地面钻孔抽采对采空区瓦斯运移及自然发火的影响数值模拟研究

地面钻孔抽采导致采空区漏风增加,采空区内瓦斯及氧气浓度分布发生变化,影响采空区自燃危险性。采用数值模拟的方法,对不同钻孔抽采量和抽采位置条件下采空区氧化带宽度及瓦斯浓度分布情况进行了模拟,研究结果表明,经地面钻孔抽采后,采空区两侧瓦斯浓度降低,高浓度瓦斯位置整体后移,但自燃氧化带宽度随之增加。随着抽采流量增加,瓦斯浓度降低,氧化带宽度增加;在靠近工作面及采空区深部位置布置钻孔进行联合抽采时,瓦斯浓度及自燃氧化带分布较为理想。采用多孔联合抽采方式时,在合理的布孔间距和抽采流量条件下,既可以降低采空区瓦斯浓度又能控制自燃氧化带宽度范围,能够有效解决采空区瓦斯涌出与自然发火问题。     

高瓦斯易自燃煤层采空区抽采瓦斯方法对比分析

为了研究高瓦斯易自燃煤层采空区瓦斯与火灾复合灾害共存的情况下抽采瓦斯对采空区遗煤自然发火的影响,以彬长矿区文家坡煤矿高瓦斯易自燃的首采4101工作面为研究对象,利用ANSYS三维可视化数值模拟软件,建立了采空区漏风流场的数值模型,定量对比研究了高位钻孔抽采、邻近巷抽采和埋管抽采3种不同抽采瓦斯方法下采空区瓦斯浓度分布、采空区漏风流场以及采空区"三带"宽度范围变化的差异性。研究结果表明:采用高位钻孔抽采方法时采空区漏风流场和自燃带宽度范围在采空区深部30 m范围内的影响和变化都相对较小,能够有效的减少采空区瓦斯与火灾复合灾害的发生,从而对工作面的安全高效回采提供保障。     

特厚煤层综放工作面地面抽采钻孔一孔多用方案研究

针对特厚煤层综放工作面地面钻孔瓦斯抽采技术,为了实现钻孔利用最大化和抽采效率最大化,在分析各种钻孔利用方式的基础上研究确定了适合塔山矿3-5煤层开采条件的钻孔利用方式。以该矿8203工作面为研究对象,根据相似模拟实验得到综放开采覆岩运动规律和工作面前方煤层支承压力分布规律,研究提出地面垂直钻孔"一孔多用"方案为在钻孔超前工作面20～25 m时进行采动卸压瓦斯抽采;在钻孔进入采空区0～180 m内进行采空区瓦斯抽采;钻孔进入采空区超过180 m后可停止采空区抽采,利用地面钻孔进行采空区自然发火防治。     

余吾矿S5203综放工作面初采期间瓦斯和火防治技术

为了确保采面生产安全,针对S5203综放工作面开采初期采空区内遗煤量多造成上隅角瓦斯涌出量大以及遗煤自然发火风险高等问题,提出瓦斯、火灾协同治理技术措施。主要成果为:①采用采前预抽、水力压裂顶煤、地面钻孔等措施可降低采面回采初期采空区瓦斯涌出;②在切眼通过150 mm大孔径钻孔将高抽巷与顶煤、采空区联通,可对顶煤卸压瓦斯以及采空区瓦斯抽采,提前发挥高抽巷瓦斯治理作用;③采用强化束管监测、切眼围岩喷洒阻化剂以及采空区注氮措施预防采空区遗煤自燃。采用综合防治技术后采面初期开采时上隅角瓦斯浓度在0.4%以内,采空区遗煤自燃未有发火征兆,确保了采面回采安全。     

复杂通风条件下防灭火技术研究与应用

杨柳煤矿10414综采面采取“一面四巷”布置方式,同时,因瓦斯治理需要,工作面设有地面瓦斯抽采井.工作面和底板巷虽分属两个独立的通风系统,但受工作面采空区漏风、采动裂隙漏风、穿层钻孔漏风、地面抽采导致采空区负压等综合因素的影响,在工作面形成了一个“多源多汇”极其复杂的微循环通风系统.在该通风系统条件下,杨柳矿提出了“控漏风、降氧气、消高温”防治煤层自然发火技术,有效地防止了自然发火现象的发生.     

采空区地面钻孔瓦斯抽采技术分析

针对工作面瓦斯涌出量大、采空区瓦斯难于治理的问题,基于采空区裂隙理论结合经验公式得出地面钻孔层位布置。通过对瓦斯抽采效果及工作面安全状况进行分析,得知利用地面钻孔可以有效解决工作面采空区瓦斯浓度超限问题,对于类似的地面钻孔抽采工作面采空区瓦斯具有很好的参考价值。     

低透气性特厚煤层瓦斯立体式抽采技术研究

针对魏家地煤矿东102工作面低透气性特厚煤层放顶煤开采造成工作面瓦斯超限现象,采用顶板巷、高位钻孔和地面钻井对采空区及煤层瓦斯进行立体式抽采,实践结果表明:上隅角瓦斯浓度保持在0.15％以下,回风瓦斯浓度在0.3％以下,瓦斯抽采率达到60％以上,成功解决了低透气性特厚煤层工作面瓦斯超限的问题.     

近距离保护层开采工作面瓦斯治理技术

对乌兰煤矿保护层开采5767工作面的瓦斯涌出规律进行了研究,针对7号煤层和其下部的8号煤层情况,采用顺层、回风巷大倾角钻孔抽采、地面钻井卸压抽采、采空区埋管抽采和穿层钻孔抽采的立体式瓦斯综合治理方法,并对治理效果进行了考察。结果表明:通过采取立体分源瓦斯治理措施,5767工作面回采时瓦斯浓度超限问题得到了有效解决,工作面风量由之前的1 700m3/min降至700 m3/min,回风流中瓦斯体积分数为0.32%～0.60%,保证了工作面的安全回采。     

地面钻井治理采空区瓦斯技术研究

针对岳城煤矿工作面瓦斯涌出量大、采空区瓦斯难于治理的问题,采用地面钻井对采空区进行瓦斯抽采,并在岳城矿1303(下)综采工作面进行了试验。结果表明:启动地面钻井抽采泵后,采空区瓦斯抽采体积分数上升至60%以上,上隅角瓦斯平均体积分数下降至0.22%,回风流瓦斯体积分数下降至0.33%,抽采效果明显,成功地抑制住了采空区瓦斯涌出的问题,保障了采面安全生产。     

特厚煤层首分层综采工作面瓦斯综合治理技术

白芨沟煤矿针对特厚煤层首分层2521(一)综采工作面采空区瓦斯涌出量大的问题,根据该工作面的地质条件、煤层赋存状况和开拓方式,采取了抽排风机和采空区埋管抽排后尾梁及上隅角瓦斯,高位抽放巷、地面钻孔、尾巷排放抽放采空区瓦斯的抽采形式。通过实施这些综合瓦斯治理措施,有效地治理了工作面瓦斯,保证了采面安全生产。     

保德煤矿81305综放工作面煤的自燃特性及防治技术研究

为了解和掌握保德煤矿8号煤层自然发火规律,以81305综放工作面为研究对象,进行煤样升温氧化实验,得出8号煤层自燃指标性气体为CO、C2H4。通过现场实测采空区气体变化规律结合数值模拟,得出81305工作面采空区自燃氧化带的范围为:进风侧200~350 m;工作面中部220~400 m;回风侧100~220 m。计算出预防采空区自燃的工作面最安全的推进速度为61.71 m/月。并提出了保德煤矿8号煤层不同开采时期采空区自然发火防治措施。     

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。     

州景煤矿5304工作面煤柱自燃特性及防治

为了及时处理州景煤矿5304工作面煤柱自燃灾害，测试了州景煤矿5304工作面煤自燃标志性气体，确定了5304工作面煤自燃指标气体为CO，并提出了采空区注浆和复合喷涂材料相结合的综合防灭火技术，同时使用综合防灭火技术对5304工作面窄煤柱自燃进行防治。结果表明:采空区内氧气和一氧化碳浓度迅速降低，回风巷内温度恢复正常值，煤柱自燃情况得到了抑制。采空区注浆技术与顶板喷涂复合材料技术的相互结合应用为类似煤层的自然发火防治提供了一种新的技术方案。     

铁箕山煤矿2号煤层自然发火标志气体及临界值确定

为更好地确定以CO为标志气体的煤层自然发火标志气体临界值，以便于防治矿井火灾，将铁箕山煤矿2号煤层4427工作面作为试验工作面，通过现场埋管监测，分析了采空区和工作面的标志气体分布规律。结果表明:随着推进距离增加，采空区内测定的CO浓度先上升，后开始下降一段，之后加速上升，总体变化趋势与自燃“三带”变化相似；在工作面上回风隅角CO浓度值最高，且回风流CO浓度波动较剧烈。以此为基础，通过进一步研究与计算，最终确定铁箕山煤矿2号煤层4427工作面各标志气体浓度临界值:采空区CO浓度临界值为140×10^-6，回风隅角CO浓度临界值为12×10^-6。     

双巷直注液态二氧化碳防灭火技术

羊场湾煤矿容易自燃煤层大采高综放工作面,因设备老化、工作面推进速度缓慢,工作面采空区出现自然发火征兆。在分析二氧化碳特性及双巷注二氧化碳原理的基础上,构建两巷直注液态二氧化碳系统。冷却、惰化采空区,并提高采空区“两道”压能,减少采空区漏风及有毒有害气体溢出,消除自然发火隐患,保证了工作面安全生产。     

远距离抽采条件下采空区煤自燃区域分布规律

针对塔山煤矿8204-2工作面上方地形复杂、只能在回采起点集中布置钻孔抽采瓦斯的特殊情况,利用数值模拟软件研究分析回采期间不同回采长度和不同注氮量下采空区氧气摩尔浓度分布情况,确定该特殊情况下采空区自燃"三带"和煤自燃危险区域。结果表明:远距离抽采瓦斯使煤自燃危险区域变大;随着回采长度的增长,自燃带逐渐变宽;当回采长度为50 m时,自燃带宽度增宽速率突然变大,进风侧自燃带变宽幅度与回采长度变长幅度比例比回采长度为30~50 m时高出180%,回风侧相应宽度则高出140%,遗煤自燃危险性变大;注氮可大幅度减小采空区煤自燃危险区域。     

注氮对相邻采空区自燃“三带”影响模拟研究

相邻工作面开采会导致复杂的漏风情况,浮煤易自燃,增大防火工作的难度。为明确相邻采空区自燃“三带”分布特征及确定最佳注氮防灭火参数,以贵州某矿4244工作面为背景,结合现场实测,应用Fluent流场分析软件,模拟研究不同注氮方案下采空区氧气浓度场分布规律。结果表明,实测结果与模拟相吻合,验证了模拟的可靠性;当注氮位置为X=50 m,注氮流量为100 m3/h时,采空区进、回风巷侧氧化带宽度分别为7 m和38 m,能明显减少本采空区氧化带面积,且能防止氧化带距工作面太近;此工作面进风侧注氮对相邻采空区氧化带影响范围较小,这要求在回采过程中需要对煤柱进行加固,降低孔隙率,控制漏风,减少氧气进入相邻采空区,降低煤自燃风险。模拟结果为相邻采空区灾害防治工作提供了的理论指导。     

红庆河煤矿综采工作面采空区“三带”测定及模拟分析

根据红庆河煤矿综采工作面采空区自燃“三带”现场实测数据,采用氧气浓度划分法对工作面采空区自燃“三带”进行划分;利用FLUENT数值计算软件模拟分析综采工作面采空区风流流场、温度场等,分析验证采空区氧气浓度、CO浓度、漏风速率、温度等变化规律,并与数值模拟中采用漏风强度法划分的采空区自燃“三带”进行验证,确认了采空区“三带”现场实测的可靠性、准确性。结果表明:综采工作面采空区“两道”漏风严重,氧化升温带在进、回风巷分布范围较广;现场实测与数值模拟的结果变化趋势相一致,可以用来指导实际生产。     

马泰壕煤矿3102工作面采空区自燃“三带”研究

结合马泰壕煤矿首采工作面实际情况,构建了工作面采空区自燃“三带”取样系统进行取样分析。参考氧气、一氧化碳变化规律,对采空区自燃危险性区域进行了划分。建立数值模型,利用数值模拟软件进行验证,确定了工作面推进速度及防灭火重点区域,为工作面采空区的防灭火工作奠定了基础。     

煤矿采空区温度和气体成分自然发火“三带”的研究

在煤矿沿采空区两巷布置测点,对采空区温度和气体成分变化规律分析研究,确定唐口煤矿2307综采工作面自燃"三带"的范围,为防治井下煤炭自燃提供科学依据.