦斯运移基础理论,采用单元法把工作面沿倾向分为若干单元,现场实测了N2105采煤工作面每个单元的瓦斯浓度、风量、断面面积等参数。通过对N2105采煤工作面实测数据分析,确定了采空区、煤壁及落煤瓦斯涌出量在整个单元体所占比例。从工作面每个单元瓦斯浓度实测结果发现,沿走向从煤壁至采空区,瓦斯呈现"马鞍"形分布;而沿采煤工作面倾向上,瓦斯浓度呈增大趋势。     

三软煤层工作面瓦斯涌出规律及综合治理技术

郭村煤矿为"三软"低透气性煤层高瓦斯矿井,通过对工作面的不同瓦斯涌出源状况和瓦斯浓度分布规律进行分析,掌握回采工作面瓦斯涌出的状况及随时空的变化规律,据实测数据得知,落煤及煤壁瓦斯涌出占工作面瓦斯涌出的66%,采空区瓦斯涌出占39%。根据瓦斯涌出情况,采用顺层钻孔、煤墙浅孔、上隅角埋管、高位抽放孔等瓦斯综合抽放措施,有效解决了工作面的瓦斯问题。     

高瓦斯矿井定向高位钻孔瓦斯治理实践

为有效治理长平矿4314工作面回采期间采空区瓦斯涌出量大的问题,该矿在4314采面回风巷通风横川内,实践了分段向工作面顶板上部裂隙带内施工定向高位钻孔抽采瓦斯的技术措施。经考察,该措施有效地消除了4314工作面采空区瓦斯涌出大等超限隐患,确保了工作面安全高效回采。     

偏Y型通风下采空区瓦斯涌出规律及超限治理研究

为了揭示偏Y型通风方式下采空区通风联络巷瓦斯超限机理及提高采空区通风联络巷埋管瓦斯超限治理效果,以晋煤集团寺河矿5301工作面为研究对象,结合回采工艺参数与瓦斯涌出实测参数,利用UDF二次开发程序接口建立偏Y型通风方式下采空区瓦斯流场计算模型,模拟研究了回采工作面的遗煤与上邻近层瓦斯源条件下采空区瓦斯流场分布特点,推导了以工作面配风量为自变量的上隅角瓦斯浓度和采空区通风联络巷瓦斯浓度预测计算公式,预测公式计算结果与实测结果误差小于5%,验证了预测公式计算结果的可靠性,并在采空区后方第2个通风联络巷采取埋管抽采采空区瓦斯措施后,采空区通风联络巷及上隅角瓦斯浓度的降低程度进行预测计算。预测结果表明:在保证工作面足够配风量条件下,采空区采取埋管抽采瓦斯措施后,通风联络巷瓦斯体积分数由3.23%降低至0.94%,能够有效解决偏Y型通风方式下采空区通风联络巷瓦斯超限难题。     

石圪节矿预防采空区煤自燃的研究

为了减少采空区遗煤自燃的危害,对石圪节煤矿15#煤层工作面邻近采空区的遗煤自燃进行研究,分析了采空区遗煤自燃的条件及影响因素,结合15#煤层自燃的特点,采取加快工作面推进速度及工作面风量控制的措施,有效预防了采空区遗煤自燃。     

工作面端头三角区沿空巷道强矿压显现与应力转移分析

大同矿区同忻煤矿8105工作面5105沿空巷超前支护段矿压显现明显,来压强度大,巷道变形与单体支柱折损严重,严重影响了回采巷道的正常使用。在分析工作面沿空巷强矿压显现特征的基础上,得到了巷道强矿压主要影响因素,提出对工作面顶板进行双向应力转移以降低端头三角区集中应力的方法。研究表明:工作面端头双向支承压力将形成端部三角区高应力集中,对工作面沿空巷超前支护段的强矿压显现具有重要影响;采用改变形式的三参数威布尔函数对双向支承压力进行理论分析,得到了工作面端头三角区高应力大小及区域分布特征;提出了双向应力转移的方法,降低了沿空巷超前支护段围岩应力。现场实践中,通过对工作面5105沿空巷及顶回风巷顶板采取水压致裂技术后,工作面5105巷超前支护段强矿压显现得到明显改善,巷道变形量明显降低,保证了工作面的正常生产。     

基于沿空留巷的瓦斯综合治理技术

为有效控制工作面尤其是上隅角瓦斯浓度,防止瓦斯事故的发生,结合山西沁新煤矿低透气性煤层开采实际情况,在分析"U"型通风和"Y"型通风采空区空气流场特性的基础上,提出了基于沿空留巷的"Y"型通风、采空区埋管抽采和卸压区高位钻孔抽采相结合的瓦斯综合治理技术。现场监测结果表明,该技术可以有效控制工作面和上隅角瓦斯浓度。     

浅埋薄基岩厚煤层综放工作面采空区漏风数值模拟

分析了浅埋薄基岩厚煤层综放工作面采空区自燃危险性特征,结合内蒙古伊泰集团阳湾沟煤矿6202工作面各项实际参数,采用数值模拟方法对采取不同措施时采空区流场（压力、速度分布）、氧浓度分布等进行了模拟研究,并将模拟结果与现场观测结果进行了比较。结果表明：采用的数值模拟方法与参数等是合理可行的,可以反映真实情况下采空区流场与氧浓度等参数的变化情况。对工作面上、下隅角采区封堵措施可以减少采空区漏风,且封堵长度越长效果越明显,但碍于现场施工和实际操作的难易程度,封堵长度受到限制;注氮使得采空区氧浓度的分布范围变窄且浓度降低;注氮与封堵上、下隅角对控制采空区氧浓度的分布效果较明显。最后通过固定封堵长度（下隅角堵10 m、上隅角堵5 m）、改变注氮量,研究了最小注氮量的计算问题,得出了6202工作面最佳注氮量计算公式。结合煤层实际最短自然发火期和工作面正常推进速度计算出阳湾沟煤矿注氮量为260 m³/h。     

水平分段综放工作面瓦斯涌出影响因素分析

为了指导水平分段综放开采工作面瓦斯灾害治理工作,以乌东煤矿5754502工作面为工程背景,对水平分段工作面的瓦斯涌出、回采及瓦斯赋存数据进行统计、整理,分析了生产能力、采出率、推进度及工作面风量和瓦斯含量与工作面瓦斯涌出的关系。结果表明:采用水平分段综放开采的赋存和地质结构简单的工作面,生产能力、采出率及工作面推进度对工作面瓦斯涌出影响显著,工作面风量对瓦斯涌出量影响较小,获得了针对乌东煤矿的瓦斯涌出量预测公式,对矿井后期瓦斯治理具有一定的指导意义。     

无煤柱开采技术研究与应用

无煤柱开采是提升矿井采掘效率、提高煤炭资源采出率的重要途径。以山西某矿W1319工作面巷道布置为例,提出了留煤柱护巷、无煤柱护巷、工作面过空巷3种巷道布置方式,通过现场调研、理论分析、工程实践论证了无煤柱护巷的可行性,对山西某矿或其他类似条件下矿井进行无煤柱护巷具有良好的指导和借鉴意义。     

综放工作面采空区“三带”分布规律分析

通过在阳湾沟煤矿6202综放工作面采空区现场埋管观测,取得了采空区内进、回风侧不同测点距工作面不同距离处温度、O2、CO气体浓度等参数,分析得到了采空区内O2浓度及漏风强度的分布规律。依据"三带"划分方法对阳湾沟煤矿自燃危险区域进行了划分,确定了6202综放工作面采空区"三带"范围,并根据氧化升温带宽度及浮煤最短自然发火期确定了工作面极限推进速度。     

高瓦斯易自燃煤层小煤柱工作面 近采空区防灭火技术

为研究高瓦斯易自燃煤层小煤柱工作面近采空区防灭火技术,采用理论分析和现场验证相结合的方法,提出了水帘洞煤矿ZF3805小煤柱工作面近空区及巷道内气体监测监控方案,探讨了小煤柱喷注浆及采空区气体浓度人为调节等技术,根据规范要求及工程实践确定了适合矿井的采空区气体浓度变化预警值,并进行了现场实验。结果表明:该监测监控技术能够实现保证采空区各种气体总体稳定及工作面的安全回采。     

综采放顶煤工作面高位巷抽采关键技术研究

为了保证九里山矿1508工作面采空区瓦斯治理效果,通过现场数据测定、实验考察和理论分析,研究了推进度、抽采负压、抽采管网等高位巷抽采关键参数。研究结果表明,工作面煤层越厚、推进度越快,瓦斯涌出量越大;孔抽期间理想抽采负压为25～30 kPa、巷抽期间理想抽采负压为5～10 kPa,高位巷并联支路及管路阻力会影响高位巷的抽采效果。     

石港矿15109综放工作面初采期瓦斯涌出特征分析

石港矿综放工作面瓦斯涌出量巨大,初采期的瓦斯超限问题威胁着该矿安全生产。通过对15109综放工作面初采期瓦斯涌出特征的分析,得出初采期瓦斯涌出波动性较大主要是上覆煤岩层的活动引起的,直接顶和老顶的垮落相继引起邻近层瓦斯的大量涌出,得出初采期风排瓦斯量、高抽巷抽放瓦斯量以及尾巷瓦斯浓度的变化规律,尾巷瓦斯超限距离为4.5～27.8 m,石港矿15109工作面初采期的瓦斯涌出特征适于该矿一采区的其他大采长工作面,并对上覆煤岩层相同的其他采区工作面的初采期瓦斯治理提供了重要参数。