寺家庄煤矿突出煤层掘进工作面瓦斯治理实践

为了有效增加寺家庄煤矿掘进巷道瓦斯抽采量,降低回风流瓦斯浓度,根据矿井瓦斯赋存概况,分析了掘进工作面瓦斯涌出来源,采用交叉钻孔预抽煤巷条带瓦斯,掘进过程中采用钻墙边掘边抽技术抽采巷帮煤壁以里的瓦斯。15108进风巷实践表明:交叉钻孔瓦斯抽采量平均为1.12 m3/min,是平行钻孔的1.14倍,预抽后瓦斯含量7.08 m3/t,较之平行钻孔下降9.8%,有效消除煤层突出危险性,同时有效截流掘进期间煤壁两侧的瓦斯,回风流最大瓦斯浓度0.59%,比采用顺层钻孔方案平均低0.08%。     

工作面采掘空间流场特性数值模拟研究

在U型通风方式下,以CFD数值模拟软件为手段,对工作面采掘空间的流场分布和瓦斯浓度分布规律、空气密度变化规律进行了数值模拟研究。模拟试验结果表明：沿风流自进风巷、工作面至回风巷的过程中,风流场变化呈先简单、后复杂、再简单的趋势,在进风巷和回风巷与工作面采掘空间交叉处,风流场变化最复杂;工作面采掘空间的瓦斯浓度沿风流方向呈逐渐增加趋势,仅在局部位置发生较大变化,且煤壁侧的瓦斯浓度明显高于采空区侧瓦斯浓度;U型通风条件下,工作面靠近进风巷端部靠近煤壁侧和上隅角瓦斯集聚区最可能出现局部瓦斯超限的区域;上隅角瓦斯集聚区形状呈三角形。     

下保护层工作面高位钻孔抽采瓦斯技术研究

蛇形山煤矿开采的所有煤层均有严重的突出危险性,在采用开采下保护层和底板瓦斯巷预抽保护层煤层瓦斯等区域防突措施的过程中,因受采动影响邻近层瓦斯大量解吸,沿采动裂隙涌入保护层工作面,高浓度瓦斯经常造成保护层工作面回风流瓦斯超限,严重制约矿井的安全生产。针对该矿风巷尾巷采空区埋管抽放瓦斯和工作面风巷下部掘补充风巷等措施的不足,省内首次进行工作面(2341)风巷走向高位钻孔抽采邻近层瓦斯试验,研究表明,高位钻孔抽采邻近层瓦斯,能彻底解决在风巷建气室抽放和回风流瓦斯超限等问题,日抽采综合利用瓦斯1500 m3以上,回风巷瓦斯浓度下降幅度达50%,在经济效益、社会效益和安全效益上取得显著效果,可供类似条件的矿井参考。     

局部防突技术研究及在掘进工作面的应用

金能煤业分公司4331工作面石门揭煤时发生过动力现象,且4331回风巷处于上保护层未保护区域内,为了防止4331回风巷掘进过程中发生煤与瓦斯突出,结合区域瓦斯防治理论及该煤层低透气性特点,在回风巷掘进时采用连续流量法预测前方煤体的突出危险性,并采取超前排放孔、均匀布置预抽钻场等防突措施防治工作面煤与瓦斯突出,措施实施后再进行效果检验和区域验证,直到无突出危险为止.结果表明:应用局部防突技术后,4331回风巷掘进时回风流瓦斯体积分数为0.12％,消除了突出危险性,有效避免了煤与瓦斯突出事故.     

短孔快速抽采技术在掘进工作面的应用

山西某煤矿3605回风措施巷掘进期间回风流瓦斯浓度居高不下,采用瓦斯排放孔的措施效果甚微,严重影响掘进效率。通过在掘进面施工短钻孔、胶囊封孔器快速封孔、检修班短期抽采瓦斯的措施,巷道掘进期间回风流瓦斯浓度显著降低,大大提升了3605回风措施巷的掘进效率。根据监测的短孔抽采前后3605回风措施巷掘进期间瓦斯浓度情况,同等掘进速度条件下,回风流瓦斯浓度下降0.14%~0.16%,工作面瓦斯浓度下降0.04%~0.10%,保证了该工作面的安全掘进。     

双U形通风方式进风量配比研究

根据岳城矿某双U形通风综采工作面的实际情况,建立流体力学模型,模拟了在2条进风巷总进风量不变的情况下,采用不同的风量配比,对采空区瓦斯运移的影响。研究表明:当工作面进风巷与另一进风巷的进风量配比为2∶1时,流经工作面上隅角及工作面回风巷的风流瓦斯浓度较小,且为实际的风量分配提供依据。     

不同通风方式下顶板高位定向钻孔瓦斯抽放效果研究

顶板高位定向钻孔配合上隅角埋管抽放是解决综采工作面采空区瓦斯聚积、回风流瓦斯浓度高的主要手段,顶板高位定向钻孔抽放采空区聚积瓦斯期间,工作面不同通风方式对钻孔的抽放量影响差异较大.通过对常村煤矿W3309综采工作面在2种不同通风方式下的顶板高位定向钻孔抽放量进行监测,结果表明,采用两进一回前置回风比三进一回后置回风顶板高位定向钻孔抽放量高10 m3/min以上,工作面回风流瓦斯浓度下降0.23％,两进一回前置回风较三进一回后置回风更有利于顶板高位定向钻孔抽放,综采工作面瓦斯治理效果明显.同时,通过分析三进一回后置回风通风方式对抽放效果的不利影响因素,并对高位抽放钻孔进行优化,有效解决三进一回后置回风通风方式下瓦斯抽放浓度低、工作面回风流瓦斯浓度偏高问题.     

山西某矿井煤层瓦斯赋存特征及抽放方案优化

分析了山西某矿井煤层瓦斯赋存特征,对矿井22#煤层瓦斯的基础技术参数进行了测定,并对该煤层瓦斯抽放效果进行了评价。认为该矿井瓦斯抽采率仅达到32%,采煤工作面瓦斯抽采率仅为35%,瓦斯抽采浓度也达不到年度计划要求,抽放效果总体不理想。在此基础上,对该矿瓦斯抽放方案进行了优化,在3N2石门22#煤层右三段溜子道施工了顺层瓦斯抽放钻孔,在回风巷道施工了高位钻场布置走向高位钻孔,选用2BEA-353型抽采泵,将抽放负压由-25 k Pa调整为-30 k Pa,钻孔直径由0.072 m调整为0.086 m。研究表明:方案优化后,工作面瓦斯浓度、上隅角瓦斯浓度均有不同程度下降,回风流中的瓦斯浓度也得到明显降低。     

综采面下邻近煤层瓦斯抽放技术应用探讨

西山煤电官地矿16506工作面回采期间,切眼内底板瓦斯涌出明显,严重影响安全生产.针对这一情况,通过分析瓦斯来源,采取了下邻近层长走向钻孔施工工艺,对下邻近层及采空区的瓦斯实施抽采治理;工程结果表明,钻孔接入抽采系统后,工作面月平均瓦斯抽采量由3.8 m3/min提升至5.0 m3/min,工作面切眼内底板瓦斯浓度由1.0％左右降至0.2％左右,工作面回风流瓦斯浓度由0.7％降至0.5％左右,回风隅角瓦斯浓度降低至0.4％左右,瓦斯治理效果明显.     

气室法提高回采工作面采空区瓦斯抽采浓度

对于多煤层开采时，邻近层瓦斯受开采卸压影响大量涌入开采工作面采空区，造成回采工作面上偶角与回风巷瓦斯严重超限，必须采取抽采方法解决，但普通的抽采方法抽出的瓦斯浓度低，影响居民瓦斯燃用。在工作面上安全出口附近掘进一段补充风巷、在老风巷打上一个临时密闭、与上偶角形成一个瓦斯气室，此气室与瓦斯抽采管路连接，提高了瓦斯抽采浓度和瓦斯利用率。     

U型通风工作面采空区瓦斯运移规律研究

以赵家坝煤矿1944工作面为研究对象,采用Fluent软件对工作面采空区瓦斯运移规律进行了研究。研究结果表明:采空区由近及远瓦斯浓度逐渐增大,距工作面一定距离后趋于稳定;在采空区距工作面50~70 m处存在层流与紊流的混合边界;从进风巷到回风巷方向瓦斯浓度逐渐增大。随着进风巷入口风速的增大,采空区高浓度瓦斯区域向深部推移,工作面上隅角瓦斯浓度下降。随着工作面推进长度的增加,过渡风速带向后移,工作面上隅角瓦斯浓度增大。     

突出煤层掘进工作面消突实践

为了消除掘进工作面前方煤体的突出危险性,同时降低回风流中瓦斯浓度,研究提出先抽后掘和边掘边抽的综合技术措施。通过在寺河矿西井区X13012回风巷掘进工作面进行试验,发现在采取综合技术措施后,掘进工作面突出危险性预测超标率由14.70%降至4.17%,回风流瓦斯体积分数由0.7%降至0.4%。可见边掘边抽措施的回风流瓦斯浓度比超前预抽措施的回风流瓦斯浓度降低了43%,工作面突出危险性预测指标超标率降低了71%,抽采及区域防突效果显著。     

条带采煤工作面瓦斯涌出分析及治理

根据孟庄煤矿开采条带采煤工作面倾斜长度短、开采煤层较深，条带煤柱较宽，瓦斯涌出量大，工作面上隅角瓦斯浓度和回风瓦斯浓度大的特点，在条带工作面瓦斯治理过程中，不断分析瓦斯涌出规律。认为条带采煤工作面60％～80％的瓦斯来至采空区，必须采取切实可行的措施对采空区瓦斯进行有效的治理。该矿采取顺层钻孔抽放、上隅角埋管抽放、风巷高位钻孔抽放等综合抽放措施，加大抽放工程量和抽放力度，提高了条带采煤工作面瓦斯抽放率，同时适当加大条带工作面风量，综合治理瓦斯，取得了较好的瓦斯治理效果。     

突出煤层煤巷掘进工作面的瓦斯综合治理技术

为了降低煤巷掘进工作面突出危险性,杜绝突出灾害事故发生,通过在-520 m煤巷掘进工作面采取边掘边抽、深孔预抽及超前瓦斯排放钻孔相结合的瓦斯综合治理措施,降低了该掘进工作面的瓦斯涌出量,回风流瓦斯浓度基本稳定在0.55%以内,防突预测及效检参数均未出现超标现象.     

北皂矿高瓦斯区域的瓦斯治理

本文对北皂煤矿在-90m总回风巷掘进过F3-1断层时对高瓦斯区域的瓦斯治理经验进行了总结，提出了在掘进工作面通过断层时的瓦斯治理方法。     

采用直流通风方式的合理性

在扎夏吉科矿研究了开采L１煤层条件下采用向回风流添加新风的直流通风的合理性。该煤层条件下的主要瓦斯源是：位于采空区的部分回风平巷的底板和宽０．６～０．７m以内的近工作面地带。向回风流添加新风的直流通风方式具有向采空区漏风的特点，因此，向回采面回风流加进了占采区总风量１５％～３０％的新风，这常常导致回采面端部瓦斯积·２０·聚。在向回风流添加新风时回风平巷断面上的瓦斯浓度极不均匀，这种不均匀出现在从风流混合点起的几百米长度上。因此在该矿井L１煤层条件下最好的是采用回采面风流上行的通风方式，将部分瓦斯通…     

基于进风巷高位钻孔的上隅角瓦斯治理试验研究

针对平山矿11009工作面采空区瓦斯浓度较高及上隅角瓦斯超限问题,通过对煤层开采后覆岩“三带”分布和瓦斯流动规律的分析,结合11009工作面煤层为近水平煤层且覆岩破坏范围大的实际情况,在工作面进风巷和回风巷均设计施工了高位钻孔,并通过现场试验检验其瓦斯抽采效果。结果表明:11009工作面进风巷高位钻孔对工作面瓦斯治理有着至关重要作用,抽采浓度最大可达90%,较传统的只在回风巷施工高位钻孔抽采纯量提高了55%,有效降低了上隅角和回风流中的瓦斯浓度,增效明显。     

工作面落煤瓦斯与风流混合的Fluent模拟分析

从工作面瓦斯分源辨识的需求入手,结合现有回采工作面瓦斯传感器安装的规定,提出落煤瓦斯涌出相对容易从回风巷的瓦斯总的涌出中提取出来。结合宁煤某矿11010回采工作面的实际情况,利用Fluent流体分析软件,对该工作面落煤瓦斯与风流的混合过程进行了模拟分析。通过对工作面新鲜风流不同风速情况下的模拟得出,落煤瓦斯和风流混合所需距离与入口风速值成反比。结合工作面实际风速值,分别在回风巷选择水平距离为5、10、15、30 m处的断面模拟了实际风流状况,按照对称区域平均风速的比值来衡量瓦斯流与风流的混合程度。     

单一煤层上下递进掩护及底抽巷综合防突技术

针对平煤股份六矿丁5-6-21110工作面,将顺层预抽钻孔预抽回采区域煤层瓦斯理论引入煤巷掘进工作面,通过在风巷施工顺层钻孔,掩护中间巷的掘进。在该工作面按照递进掩护的思路,形成一套完备的区域及局部瓦斯治理技术,分析中间巷掘进期间瓦斯涌出量以及效果检验值的变化情况,验证了顺层递进掩护钻孔的保护效果。     

五阳煤矿7802综放工作面瓦斯分布特征与涌出构成研究

针对五阳煤矿7802综放工作面回风端布置2道风帘的特点,采用三维网格测定法得出该工作面瓦斯浓度的三维空间分布:瓦斯浓度从工作面进风口到回风口逐渐增大,在风帘上风侧,浓度在0.12%～0.26%变化,变化幅度较小;在风帘下风侧的回风隅角附近,瓦斯浓度在5m范围内由0.3%升高到1%。因此,利用风帘引风升压技术,不仅可以增大回风上隅角的风流强度,使该区域积聚的高浓度瓦斯被较强的风流有效稀释、带走,并且能有效地阻止采空区高浓度瓦斯流入工作面。结合工作面配风量,采用单元法计算得出7802综放工作面主要瓦斯涌出源的比例:煤壁瓦斯涌出量占38.7%,采落煤瓦斯涌出量占31.5%,采空区瓦斯涌出量占29.8%。