五轮山顺层钻孔抽采半径的数值研究

为了确定五轮山煤矿顺层钻孔有效抽采半径,以8煤为研究对象,采用数值模拟法对其进行了研究。同时与瓦斯含量法、钻孔流量法的测定结果进行比较分析,得出瓦斯含量法与流量法测定结果与数值模拟法基本一致。判断出数值模拟法是准确、有效的,并合理确定五轮山8煤顺层钻孔有效抽采半径为1.80 m。     

基于LS-DYNA的爆破增透数值研究

为了解决五轮山煤矿的煤层透气性低,瓦斯抽采效率低等问题,提出了采用煤层预裂爆破,增加透气性的技术来提高瓦斯抽采率。为了确定预裂爆破过程中最佳参数,运用软件LS-DYNA在动态下数值模拟不同孔间距下预裂爆破后煤体的裂隙和孔隙发育情况;设计3种不同孔间距抽采孔,对比分析预裂爆破的影响效果,最终结合实际,确定爆破孔布孔间距为4.5m时效果较好。同时对1805运输巷进行了预裂爆破试验,分析试验结果可知:总管路在爆破试验前的平均瓦斯浓度为6.8%,爆破后浓度快速增大,高达9.9%;同时平均瓦斯纯量也由0.07m~3/min增加到0.48m~3/min。瓦斯浓度相比爆破前提高了46%,瓦斯纯量比爆破前增加了6.85倍。测定爆破增透前、后K_1值和S值,爆破前K_1值为0.61mL/(g·min~(0.5)),爆破后下降至0.42mL/(g·min~(0.5)),小于安全值0.5mL/(g·min~(0.5))。瓦斯抽采率大大提高,可以降低瓦斯灾害的危险性,确保煤矿安全高效生产。     

五轮山煤矿保护层开采效果考察研究

为了完成对高变质煤层保护层保护效果的考察,将贵州五轮山煤矿中6-3突出煤层作为研究对象,同时将其下方的8#煤层作为保护层开采。通过监测保护层开采后被保护层的瓦残余斯压力以及残余瓦斯含量和顶、底板位移量,来进一步分析研究保护层开采对被保护层的保护效果。     

不同风速和高温点下采空区瓦斯分布规律研究

为了研究不同风速和采空区不同位置存在高温点时的瓦斯运移规律，采用了自建的采空区模拟实验台，分别对工作面风速为0.2、0.6、1.0 m/s以及采空区进、回风侧有、无煤自燃时的瓦斯运移规律进行研究。得出：随着工作面风速的增加，采空区各测点的瓦斯浓度均有所降低，采空区中的瓦斯爆炸危险区域面积也逐渐变小；采空区进、回风侧高温点附近区域瓦斯浓度均明显增加，瓦斯爆炸危险区域比常温时也有所增加且增加幅度与竖直方向的高度呈反比关系。     

基于钻屑理论的抽采钻孔合理封孔深度研究

为了准确确定瓦斯抽采钻孔的合理封孔深度,从巷道"三带"的角度分析了合理封孔深度的范围,并从钻屑量指标理论的角度探讨了钻屑量的影响因素。根据钻屑量与地应力的关系,基于黄岩汇矿的现场实际,通过计算钻屑量的变化规律,并结合FLAC3D数值模拟软件,确定出试验区所在埋深的煤层合理封孔深度为8.5~13 m;经现场试验验证了合理封孔深度的准确性。     

新集二矿突出预测敏感性指标及其临界值确定

针对新集二矿历次煤与瓦斯突出特征的考察研究,分析得出新集二矿煤与瓦斯突出对反映地应力和瓦斯压力的指标较为敏感。同时采用现场实测与实验室模拟相结合的分析方法对新集二矿防突预测指标的敏感性进行了系统的分析,并确定了各预测指标的临界值。结果表明,对于区域预测,瓦斯压力指标比瓦斯含量指标要敏感;对于局部预测,6#煤层和13-1#煤层的突出敏感性为S>K1>△h2,8#煤层的突出敏感性为K1>S>△h2。     

巷道断面突变对突出冲击波传播的影响

为了研究巷道断面突变对突出冲击波传播的影响和冲击波超压冲量的破坏作用,利用自行搭建的煤与瓦斯突出冲击波传播实验系统,结合三维变截面巷道冲击波传播数值模型的建立,基于实验室实验和数值模拟的方法,研究了不同初始瓦斯压力下突出冲击波在断面突变巷道中的传播规律。结果表明:突出后巷道内压力变化可划分为冲击扰动初始阶段和压力衰减阶段,其中冲击扰动初始阶段冲击波超压峰值大于压力衰减阶段压力峰值,且前者超压冲量小于后者;以初始压力为0.6 MPa为例,计算得出压力衰减阶段超压冲量比冲击扰动初始阶段高52.4%,总冲量随冲击波传播呈先衰减后增大的规律;突出发生后,冲击波超压先随距离发生衰减,当冲击波从断面突变前的大直径巷道传入后方小直径巷道,因壁面反射形成局部高压区,超压强度在截面前0.65 m处增大,出现先衰减后增大的变化规律。     

角联管网瓦斯爆炸超压演化及火焰传播特性研究

为了探索瓦斯在煤矿井下复杂巷网内爆炸后的超压演化规律及火焰传播特性,在实验室自行搭建了瓦斯爆炸试验系统,对甲烷体积分数为9.5%的瓦斯爆炸爆燃波传播规律进行了试验研究,并对瓦斯爆炸超压及火焰传播过程进行了数值模拟。试验与数值模拟结果表明:管网角联分支中,甲烷-空气预混气体爆炸后由于爆炸压力波的叠加,形成超压增高区域,但产生的火焰波很微弱,温度较低。并联分支中,随着爆燃波传播距离的增加,超压峰值和焰面传播速度呈逐渐减小的趋势,而火焰持续时间呈先增加、再减小的趋势。试验中火焰的最大传播距离为18.75 m,而数值模拟的传播距离为21.25 m,但试验值和模拟值的变化趋势一致。研究结论可对煤矿井下复杂巷道内瓦斯爆炸灾害的防控及救灾提供理论支持。     

五轮山煤矿采煤工作面瓦斯治理与实践

针对五轮山煤矿1805采煤工作面煤层赋存条件复杂,瓦斯含量高、瓦斯涌出量大、瓦斯灾害严重等问题,提出采用顺层钻孔、高抽巷和上隅角埋管等瓦斯综合治理措施。采用瓦斯综合防治措施后,工作面日产量提高80 t,取得了良好的经济效果,达到了安全生产的目的。