综放面采空区漏风规律及防治技术研究

综放工作面采空区漏风易导致遗煤自燃,危及矿井安全。以大南湖一矿1305综放工作面为研究背景,采用数值模拟和现场试验的方法,研究了综放工作面采空区漏风规律,提出了综放工作面端头封堵采空区防漏风技术方案,并在现场进行了试验。结果表明,工作面端头是综放工作面采空区漏风的主要通道,其中进风巷侧端头漏风率达19%;风流在采空区内渗透深度约160 m;工作面端头封堵后,风流在采空区内渗透深度缩减至100 m左右;1305综放工作面端头封堵后,采空区漏风率降低17个百分点。

基于分区通风的采空区漏风通风优化分析研究

针对山西华阳集团新能股份有限公司一矿通风系统现存的采空区漏风、工作面风流短路、风机选型不合理的问题,以工作面采空区为研究对象,建立采空区通地表漏风通风系统模型,分别研究分析采空区通地表漏风口至工作面的距离、漏风速度、采空区大小3个因素对采空区通地表漏风的影响,揭示影响规律;然后对矿井现有通风系统进行改造设计,利用通地表采空区诱导通风,设计采空区做独立回风井分区通风系统,并进行合理性分析;最后选取工作面下五中段建立采空区模型,实施改造后的通风方案,风量由3.2 m^(3)/s提高到6.58 m^(3)/s,且风机返风量达60%,改善了矿井部分工作面通风效果,满足矿井日常生产的通风需求。

无煤柱开采采空区漏风防治技术研究

针对新登煤矿22采区无煤柱开采的方式下存在22051采空区与邻近采空区大面积漏风问题,通过分析22051采空区漏风途径,提出了封堵22051副巷,将22031与22071机巷调整为均压通风的方式改善通风现状,对22051停采线气体进行束管监测分析,验证了漏风治理效果。束管监测结果显示:22051采空区停采线北部通过封堵已达到有效治理,停采线南部因机巷漏风造成氧气浓度回升,对切巷下口采空区侧20m、实体煤侧10m范围内的机巷实施了喷浆封闭巷道,进一步减少漏风。

阜山金矿抽出式通风系统采空区漏风控制技术研究

阜山金矿61#矿脉井下作业采场与采空区贯通,漏风通道难以通过充填、密闭等措施加以控制,而抽出式通风系统主扇风机进风口侧均处于负压区,导致采空区漏风量大、系统有效风量利用率低。通过分析该矿山采空区漏风特点,从通风系统动态模型建立、通风网络优化、风量风压调节控制等方面对井下采空区漏风控制进行研究,运用风机调频技术远程调控增设在进风侧通风设备的运行频率,改变采空区漏风通道两端的风压差,实现控制61#矿脉采空区漏风方向及漏风量大小的目的,较好地解决了采空区漏风问题。研究表明:运用风压平衡以及远程集中控制技术可有效控制阜山金矿抽出式通风系统采空区漏风,保证井下通风系统的可靠性和稳定性。

基于示踪技术的Y型通风工作面采空区漏风检测

采用示踪技术对Y型通风试验工作面采空区漏风进行了现场检测,估算了采空区漏风风速,研究了漏风分布特点。研究发现:试验工作面采空区漏风范围较广,漏风风速与工作面位置之间呈负指数关系;在距离工作面50m范围内,漏风风速为0.033～0.043m/s;距离工作面200m以远,采空区漏风风速平均为0.018m/s;距离工作面50—200m是漏风过渡区。

瓦斯立体抽采系统中采空区漏风实测及模拟研究

针对工作面、邻近层或采空区瓦斯抽采增加采空区漏风的问题,以天池煤矿401工作面尾巷排放采空区瓦斯结合顶板走向高抽巷抽采上邻近层瓦斯、顺层钻孔抽采本煤层瓦斯,即以瓦斯立体抽采系统为实例,运用实测与模拟相结合的方法,研究瓦斯立体抽采系统中采空区漏风规律。研究表明:瓦斯立体抽采作用下的漏风流进入采空区的深度大幅增加;高抽巷的作用使得采空区漏风量增加,导致采空区中深部浮煤自然发火危险性增加。

切顶卸压沿空留巷“Y”型通风模式下采空区漏风规律研究

为研究切顶卸压沿空留巷“Y”型通风模式下采空区漏风规律及其导致的瓦斯超限安全问题,以晓南矿1502工作面实施“110工法”为工程背景,对工作面由“U”型通风系统调整为“Y”型通风系统后,采空区漏风较为严重,工作面瓦斯超限的现象进行治理探究,运用CFD技术并结合工作面回采实测参数,对采空区瓦斯分布情况及其治理技术进行模拟分析。模拟结果显示:采取不同管径尺寸的埋管治理效果,以采用300 mm的超大直径埋管抽采效果最好,在进行的抽采措施后,采空区整体瓦斯浓度稳定在0.4%以下,瓦斯积聚问题可得到基本解决。经现场调整工作面通风模式和在回风顺槽向采空区方向采取超大直径埋管抽采的措施后,采空区瓦斯浓度稳定维持在0.1%~0.3%之间,解决了1502工作面存在的瓦斯积聚问题,保证了后续安全生产的顺利进行,为综采工作面瓦斯超限治理提供了借鉴。

Y型通风采空区漏风流场数值模拟研究

针对110工法切顶卸压沿空留巷的侧帮段漏风通道广、漏风规律复杂等特点,以色连二矿12412工作面两进一回Y型通风流场为例,结合“O”形圈理论,对采空区内三维孔隙率进行UDF设置,分别对工作面支架以及留巷段设置不同孔隙率,运用CFD软件对采空区的漏风流场、漏风量进行CFD模拟研究。研究结果表明:Y型通风系统工作面向采空区漏风主要为工作面下隅角前50 m和留巷段上隅角滞后工作面60 m范围内,采空区内部分风流流入切顶侧产生的大离层裂隙中;留巷漏风会使工作面靠近下隅角20 m处采空区内风流回流,使工作面内风速增大;与U型通风相比,留巷侧漏风使氧化带宽度增加了8 m,氧化带开始出现位置向切眼方向移动了19 m,氧化带面积增加了5.54%。

用六氟化硫气体示踪技术检测采空区漏风

采空区漏风的管理工作是预防采空区煤炭自燃的重要环节。特别是采用调节风压法控制采空区漏风后,在生产实践中如何确定采空区漏风通道的进出口位置及其漏风量,如何判断采空区内滤流分布情况,就成为调压技术需探讨的问题。

均压通风技术在治理采空区漏风中的应用

分析了五虎山矿1001综采工作面采空区漏风的各种原因,阐述了均压通风技术的实施原则、工作原理、实施步骤以及实施过程中应该注意的相关事项;对实施均压通风技术前后的效果进行了比较,通过比较可以看出均压通风技术在治理采空区漏风方面效果是显著的,确保了工作面的安全生产。

应用示踪技术检测矿井采空区漏风

在矿井中,绝大部分自燃火灾由采空区漏风引起。针对采空区各种漏风风流的状况,应用不同的示踪技术和方法进行检测,可以估计出矿井中的漏风通路,以判断漏风方向、计算漏风风量、划定自燃危险区域等,为防治采空区煤炭自燃,保证采煤工作面安全生产提供了依据。

风帘对采空区漏风及工作面瓦斯分布的影响

为得到风帘设置对采空区漏风及工作面瓦斯分布的影响,采用数值模拟方法对有、无风帘条件下的采空区漏风和工作面瓦斯分布进行了研究。结果表明:有、无风帘条件下的采空区漏风及工作面瓦斯分布规律基本一致,采空区漏风在工作面倾向方向的前端由工作面漏入采空区,在后端则由采空区漏回到工作面;在工作面倾向方向上瓦斯浓度呈现逐渐增大的趋势。风帘的设置可减少工作面向采空区漏风量,同时减少了采空区漏回到工作面的风量,以至于可达到降低工作面瓦斯浓度的目的。

采空区漏风对长壁工作面自燃发火的影响

分析了不同类型的采空区漏风对采空区自燃发火的影响。

风速对近距离煤层采空区漏风及煤自燃影响研究

为研究进风巷风速变化条件下近距离煤层采空区漏风强度及煤自燃规律,基于采空区"横三区"、"竖三带"理论,以某矿综采工作面为原型建立了U型通风近距离煤层采空区三维模型,运用Fluent软件对进风巷不同风速下采空区的流场状态进行模拟计算,根据模拟结果对采空区自燃三带进行划分;利用面积计算软件和Origin数值分析软件,分析计算得到进风巷不同风速条件下的采空区氧化带面积变化曲线,并推导出不同风速下采空区高度所对应的煤自燃氧化带面积的计算公式。研究结果表明:采空区漏风区域主要集中在至工作面进风端起水平距离0～23 m,采空区漏风过程中,上覆采空区煤自燃危险性大于下伏采空区煤自燃危险性;当进风巷风速一定时,采空区氧化带面积与其高度成正比,当采空区高度一定时,在风速为3 m/s条件下,采空区氧化带面积达到最大值;不同风速情况下,采空区氧化带面积与其对应高度成正比;在实际应用时,应结合采空区具体情况合理控制进风巷风速,加强采空区内气体的实时监测及煤自燃预测技术手段,提高矿井开采作业安全性。

潘一东矿Y型回采工作面采空区漏风检测

为了揭示Y型通风回采工作面采空区漏风规律，采用示踪技术，用SF6示踪气体对淮南矿业集团潘一东矿1252（1）综采工作面采空区漏风进行了现场检测。研究发现：1252（1）综采工作面采空区漏风区域广，整个沿空留巷都是其漏风汇，漏风风速与工作面位置之间呈负指数关系，距综采工作面30~150 m为该采空区漏风过渡区。

矿井采空区漏风问题的迎风有限元求解技术及其应用

为模拟矿井采空区漏风引起的煤自燃与瓦斯问题,建立了采空区"瓦斯-氧"对流扩散过程的迎风有限元统一求解模型。分析了基于伽辽金法的采空区流场有限元求解技术。给出了采空区"瓦斯-氧"对流扩散过程的统一模型,针对标准伽辽金有限元法求解统一模型时计算结果振荡的问题,采用迎风有限元方法得到模型的稳定解。基于三角形单元离散的采空区,给出了以所有节点的压力以及气体浓度为未知数的控制方程组。使用VC++开发了模拟软件,采用典型算例对软件的稳定性与实用性进行了验证,模拟结果表明:煤自燃耗氧导致采空区氧浓度降低,可爆瓦斯浓度范围5%～15%不再适用,采空区内具有瓦斯爆炸危险性覆盖的区域随遗煤耗氧与瓦斯涌出情况而动态变化;开发的软件可以直接划定采空区内煤自燃三带及具有爆炸危险性的采空区区域。

切顶留巷侧帮孔隙率对工作面采空区漏风规律研究

针对切顶留巷无煤柱开采下采空区留巷的侧帮段漏风面积大、漏风通道广等特点,以杜儿坪煤矿切顶留巷工作面Y型通风为例,运用CFD软件对留巷侧帮段堵漏风材料不同孔隙率的漏风流场、漏风量和漏风氧浓度进行数值模拟研究。研究结果表明:工作面漏向采空区方向随多孔介质孔隙变大而漏风量也变大,且漏风量随至下隅角距离增大,呈现急剧减少→抛物线上升→线性减少→在靠近留巷处又急剧增大;随着多孔介质孔隙率增大,留巷向采空区的漏风量也越大,且沿工作面走向长度的增大,留巷向采空区漏风量逐渐减少;随着孔隙率变大,漏风氧浓度也逐渐变大。

SF_6示踪技术与能位测定联合检测复杂采空区漏风

针对煤矿井下采空区的复杂漏风关系,提出了采用能位测定与SF_6示踪技术联合检测采空区漏风,并以某矿一综采工作面周围采空区为例,阐述了该技术的使用过程和方法。该方法有利于提高复杂采空区漏风检测的科学性和准确性,避免盲目性,对减少采空区漏风,预防采空区煤炭自燃具有实际意义。

自然风压作用下工作面采空区漏风特征研究

以乌东煤矿南区+450 m水平B1+2煤层工作面为例,分析了自然风压变化规律,结合进风巷风量变化现场实测数据,定性说明自然风压对工作面的实际影响;通过求风速投射面积间接估算漏风量及漏风分布,结合现场实测和曲线拟合方法,对自然风压变化引起的工作面后方采空区漏风现象进行定量研究。研究结果表明:乌东煤矿南区自然风压变化会对其通风系统内的各分支及矿井主要通风机工况点产生明显影响;自然风压变化是影响B1+2工作面进风巷风量变化的主控因素;冬季由于自然风压较大,导致进风巷风量变大,漏入采空区风量比夏季漏入风量多,风流在采空区内部流速更快,采空区内部流场分布范围更广。

U型通风工作面采空区漏风规律研究

通过SF6示踪气体法对温庄煤矿15012U型通风工作面采空区进行漏风测定。结果显示,15102工作面漏风率为16.31%,采空区内存在多条漏风通道,漏风风速为0.032~0.128m/s。数值模拟结果显示,U型通风系统采空区内漏风风流流线呈U形分布,由工作面进风侧流入,回风侧流出。工作面下隅角区域采空区上部,更易发生自燃。采空区三带呈条状分布,三带范围随高度升高而变化,氧化带随高度增加先增大后减小,散热带随高度增大而缩小,高度大于16.3m时消失。