特厚易自燃煤层高抽巷合理布置层位参数分析

基于某工作面开采技术条件,综合分析了卸压瓦斯抽采和防止采空区遗煤自燃对高抽巷布置层位的要求,理论确定了高抽巷需布置在回风巷侧冒落带中"O"形圈内。采用UDEC2D4.0数值模拟和物理相似模拟实验方法,分析了覆岩裂隙演化规律及移动特征。     

高抽巷联合高位钻孔治理上隅角瓦斯合理层位研究

针对黄岩汇煤矿"U"型通风综采工作面高抽巷层位高、错距大,导致的上隅角瓦斯超限问题,提出了高抽巷联合走向倾斜高位钻孔立体化抽采技术来治理上隅角瓦斯涌出。以黄岩汇煤矿15108、15105综采工作面为研究对象,现场跟踪考察了高抽巷和高位钻孔联合抽采的合理布孔层位及上隅角瓦斯治理效果。研究表明:高抽巷层位在50～60 m时,抽采瓦斯纯量稳定,平均抽采纯量可达到80 m3/min,可以有效地阻截邻近层瓦斯涌向采空区,降低采空区瓦斯总量。走向倾斜高位钻孔作为高抽巷的补充措施,其层位布置在煤层顶板以上25～30 m时,能够较好地发挥对采空区上隅角瓦斯流场的干预作用,达到较好的瓦斯防治效果。在联合层位下,高抽巷和高位钻孔联合抽采作用下,能够将上隅角瓦斯浓度控制在0.3%以下,该技术对相似条件下上隅角瓦斯治理具有指导作用。     

顶板巷瓦斯抽采诱导煤自燃机制及安全抽采量研究

在统计分析顶板巷瓦斯抽采在国内使用情况的基础上,为了协调顶板巷瓦斯抽采与煤自燃的关系,立足解决顶板巷瓦斯抽采诱导煤自燃问题,以耿村矿为例,通过顶板巷气体成分及采空区温度的实测分析,证实了顶板巷瓦斯抽采诱导采空区漏风及自燃的发生。通过数值计算及理论分析,识别了顶板巷瓦斯抽采下的漏风通道存在形式以及漏风动力构成,揭示了顶板巷瓦斯抽采诱导遗煤自燃的作用机制。提出了安全抽采量的概念,基于质量守恒,以风排瓦斯及采空区氧化带宽度为约束指标,建立了安全抽采量数学模型。通过对模型的检验,验证了安全抽采量模型的正确性和有效性。     

玉华矿顶板走向高抽巷合理层位确定

针对玉华煤矿综放工作面采空区瓦斯和上隅角瓦斯超限的问题,通过考察布置在不同层位的顶板走向高抽巷的抽放效果和对比分析,最终确定了合理的高抽巷层位,用于指导矿井以后的瓦斯抽采工作.     

高层位钻孔抽采技术研究与分析

晋城矿区西部和北部属于高瓦斯矿区,瓦斯治理难度大。矿井开采过程中,采空区瓦斯大量涌出严重制约矿井的安全生产。为解决这一技术难题,岳城矿分别对采空区埋管抽放、地面钻井采空区抽放、采区回风巷高位钻孔采空区抽放技术进行了探索应用,取得了显著效果。为进一步提升采空区瓦斯抽放效率,保障综采工作面安全生产,岳城煤矿通过综采工作面高层位采空区抽放技术应用研究收集高层位采空区抽采钻孔抽放参数,分析采空区瓦斯抽放效果并进行高层位采空区抽采钻孔效果评价,获取高层位采空区抽采技术关键指标。     

走向高抽巷治理综放面采空区瓦斯工程实践

针对陈家山煤矿4-2#煤层综采放顶煤工作面采空区瓦斯涌出量大,回风流瓦斯超限严重的问题,采用走向高抽巷技术治理采空区瓦斯,理论计算了高抽巷布置层位,现场考察了工作面在初采期和正常回采期间的瓦斯抽采效果,高抽巷抽采量大,抽采率高,达到了预期效果。     

综放工作面高抽巷抽放条件下采空区漏风规律研究

高抽巷在解决易自燃煤层综放工作面瓦斯超限问题的同时,又加剧了采空区漏风及其自燃危险性。为了使工作面采空区防火措施更具有针对性,通过现场实测,研究分析了高抽巷抽放条件下工作面采空区漏风规律,对采空区的自燃危险区域分析、采空区有针对性的控风防火措施的制定具有重要的意义。     

高抽巷治理厚煤层综采工作面瓦斯技术研究

根据对采空区覆岩裂隙发育及瓦斯运移情况进行分析,在开采煤层顶板采动裂隙带内布置高位瓦斯抽排巷抽采采空区卸压瓦斯,合理确定高抽巷设置层位,通过对高抽巷抽采厚煤层综采工作面瓦斯的抽采效果考察,结果表明,高抽巷瓦斯抽采有效保证了工作面安全高效生产,对类似条件下的工作面瓦斯治理具有一定的借鉴意义。     

高抽巷束管监测采空区瓦斯浓度试验研究

为了探究采煤工作面采空区不同深度瓦斯浓度分布情况,在高抽巷内布置6个测点,利用高抽巷与回风巷之间的穿透孔,将束管由高抽巷测点敷设至回风巷,随着工作面的回采,通过束管观测各测点进入采空区不同深度的瓦斯浓度,进而分析高抽巷瓦斯来源,为今后高抽巷布置层位与利用方式的选择提供参考。     

数值模拟研究确定高抽巷最佳位置

为了确定高抽巷抽采瓦斯的合理位置,通过构建19201工作面采空区瓦斯运移模型,借助FLUENT软件模拟分析高抽巷距回风巷不同平距、煤层顶板不同垂高条件下的瓦斯抽放效果,结果表明:在垂距为40 m的层位下,高抽巷距回风巷水平距离为30 m时,其所能抽采的瓦斯浓度最大,工作面上隅角瓦斯浓度为0.48%;在水平距为30 m的基准条件下,当高抽巷距离采空区底板垂直高度为40 m时,高抽巷抽采瓦斯浓度最大,抽采瓦斯纯量最高。从而确定了高抽巷的最佳位置为距离回风巷水平距离30 m,距离采空区顶板垂直距离40 m。     

注氮条件下不同抽采负压对采空区氧化宽度影响

针对正行煤矿1502综放工作面开采具有高瓦斯易自燃的特点,现场进行采空区"三带"测试,并对测试数据进行分析.运用气体渗流理论通过FLUENT6.3模拟了注氮的同时改变高抽巷抽采负压情况下采空区瓦斯浓度场、漏风场、氧气浓度场.通过FLUENT模拟技术,观察高抽巷不同抽采负压与回风巷上隅角瓦斯浓度大小之间的关系,并建立这种关系的拟合方程,计算出回风巷上隅角瓦斯浓度不超限时的最低抽采负压.根据模拟的注氮条件下不同负压抽采时漏风场和氧浓度场等值线图绘制出采空区自燃"三带"的划分图.得到了不同抽采负压与自燃带宽度之间的关系,并将这种线性关系拟合成方程,从而确定了高抽巷抽采负压的最佳范围,既可以预防上隅角瓦斯超限,又防止了采空区遗煤自燃事故的发生.     

注氮条件下瓦斯抽采对采空区自燃“三带”的影响

为了解决高抽巷抽采引起采空区漏风量增加导致采空区遗煤自燃倾向增大的问题,针对正行煤矿1502综放工作面开采具有高瓦斯易自燃的特点,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,通过Fluent软件模拟了采空区未采取注氮和抽采措施、高抽巷抽采和注氮条件下高抽巷抽采等3种情况的采空区瓦斯浓度场、漏风场、氧气浓度场的变化情况,得出了采空区自燃"三带"分布范围:散热带0~23 m,氧化带23~69 m,大于69 m为窒息带;将采空区自燃危险性区域确定为23~69 m。根据以上结果,对注氮效果、抽采负压进行评价,完善了采空区在注氮条件下高抽巷抽采防灭火系统。     

顶板长钻孔替代高抽巷抽采控瓦斯与采空区注氮防火耦合治理研究

高瓦斯矿井易自燃煤层,工作面受上隅角瓦斯超限与采空区遗煤自燃双重威胁。为解决高抽巷抽采瓦斯导致采空区氧化带面积变大、增大遗煤自燃危险性的问题,以顶板长钻孔替代高抽巷,配合进风巷侧注氮,通过对长钻孔参数与注氮参数的优化,进行防火与控瓦斯耦合治理的研究。以中兴煤业1401工作面实测数据结合ANSYS数值模拟,研究了长钻孔数量、位置对工作面上隅角瓦斯的影响规律,获得以5个直径300mm、距回风巷10m、距煤层底板15m的顶板长钻孔替代高抽巷的最优方案。在此基础上,为保障对采空区遗煤自燃的有效控制,研究了注氮量与注氮位置对采空区氧化带分布的影响规律,获得在进风巷侧氧化带与散热带分界位置注入5.5m3/min的氮气,将采空区氧化带宽度降至25m的优选结果。通过对上隅角瓦斯与采空区遗煤自燃的综合控制,保证了工作面的安全生产。     

易自燃特厚煤层综放面采空区防灭火技术

耿村煤矿2-3煤层自然发火期短,厚度大,瓦斯绝对涌出量大,采用以高抽巷为主的治理瓦斯模式导致采空区漏风大。为避免采空区遗煤自燃,实施了高抽巷埋管灌浆、上下隅角密闭封堵、进回风巷超前30 m施工防火钻孔注浆防火、下隅角埋管注氮、定期取样分析等综合防灭火措施,有效防止了采空区遗煤自燃。     

赵庄矿顶板走向高抽巷治理采空区瓦斯技术应用研究

为解决在大采高采煤工作面推进过程中因采空区瓦斯涌出造成工作面及上隅角发生瓦斯超限问题,赵庄矿通过采用高抽巷抽采瓦斯的方法,在采煤工作面上覆岩层实施了一条顶板走向高抽巷,并对层位布置、抽采效果等进行了考察。结果表明:采用高抽巷抽采瓦斯的方法实现了采空区瓦斯的有效抽采,成功解决了采煤工作面及上隅角瓦斯超限的问题,确保了矿井安全高效生产。     

高瓦斯易自燃采空区瓦斯与煤自燃耦合模拟研究

以高瓦斯易自燃111811综采工作面采空区为对象,研究了无抽采和瓦斯立体抽采条件下采空区瓦斯抽采治理效果及与浮煤自燃的耦合影响。通过建立理论模型,结合现场观测,计算得出了分段渗透率范围并建立了采空区渗透率三维控制方程。模拟结果表明:无抽采条件下,采空区瓦斯积聚严重,在可能自燃带范围内存在瓦斯与煤自燃共生致灾危险区,必须加以处置;而在采用了采空区留管及高抽巷等瓦斯立体抽采措施后,有效治理了采空区瓦斯积聚问题,抽采负压4.5 k Pa时,上隅角处的瓦斯体积分数降至0.5%,满足要求;可能自燃带范围内的瓦斯体积分数下降至0.48%~4.69%,有效消除了瓦斯与煤自燃共生致灾危险,保障了安全生产。但瓦斯抽采作用会造成采空区漏风量增大,可能自燃带范围扩大,采空区自然发火危险性有所增加,应加强观测。     

高位巷道合理瓦斯抽采量研究

基于高瓦斯易自燃煤层巷道瓦斯抽采技术,结合耿村13190工作面现场实际,以煤自燃防治为出发点,运用理论分析、数值计算、风排瓦斯等多项指标,综合分析了高位抽采巷合理抽采量问题,认为13190工作面高抽巷抽采量在180～190 m3/min之间比较合理,有利于处理瓦斯与火共存的采空区自燃管理。     

高抽巷负压对采空区瓦斯涌出及自燃“三带”影响的数值模拟

将采空区看作多孔介质,利用渗流力学等理论推导出采空区渗透率及采空区渗流控制方程。利用数值模拟软件Fluent,以天池煤矿401工作面的相关基础参数模拟高抽负压对采空区瓦斯涌出和自燃"三带"影响规律。从模拟结果得出,抽采率随着高抽负压的增大而增加,但随着高抽负压的增大,抽采率增加幅度越来越小;高抽巷瓦斯浓度随着抽放负压升高而下降,但瓦斯抽放纯量是增加的。随着高抽负压的增加会使可能自燃"三带"宽度有所拉宽,但总体来说随着高抽负压的增大并没有使得采空区自燃"三带"与工作面的相对位置有明显的变化,为瓦斯抽放时火灾的防治提供理论依据。     

煤矿综采工作面高抽巷通风技术研究

针对U型通风方式存在的回风隅角瓦斯浓度偏高等问题,本文首先对高抽巷的瓦斯抽采原理进行了分析,然后对高抽巷与回风巷的垂直距离和水平距离等参数进行了公式计算,得出高抽巷的最佳层位参数,最后利用FLUENT软件模拟分析了高抽巷对U型通风方式下工作面巷道和采空区的瓦斯浓度分布的影响,结果表明增加高抽巷后可有效避免回风隅角瓦斯聚集,保障生产安全性和工作面瓦斯浓度控制的稳定性。     

易自燃煤层上隅角瓦斯抽采方法的选取

针对回采工作面"偏Y"型改为"U"型通风方式下上隅角瓦斯超限的问题,进行了"U"型通风改造后上隅角瓦斯超限的原因分析,利用ANSYS-FLUENT数值模拟软件,构建了采空区遗煤瓦斯渗流的数学模型,定量对比研究了走向高抽巷抽采和邻近巷插管抽采2种抽采方法下采空区瓦斯浓度分布和"三带"宽度变化,确定了走向高抽巷抽采能够有效的减少采空区瓦斯涌入上隅角,控制采空区自燃带的宽度,并对其实际应用效果进行了考察。结果表明:采用走向高抽巷抽采方法后,抽采的卸压瓦斯纯量达100 m~3/min之多,抽采率也达90%以上,上隅角瓦斯浓度处于0.8%以下,采空区无自然发火征兆,有效的减少了上隅角瓦斯超限和采空区火灾发生的风险,为回采工作面的安全生产提供了技术支持。