综放工作面“U+I”通风系统与煤自燃的关系

分析了综放工作面“U+I”型通风系统的特性,推导了该系统各条巷道的配风关系式,考察了高位巷通畅与堵塞时期“U+I”型通风系统的风排瓦斯效率,并结合2005年神华宁夏煤业集团公司乌兰煤矿5344工作面的“4.8”火灾案例,运用数值模拟的方法分析了“U+I”型通风系统高位巷阻塞或通畅对采空区氧浓度场的影响.研究表明:高位巷阻塞期间风排瓦斯效率变低,上隅角瓦斯浓度升高,氧化升温带在回风侧离工作面较近且范围更大.研究结果对于防治工作面瓦斯超限和采空区煤自燃具有十分现实的指导意义.     

综放工作面配风量对采空区遗煤瓦斯涌出的影响研究

为了得到综放工作面配风量与通风方式这两个通风关键因素对采空区遗煤瓦斯涌出的影响规律,以郑煤集团新郑煤电有限责任公司11208综放工作面为研究对象,建立了综放工作面采空区遗煤瓦斯运移CFD稳态计算模型,在验证了计算模型计算结果正确性的基础上,利用该模型对U型、U+I型、偏Y型、并列双U型四种通风方式下工作面配风量对上隅角瓦斯浓度、回风巷瓦斯浓度、风排瓦斯巷瓦斯浓度、总风排瓦斯量的差异性进行了定量化分析,研究结果表明,U+I型、偏Y型与并列双U型通风方式有利于控制上隅角瓦斯浓度,但采空区风排瓦斯巷存在瓦斯超限隐患,研究结果对综放工作面通过配风量控制采空区遗煤瓦斯涌出措施具有重大的参考价值。     

高位巷周期垮落分期排抽采空区瓦斯技术

针对塔山煤矿大采高综放工艺采空区瓦斯涌出量占工作面总涌出量82%,工作面上隅角、支架缝隙瓦斯超限频繁等问题,以回采期间采空区瓦斯赋存量变化规律为基础,在采空区垮落带布置高位巷,利用周期垮落实现"一巷两用"的采空区瓦斯治理技术。经试验考察,高位巷布置在开采层上部垮落带2#煤层中,回采工作面开采初期,高位巷作为专用瓦斯巷引排采空区瓦斯,将工作面通风方式由"U"型改造为"U+I"型,高位巷瓦斯排放量逐步增长至30 m~3/min,回风巷风排瓦斯量由初始平均值23 m~3/min降至5 m~3/min以下;开采中后期,高位巷被密闭作为大管径抽采巷负压抽排采空区瓦斯,抽排量提升至40 m~3/min,较引排作用提高33%。工作面回采期间,上隅角瓦斯浓度均持续控制在0.6%以下,有效防治采空区瓦斯涌入回采面。     

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%。     

基于U型通风系统的瓦斯治理试验研究

为完善综采工作面通风瓦斯治理技术方案,在寺河矿5302工作面现有通风方式基础上进行U型通风系统试验,提出改造优化方案。通过采取高位钻孔、中位钻孔、穿透钻孔及闭墙预埋400 mm瓦斯管等措施对采空区高浓度瓦斯进行拦截抽放,监测、分析综采面风流流场分布、53024巷巷口瓦斯浓度、风排瓦斯量及采空区瓦斯抽采量变化情况。结果表明,新型U型通风系统可使风排瓦斯量下降31%,采空区抽采量提高150%,53024巷巷口瓦斯浓度下降23%,并节约了大量成本。试验结果论证了新型U型通风系统的优越性,可为类似煤矿瓦斯治理提供借鉴。     

寺河矿大采高工作面新型“U”型通风瓦斯治理技术

针对"三进两回"、"两进一回"等偏"Y"型多巷通风系统存在的部分工作面回风流经采空区、工作面回风巷瓦斯浓度高、区域需风量大等缺点,以及"U"型通风上隅角瓦斯难治理等难题,结合寺河矿东井抽放系统能力,利用Fluent模拟软件分析了大采高综采工作面采空区及上隅角瓦斯流场变化情况,并提出了"高位钻孔+中位钻孔+穿透钻孔+闭墙埋管"一体化瓦斯治理措施。通过对采空区高浓度瓦斯进行抽放拦截,使上隅角负压点朝向采空区,避免了采空区高浓度瓦斯向上隅角运移,解决了"U"型通风上隅角瓦斯易超限的难题,杜绝了综采工作面瓦斯事故的发生。     

基于CFD模拟的采空区瓦斯分布规律研究

为了研究高瓦斯综采工作面下的采空区瓦斯分布规律,以某矿15110综采工作面采空区为原型,使用FLUENT软件对U型、U型+高抽巷、Y型、Y型+高抽巷+采空区埋管抽采进行数值模拟和分析。结果表明:相比于U型通风下采空区上部瓦斯积聚严重,U型通风联合高抽巷能有效降低采空区裂隙带的瓦斯,高抽巷瓦斯浓度和混合流量模拟值分别为43.52%、197.50 m~3/min,与现场监测值接近;但上隅角瓦斯浓度偶尔超限。在Y型通风下,瓦斯浓度随着采空区深度的增加而升高,随着靠近沿空回风巷而升高;上隅角瓦斯浓度相比于U型通风能有效降低。相比于Y型通风下沿空回风巷瓦斯浓度容易超限,Y型通风联合高抽巷、采空区埋管抽采的瓦斯防控体系能有效降低高瓦斯综采工作面的瓦斯浓度,为解决高瓦斯综采工作面瓦斯超限难题提供了理论指导。     

工作面“U+L”型通风系统向“U+U”型改造的研究

为了解决某矿3405综采工作面在"U+L"型通风系统条件下回风巷及上隅角瓦斯经常超限的问题,建立了该综放面在"U+L"型和"U+U"型通风系统下的物理模型和数学模型,对比模拟结果分析了2种通风系统下采空区沿工作面推进方向、工作面宽度方向和垂直方向的瓦斯分布规律。数值模拟和对改造前后对34052回风巷、34053回风巷及上隅角瓦斯浓度监测表明"U+U"型通风系统有效地保证了回风巷及上隅角瓦斯浓度处于低位,保证了工作面安全回采。     

大阳煤矿3303工作面瓦斯抽采关键技术优化研究

针对大阳煤矿通风方式改变后,确保3303工作面瓦斯不超限的技术难题,分析了工作面回采期间瓦斯抽排情况、瓦斯涌出比例及抽排瓦斯比例,根据测量结果进行数值模拟,结果证明:大阳煤矿在抽排瓦斯的过程中以风排瓦斯为主,抽采瓦斯为辅,U+I型通风工作面改变为U型通风后,采空区内漏风较小,新鲜风流可以进入到采空区更深区域。为此,确定了定向水平长钻孔+高位定向水平长钻孔+上隅角埋管的瓦斯治理方案,并对方案中设备进行校核,矿井所用瓦斯抽采系统能满足生产需求。     

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。     

王坡煤矿综放工作面瓦斯治理体系研究

以往王坡煤矿综放工作面采用"U+I"型通风方式,为了响应《煤矿安全规程》取消瓦斯尾巷的规定,同时贯彻国家政策回采工作面采用单"U"型通风方式。王坡煤矿结合国内外工作面瓦斯治理经验,最终形成"U"型通风方式,横川预埋管路抽排采空区和上隅角瓦斯的抽采方式,及本煤层顺层预抽和高位钻场抽排采空区瓦斯的综放工作面瓦斯治理体系,在新形势下为王坡煤矿探寻出新的综放工作面瓦斯治理技术。     

基于FLUENT的“U+高抽巷”瓦斯运移规律数值模拟与布置的研究

某矿S1206工作面在采用"双U型"通风方式不能解决瓦斯超限问题以及相关巷道布置不符合我国相关规程规定的巷道布置的情况下,提出采用"U+高抽巷"替代"双U型"通风方式进行瓦斯抽采,通过理论分析和数值模拟的方法对不同抽采方式下的工作面和采空区瓦斯抽采效果对比分析研究。结果表明,"U+高抽巷"可以有效解决工作面上隅角瓦斯超限和采空区瓦斯积聚问题,对工作面和采空区瓦斯治理、提升高抽巷抽采瓦斯效果具有一定的参考价值。     

新大地煤矿煤与瓦斯共采技术模式优化研究

15201综放面在推进的不同阶段形成了"U+L型通风+高抽巷瓦斯抽采"与U+I型通风+高抽巷瓦斯抽采"2种抽采技术模式,对这2种瓦斯抽采技术模式的应用效果进行考察。结果表明,"U+I型通风+高抽巷瓦斯抽采"技术模式有效降低了15201综放面回风巷的风排瓦斯量,减轻了回风巷排放瓦斯的负担,通风方式更加有效、合理,对新大地煤矿后续工作面瓦斯抽采技术模式的优化选择具有重要意义。     

特厚煤层综放采空区“U+I”式瓦斯治理技术

下沟矿301特厚煤层综放工作面在回采过程中采空区瓦斯涌出量较大,为有效治理采空区瓦斯,通过分析工作面通风及瓦斯情况,在U型通风系统基础上,提出煤层瓦斯抽采巷密闭抽采的"U+I"式治理技术,结合301综放采空区实际情况,基于FLUENT软件,建立了采空区和工作面在煤层专用瓦斯抽采巷抽采条件下的数值模型。实践结果表明:"U+I"式采空区瓦斯治理技术可保证301综放采空区抽采纯量稳定在18~28 m3/min,并兼顾了通风系统的稳定,回风风排瓦斯量为3~4 m3/min,取得较好效果。     

18112综采面通风方式优化研究及瓦斯治理措施

为实现综采面瓦斯灾害的有效防治,以斜沟矿18112综采面为工程背景,对比研究了U型通风和U+I型通风采空区瓦斯运移规律.基于此,提出通风方式优化、上隅角设置多重风幛以及喷雾装置、降低工作面推进速度等综采面瓦斯治理措施.研究表明,U+I型通风更有利于降低采空区漏风和瓦斯浓度,工作面风速的增加可降低回风巷瓦斯浓度.     

基于“U+I”型通风系统的模拟优化研究

为了对U+I型通风方式下的风排瓦斯效率进行研究,本文以某煤矿为实际工程背景,运用数值模拟软件对U+I型通风方式中不同的内错尾巷高度下,即分别为顶板上方2 m、3 m、4 m、5 m时,该通风系统的排瓦斯效果进行了模拟研究,得到了该通风系统的最优解,即对U+I型通风系统进行了优化。模拟结果表明:尾巷布置于顶板上方4 m时,尾巷的风排瓦斯率达到71.74%,相比尾巷布置于顶板上方2 m时提高了15.21%,同时,巷道的排瓦斯总量达到6.44 m3/min,此时,通风系统的排瓦斯效果达到最佳。因此,该矿使用U+I型通风系统时,内错尾巷宜布置在顶板上方4 m左右。     

Y型通风方式下采场瓦斯运移规律的数值模拟研究及瓦斯治理分析

针对综放工作面开采Y型通风系统,建立了Y型通风采空区流场模拟的计算流体力学模型。通过数值模拟,系统研究了Y型通风采空区流场和瓦斯运移规律,对比分析了Y型通风和U型通风条件下的采空区流场及瓦斯运移特征,并与现场的实测数据进行了比较。研究表明,采用Y型通风方式可有效地减少采空区向上隅角的集中漏风,从而可有效解决U型通风中上隅角瓦斯浓度超限、回风巷和采空区瓦斯浓度较高的问题,为综放工作面安全生产提供保障。     

尾巷超大直径管路横接采空区密闭抽采技术

针对高瓦斯低透近距离煤层群开采条件下“U+L”型通风系统上隅角和尾巷瓦斯浓度严重超限的治理难题,基于试验区综采工作面瓦斯涌出特征和“U+L”型通风系统瓦斯尾巷的优点及其局限性,提出尾巷超大直径管路(1 200 mm)横接采空区密闭抽采技术,并阐述了其控制采空区瓦斯渗流场的抽采原理。依据采空区瓦斯大气混合气体渗流的控制方程,建立了采空区三维渗流的CFD模型,分析得出上隅角瓦斯浓度、采空区渗流场与抽采位置距工作面距离的关系,确定了密闭抽采技术的关键参数。现场实践表明,尾巷超大直径管路横接采空区密闭抽采技术治理瓦斯效果显著,上隅角瓦斯浓度稳定在0.9%以下,尾巷瓦斯浓度从6.0%降低到1.7%以下,实现了复杂瓦斯地质条件下的安全高效开采。     

“U并U”型通风系统与高位定向钻孔治理采空区瓦斯

成庄矿地质构造复杂,又为高瓦斯矿井,采空区瓦斯浓度居高不下,影响着矿井安全生产,采空区瓦斯是矿井瓦斯治理的难点之一。通过采用"U并U"型通风系统,采空区内瓦斯流向采空区深部,同时利用回风巷高位定向钻孔,对采空区瓦斯进行抽采。这两种方法相结合,一方面保障工作面采空区和巷道内瓦斯不超限,利于矿井的生产衔接,防止瓦斯事故的发生,另一方面实现了矿井瓦斯综合利用。     

“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。