采空区渗流特性分析及其流场数值模拟预测

为解决高瓦斯煤层采空区自然发火和瓦斯涌出量过大造成上隅角瓦斯超限的问题,结合O形圈理论,对采空区的渗流特性进行了分析。通过引进Ergun单相流半经验非线性渗流公式,结合连续性方程、动量方程、瓦斯动力弥散方程,建立了采空区流场的渗流模型;利用Fluent软件,结合具体实例,模拟预测并分析了采空区的风流速度场及瓦斯浓度场。模拟结果表明:根据O形圈理论以及渗流模型,利用Fluent软件进行模拟的结果符合实际情况,通过制定相应措施,提前消除了潜在的安全隐患。

采煤工作面漏风通道参数研究与应用

采煤工作面漏风会导致采空区缓慢自燃氧化以及有毒有害气体涌入工作面,造成采空区自然发火及工作面工作人员中毒窒息的可能性。工作面不同进风风量下工作面漏风情况会不同。为了具体研究工作面不同进风风量下的漏风情况,测定了元堡煤矿1901工作面停采期间各漏风通道的漏风量,建立了工作面漏风通道网络模型;根据风网解算原理及风阻计算公式计算出各分支风阻及风量值;利用风网解算软件计算出不同风量下工作面漏风通道的风量值。结果发现:元堡煤矿1901工作面风量在500-1500m3/min范围内变化时各漏风通道风量占工作面总进风量的比重几乎不变;采空区两巷由于已经打好密闭,漏风较小;工作面中部由于老顶来压漏风量较大,是堵漏风重点。

元堡煤矿1901综放面初采期采空区一氧化碳超限原因分析及防火措施

分析了元堡煤矿初采期采空区CO超限原因,并提出了降低采空区漏风风量、注氮气稀释采空区O2浓度、加快回采等措施。通过多种措施的实施与效果分析,结果表明:通过降低采空区漏风风量的措施能够起到一定的防火作用,但效果不好,鉴于元堡煤矿推进速度难以再提高的现状,采用注氮防火是有效的。

利用多元线性回归预测煤层瓦斯含量方法

文章根据某矿15煤层影响瓦斯含量的大量参数值,利用线性回归分析法通过MATLAB软件求出回归方程从而预测瓦斯含量。结果证明预测的准确性较高。此方法为矿井预测瓦斯含量提供一种有效途径。

长距离掘巷局部通风计算风筒中风量风压的一种新方法

长距离掘进巷道通风时风筒进风口和出风口会有大的风量差和风压差。为了选择合理的风机通风,需要研究风筒中风量、风压的变化规律。常规方法是利用经验或实验得到风筒接头平均漏风量,从而计算进风口的风量和风压。但对于长距离通风且每段风筒较小时该方法所计算的参数偏小,会对风机选型造成误差。本文另辟蹊径,根据风量、风压平衡定律,按照非连续性通风网络模型推导出了进风口的风量、风压与出风口处的关系,并给出了简化的近似关系,作为风筒通风参数计算的新方法。结合具体实例,发现参数近似值与精确值高度相似,说明可以利用近似关系进行计算,简单方便;同时比较了按新方法和常规方法计算的风筒进风风量和通风阻力的差异,结果表明长距离掘进巷道的风量风压按新方法计算更为科学。

“牛顿法”风网解算软件的设计与应用

复杂通风解算需要借助计算机软件进行,利用图论知识、破圈法寻找独立环路,建立了通风网络中风压与风量的方程组,并运用"牛顿法"迭代解算。根据风网解算原理设计了"牛顿法"解算风网的软件,并利用该软件解决了具体实例。结果表明,利用"牛顿法"设计的软件解算快、可靠性较高。

主动测压法测定煤层瓦斯压力中补偿气体的选择

为选择合适的气体作为主动测压法测定钻孔煤层瓦斯压力中的补偿气体,从煤对CH4、CO2和N2的吸附性研究入手,证实了煤层对CH4和N2的吸附-解吸是可逆的,而对CO2的吸附解吸是不可逆的,并分析了CO2作为补偿气体对CH4的吸附-解吸平衡产生的影响,最终提出了N2更适合作为补偿气体。通过现场实践表明:CO2作为补偿气体测得的瓦斯压力存在一定的误差,误差可达0.05～0.20 MPa,而N2作为补偿气体时误差较小,能够较准确测得煤层原始瓦斯压力。

煤与瓦斯突出危险程度指标层次分析模型的建立及应用

为了能够选用最能反映煤与瓦斯突出危险程度的指标并以此指标来指导矿井的安全生产,文章基于影响煤与瓦斯突出的影响因素,分析了反映煤与瓦斯突出危险程度的指标,应用层次分析法的基本原理建立了煤与瓦斯突出危险程度指标的评价模型,并进行了实际应用。应用结果表明:采用该评价模型优选的指标较好的反映了煤层的突出危险性,与煤层的实际情况较符合。

元堡煤矿1901工作面初采期防灭火技术

针对元堡煤矿1901工作面从开切眼形成到工作面开始推进经历时间过长、工作面推进速度较慢、风量过大,采空区出现CO浓度异常的现象,采取了调节风量、工作面采空区上下隅角附近建立密闭墙、喷洒阻化剂、采空区注氮等4种防灭火措施。从措施实施后的效果可以看出前3种措施仅在一定程度上缓解采空区CO浓度异常现象,而采空区注氮则可以消除采空区自燃危险。通过对注氮后采空区主要气体浓度变化趋势的分析可以看出,O2体积分数从10%降至6%阶段是注氮效果最好的阶段,可以据此开展防灭火工作,以避免因工作面推进速度较慢造成的自燃危险。

基于瓦斯涌出量预测的近距离煤层群开采顺序优化选择

随着中厚煤层资源的枯竭,近距离薄煤层群开采成为我国资源的重要补充。煤层群开采时合理的采掘部署是防止工作面瓦斯集中涌出的关键,本文通过分析近距离煤层群开采时各回采顺序下工作面瓦斯涌出量,建立了以工作面瓦斯涌出量预测为基础的近距离煤层群开采优化模型,利用计算机编程实现了模型的可视化操作。该模型通过对比分析全部种回采顺序方案,选择整个回采期间瓦斯涌出量最均衡的方案为最优方案。对翔升煤矿进行了实例分析,结果显示合理的回采方案可以使工作面最大瓦斯涌出量大大减小,使整个回采期间工作面瓦斯涌出量趋于均衡。为煤层群开采优化技术中的瓦斯环节提供了理论依据。

计算机管理软件分析系统在局部通风机通风中的应用

借助于数学模型和计算机编程,建立专门致力于改善局部通风机通风数据处理的计算机管理软件分析系统,通过提高数据处理速度及得出通风系统各参数的变化曲线,找出局部通风机通风的薄弱环节,进而采取有效的措施,及时解决局部通风机通风系统中存在的问题。

FLAC程序在容光矿石门揭煤中的应用

为了实现容光煤矿安全揭煤，以容光矿为背景，运用FLAC－3D软件进行数值计算，通过考虑岩层的分层力学性质变化，再现了掘进巷道围岩应力、应变分布，并且通过观测线对揭煤各部巷道底板应力变化情况进行研究。结果表明：斜井工作面下方有“漏斗”型采动卸压区，在距煤层法距5m处，井筒工作面卸压范围为下部8～10m，“漏斗”四周距井筒壁外围2～3m左右；揭穿煤层时，井筒工作面卸压范围为下部11～13m，“漏斗”四周距井筒壁外围2—3m。掘进面距离煤层越近，峰值应力越大，5ITI垂距时为25MPa，揭开煤层后为35MPa。应力集中区由掘进面向顸板处发展，而深部应力移动区向靠近煤层区发展。在距离井筒工作面下方5m，井壁周围2m左右的范围内，有相对较为明显的位移变化。

地表沉陷初期漏风对采空区遗煤自燃影响的分析和治理措施

煤层开采引起的地表沉陷能够产生与采空区贯通的裂缝,导致地面向采空区漏风,会引发采空区遗煤自燃。根据元堡煤矿9号煤层埋深浅、采用综采放顶煤技术、易自燃等特点,分析了地表沉陷初期漏风对采空区遗煤自燃的影响,通过对进、回风巷风量对比证实了地表漏风的存在,采取地表填土掩埋裂缝的措施,有效地解决了地表漏风的问题。

石港煤矿15101综放面瓦斯综合治理技术及效果分析

根据石港煤矿15101综放面实际情况,分析了瓦斯抽采的可行性,制定了治理该综放面瓦斯的具体措施,分析了采取综合措施后的瓦斯治理效果,结果表明:15101工作面在回采14 m前通过风排和本煤层抽采可以有效治理瓦斯,但瓦斯抽采率低,回采14 m后瓦斯抽采率增大,到24 m后邻近层卸压瓦斯大量涌入本煤层,瓦斯抽采率更大,高抽巷起主导作用。

计算机管理软件分析系统在隧道通风中应用

结合上海市青草沙水源地原水工程7 200 m过长隧道施工通风系统的实际情况,建立计算机管理软件分析系统,增加数据处理的速度并得出通风系统参数的变化曲线,找出通风系统的通风薄弱环节,从而有针对性的采取措施,解决了超长隧道掘进过程中的通风问题。

元堡煤矿易自燃煤层初采期采空区流场数值模拟

易自燃煤层初采期采空区遗煤自然发火危险性很大,为了采取有针对性的防火措施需要对采空区气体流场规律研究。采取注氮气措施防火会对采空区其它气体成分形成干扰,给直接研究带来影响。利用Fluent软件数值模拟可以间接研究采空区气体流场规律。首先在模拟注氮气情况下,确定采空区煤岩平均粒径和孔隙率等多孔介质参数(由于无法直接测定,只能通过反复修改多孔介质参数使采空区气体成分与所测定值相近确定)。然后在确定的多孔介质参数下模拟非注氮气情况下采空区各气体流场。通过模拟结果研究了元堡煤矿初采期采空区各气体流场分布规律,划分出了自燃"三带"范围。

独头煤巷通风风筒风量与风压变化规律及影响因素分析

从理论上研究了独头煤巷掘进通风过程中风筒风量、风压特性,给出了风筒尾部风量与风机工作风量、风压计算公式。结合煤巷中各因素所需风量,提出了选择合适局部通风机方法,为掘进巷道通风提供思路。

孤岛综放面撤架期间自然发火防治技术

针对易自燃煤层综放开采的实际情况,对孤岛综放面撤架期间自然发火的影响因素进行了分析,提出了调节工作面通风系统、加强自然发火预测预报、发火隐患区域压注防灭火材料为主的自然发火防治技术体系,有效防治了自燃火灾事故,确保了工作面的安全撤除。

煤与瓦斯耦合实验装置的设计

含瓦斯的风流对煤炭自燃的影响实验对于煤与瓦斯耦合研究具有重要的意义。分析了煤与瓦斯耦合实验的设计思路及方法,通过理论论证了该装置的可行性,根据设计制造出的实验装置进行实验验证,结果证实成功改进了煤炭标志性气体测试装置,而且该装置具有占地面积小、操作简单、安全可靠等优点,可以满足煤与瓦斯耦合实验研究的要求。