大断面隧道穿越小夹角煤层施工中的瓦斯运移规律研究

为探明大断面隧道在通过煤层夹角比较小施工过程中的瓦斯保护与运移扩散规律,以某在建瓦斯隧道为施工背景,构建了隧道通风的三维数值模拟,并借助流体计算软件Fluent进行模拟计算。深入研究了通风时间、瓦斯的涌出情况以及风速高低等多种因素,对瓦斯扩散的影响规律。研究结果表明,不同的通风时间,检查瓦斯在隧道内的总体分布规律,瓦斯呈现上部分瓦斯浓度大,下部分浓度较低,符合实际情况;瓦斯涌出位置不同,瓦斯在隧道内的分布不同,在持续通风的作用下,距释放源越远,瓦斯含量就越小,气体含量所达到的峰值也越慢;风速越高,瓦斯气体的排放隧道速度越快,气体含量峰值也越小。     

高瓦斯长大隧道施工通风模拟研究

根据不同隧道施工实际,长大隧道的通风通常选择压入式通风或者成本较高通风效果好的巷道式通风,二者有各自的优缺点。高效、经济的通风是保障高瓦斯隧道安全施工的关键因素之一,通风方式的选择至关重要,合理的通风方式能有效稀释瓦斯浓度,并能够节约施工成本。结合高瓦斯长大隧道工程实际,完成了该隧道施工通风参数计算,采用计算流体动力学软件Fluent构建了不同通风方式下瓦斯隧道施工通风数值分析模型。通过数值模拟,得到了隧道内风流流场分布规律及瓦斯浓度分布规律,为瓦斯隧道容易产生瓦斯积聚的地点并需重点检查的部位提供了指导依据,也为通风方式的选择提供了一定的理论基础。     

瓦斯隧道安全施工技术及管理探讨

在煤系地层或含气地层段施工隧道,有毒有害气体涌向开挖空间,易引起瓦斯爆炸事件。为防止瓦斯爆炸及确保施工安全,通过阐述引起爆炸的条件及危害性,以期引起施工单位高度重视;同时,重点介绍了通风、瓦斯检测、火源及人员管理等方法,确保技术及管理双重措施到位,为瓦斯隧道施工创造良好的安全环境。     

龙泉山高瓦斯隧道施工监测和管理技术应用

以龙泉山隧道为工程实例,在瓦斯隧道的施工过程中增加了瓦斯监督方,对隧道内瓦斯的浓度进行纠察以及瓦斯检测人员工作质量进行监督,确保隧道内瓦斯浓度监测结果具有实时性和准确性,最大程度地降低瓦斯事故的风险,以保障工作人员的生命安全以及降低工程损失。     

现采空区瓦斯流动耦合模型及抽采参数确定

随着开采深度增加,采用"U"形通风方式的回采工作面经常出现上隅角瓦斯超限现象。根据现采空区岩石垮落的特性以及现采空区气体流动方程、扩散方程等建立了现采空区瓦斯流动耦合模型,数值模拟了抽采前后现采空区瓦斯浓度场分布情况。根据模拟结果现场采用埋管抽采方法并确定了瓦斯抽采参数。既保证了工作面瓦斯不超限,同时确保了矿井产量达标。     

选煤厂煤仓瓦斯控制系统的研究

针对选煤厂煤仓局部瓦斯超限问题,对煤仓内的气体的分布与排放路径进行了研究,对仓内通风结构进行了优化,确定了重点区域自然通风与强制通风相结合的方式,并构建了基于PLC的瓦斯控制系统。系统改造后瓦斯浓度基本控制在0.2%以内,同时降低了设备能耗和维护成本,确保了选煤厂安全稳定的运行。     

工作面瓦斯喷出对空间流场分布影响的数值仿真

以华泰矿实际情况为依据,在U型上行通风条件下,利用Fluent流体数值仿真软件,模拟了正常采掘过程中采煤工作面发生的瓦斯喷出过程,并研究了瓦斯喷出对巷道内风流以及瓦斯浓度分布的影响.可为矿井了解瓦斯喷出的影响、制定瓦斯喷出应急处理措施等提供理论依据.     

双U形通风系统采空区瓦斯运移规律研究

应用FLUENT软件对综采工作面双U形通风方式采空区瓦斯运移规律进行数值模拟,得出采空区走向方向、垂直方向和倾斜方向瓦斯浓度分布规律;进而发现采空区内高浓度瓦斯富集带,瓦斯浓度最高可达85%左右,为瓦斯抽采合理位置的确定提供了理论依据。     

双U型通风系统综放开采采空区瓦斯分布规律

利用矿用移动式束管采样、色谱分析系统对成庄矿5303双U型通风系统综放工作面采空区进行定期采样分析、随工作面推进分阶段释放示踪气体测定采空区气体流场、应用CFD模拟技术对采空区瓦斯分布进行数值模拟。模拟结果表明：双U型通风综放工作面在正常生产情况下,高浓度瓦斯在采空区深部沿回风侧逐渐汇集,形成瓦斯富集带,瓦斯浓度最高可达70%;现场实测表明采用CFD模型模拟得到的双U型通风系统综放工作面采空区瓦斯分布规律与现场实测结果相吻合,模拟结果为制定采空区瓦斯抽放措施提供了科学依据。     

“U+L”型通风条件下采场瓦斯分布规律研究

为了研究“U+L”型通风条件下采场瓦斯分布规律,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论分析了工作面瓦斯赋存规律和多孔介质瓦斯运移模型基本方程,然后,采用Fluent数值模拟软件,模拟了“U+L”型通风方式下采空区瓦斯浓度分布、工作面瓦斯分布规律以及采空区风流场分布规律。研究得出,该通风方式下,能够稀释和疏散采空区瓦斯,同时也增大了回风巷排瓦斯的负担,应增加其他相关瓦斯抽采措施,确保矿井的安全开采。     

隧道揭煤区域预测最小超前距研究及应用

当公路隧道在掘进过程中穿越煤系地层时,将会面临煤与瓦斯突出的风险。确保隧道安全生产,提前准确测定煤层突出参数是关键。隧道在大断面开挖应力扰动情况下,研究分析隧道揭煤区域预测最小超前距、确保隧道安全施工,具有重要的意义。以宝鼎2号隧道工程为例,采用理论分析和数值模拟的方式,对隧道开挖时应力分布规律进行研究分析,得出煤岩应力场分布特征,并推导出宝鼎2号隧道揭煤区域预测最小超前距为14 m。对宝鼎2号隧道ZK15+895 m煤层进行现场预测应用,测得煤层原始应力区瓦斯含量远大于煤层应力扰动区内瓦斯含量,说明在煤层原始应力区内测定的瓦斯参数指标更能真实、准确地反映本煤层突出危险性。     

隧道揭煤区域预测钻孔控制范围研究及应用

隧道穿越煤系地层时,将面临煤与瓦斯突出危险。准确测定煤层突出参数是确保隧道安全、经济生产的重要因素。在隧道大断面开挖应力扰动情况下,研究分析揭煤区域预测钻孔控制范围,确保隧道安全施工具有重要的意义。以宝鼎2号隧道为工程实例,运用理论分析、数值模拟的方法对隧道大断面开挖过程中前方垂距10 m的煤层应力变化规律进行研究,得出煤岩应力场分布特征。推导出隧道揭煤区域预测钻孔竖直方向控制范围距隧道上轮廓线应至少为12 m,距下轮廓线应至少为8 m;水平方向控制范围距左、右轮廓线均应至少为8.5 m。同时,通过对K15+836煤层现场应用,测得原始应力区瓦斯含量远大于应力扰动区,说明原始应力区瓦斯参数指标才能真实准确反映煤层突出危险性。     

煤矿主要通风机配电系统双电源切换装置应用研究

为排除煤矿井内瓦斯等有毒有害气体,提高矿产开采的安全性,保证井内持续通风至关重要。设计了一种煤矿主要通风机配电系统双电源切换装置,并对其应用过程进行研究。利用电压互感器采集煤矿主要通风机系统供电时的电压信号,并去噪处理电压信号。基于BP神经网络构建供电异常判别模型,在主电源供电不正常状况下,通过继电保护装置控制主电源电路上的断路器开闸,切断电力供应,同时向辅电源断路器发出合闸命令,将供电任务切换到辅电源上执行;主电源异常被排除之后,重复上述过程切换回主电源供电。结果表明,应用所设计装置将主电源切换至辅电源,所用时间为2.36 s;主辅电源切回到主电源,所用时间为1.25 s,动作时间更短,说明所设计的装置切换速度快,更能保证煤矿主要通风机系统持续运行。     

深部煤层回采工作面高抽巷瓦斯抽采技术

为实现高瓦斯矿井的安全开采,针对深部煤层回采工作面瓦斯超限问题,确定高抽巷的合理布置层位,以保安矿为研究对象,通过高位钻孔现场试验,得到抽采层位大于50 m时,抽采浓度变化不大,且出现抽采浓度降低的现象,在抽采层位为20 m,抽采纯量最大。利用Fluent模拟,结合现场的地质条件,分析了高抽巷不同层位的瓦斯抽采浓度,确定了高抽巷位置为底板上方25 m的合理层位。通过现场实测分析得出,在该层位下,可以有效地降低采空区瓦斯浓度,保证安全生产的顺利进行。     

采动裂隙场瓦斯运移规律分析

为了研究采动裂隙场瓦斯运移规律,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论分析了采动裂隙场中瓦斯涌出规律以及采动裂隙场中瓦斯运移数学模型,然后建立了“U型+走向高抽巷”通风模型,采用COMSOL软件数值模拟了“U型+走向高抽巷”通风下采空区纵向剖面、水平剖面瓦斯浓度分布以及采场瓦斯三维空间分布。研究得出,通过“U型+走向高抽巷”的布置,瓦斯抽采效果良好,为瓦斯抽采提供了借鉴。     

矿井瓦斯爆炸毒害气体传播规律

为了揭示矿井瓦斯爆炸毒害气体传播规律,减小矿井瓦斯爆炸事故造成的大量人员伤亡,为矿山应急救援提供理论支撑,描述了矿井瓦斯爆炸现象,分析了毒害气体扩散传播基本过程,提出井下瓦斯爆炸生成的毒害气体传播过程按时间顺序可分为3个阶段：① 瓦斯与空气的预混气体燃烧生成的毒害气体在火焰作用下的传播过程;② 瓦斯爆炸生成的高浓度毒害气体在无风巷道和微风巷道中的扩散过程;③ 毒害气体在一定风速通风网络中的传播过程.根据瓦斯爆炸和毒害气体传播的3个过程,初步分析了矿井瓦斯爆炸火焰对瓦斯爆炸产生的毒害气体传播的影响,建立了毒害气体在无风和微风巷道扩散的数学模型及毒害气体在通风网络中传播的数学模型,并在实际巷道中进行了试验研究,模型计算与实验数据相近.