高抽巷预抽采工作面爆炸危险性研究

高抽巷预抽采工作面对煤矿生产的稳定性和经济效益至关重要。然而,由于其存在爆炸危险性,研究工作面的爆炸危险性具有重要意义。瓦斯爆炸需要满足3个条件:瓦斯爆炸界限、引火温度和氧气浓度。为了研究工作面的爆炸危险性,对余吾煤业采用了高抽巷抽采的工作面进行了气体监测实验,并测量了瓦斯回采期间工作面和高抽巷的瓦斯涌出规律。实验结果显示,余吾煤业工作面氧气浓度和瓦斯浓度均符合爆炸条件。通过探究工作面瓦斯涌出规律,发现可以通过调整工作面推进度来改变高抽巷的瓦斯浓度。因此,高抽巷预抽采的工作面在氧气和瓦斯方面均能满足爆炸要求,并可通过调整推进度来降低瓦斯浓度,减少瓦斯爆炸的可能性,为煤矿生产安全提供了参考。

工作面高抽巷工程研究与应用

某矿回采盘区呈现煤层厚、瓦斯浓度高、回采期间瓦斯涌出量大的特征,尤其是在首采面回采过程中,回风巷上隅角瓦斯浓度多次出现超限现象,高位瓦斯抽放巷的抽放瓦斯浓度却只有不到4%,抽采效果较差。因此对临近综采面进行高抽巷层位布置,结合高抽巷瓦斯抽放原理及理论公式,进行高抽巷层位、管路设计,增强瓦斯抽放量,降低上隅角瓦斯浓度。

工作面高抽巷掘进技术研究与应用

传统高抽巷掘进施工效率低下且安全性无法保障,本文以某煤矿工作面高抽巷为例,分析支护参数、爆破方式,并采用联合支护、全断面一次起爆等技术,实现了工作面高抽巷高效掘进,现场实践效果显著。

“墩柱+柔模”Y型通风高抽巷层位数值模拟研究

针对王庄煤矿91-105综放Y型通风工作面瓦斯赋存量大和抽采难度大的特点,提出“墩柱+柔模”沿空留巷方法,采用以顶板高抽巷抽采为主,结合本煤层采前预抽孔及裂隙带钻孔综合抽采措施。通过理论计算和数值模拟,确定了91-105工作面顶板高抽巷的合理层位为垂直位置28~35 m,水平位置为30 m.现场根据地质条件,高抽巷层位为顶板上27~37 m,与工作面回风巷水平距30 m,现场抽采瓦斯浓度平均3.7%,抽采纯量平均15.97 m^(3)/min,达到设计抽采效果。

高抽巷锚杆(索)支护锚固性能数值计算分析

高抽巷围岩稳定对下部煤层瓦斯的抽采发挥着至关重要的作用。文章以余吾煤业S1302高抽巷为研究对象,采用数值计算研究了S1302高抽巷掘进过程中锚杆(索)支护受力特征、锚固剂剪切应力分布形态及巷道围岩变形情况。使用锚杆(索)支护S1302高抽巷后,在高抽巷掘进过程中,锚杆(索)最大轴力分别为250 kN和200 kN,均未达到锚杆(索)抗拉极限,因此锚杆(索)不会发生拉伸破断。锚杆(索)支护系统中锚固剂内最大剪切应力为4 MPa,未达到锚固剂剪切强度,因此不会发生锚固剂剪切失效现象。在高抽巷掘进过程中,巷道围岩变形主要以顶板下沉为主,底板鼓起量和两帮变形量相对较小,但均在允许范围内。该项研究为余吾煤业高抽巷支护设计提供了理论依据。

顶板高抽巷合理布置与支护技术

为确保余吾煤业N1202顶板高抽巷长时间稳定运行,满足矿井的瓦斯抽放需求,实现矿井安全开采,通过理论分析、数值计算、现场实践相结合的方法,对高抽巷的布置位置和围岩应力、变形等进行了分析探讨。结果表明:高抽巷宜布置在煤层顶板裂隙带内,且与煤层顶板垂距H宜为30 m,与工作面回风巷平距S宜为20 m;为了保证高抽巷的稳定性,设计采用锚杆索支护巷道。现场观测结果显示:采用锚杆索联合支护,可有效控制巷道表面形变及顶板岩层分离,避免锚固区岩石破裂或变形,为充分发挥锚杆索支护效果与保证瓦斯抽采效果提供有力保障。

综采工作面高抽巷瓦斯治理技术应用

贺西煤矿为煤与瓦斯突出矿井,综采工作面布置高抽巷抽采采空区瓦斯解决回采期间回风隅角瓦斯超限问题。针对3314工作面煤层顶板岩性,确定工作面高抽巷掘进层位为煤层顶板上方20 m,工作面回采初期100 m范围内施工两排下行钻孔导通裂隙带,有效将瓦斯抽采浓度提升至4%~5%,维持回风隅角瓦斯浓度为0.29%~0.34%,确保工作面的安全高效生产。

高抽巷位置对瓦斯抽采效果影响分析

为了研究高抽巷不同布置位置对瓦斯抽采效果的影响,基于覆岩破坏规律分析了顶板岩层分带情况,并建立了岩石空隙率随覆岩应力变化的数学模型,最终通过数值计算定量分析了高抽巷在顶板不同高度及距回风巷不同距离的瓦斯抽采效果。结果表明:当水平距离及垂直距离均为20 m时,工作面上隅角及回风巷瓦斯浓度大幅低于安全标准值,分别为安全限额的33%和37%,且在瓦斯不超限的前提下,高抽巷瓦斯抽采浓度和抽采纯量均最大,分别为23.9%和38.5 m^(3)·min^(-1);同时当抽采负压为25 kPa时,上隅角及回风巷瓦斯浓度最低,抽采浓度最高。

王坪煤业高抽巷瓦斯抽采参数优化与应用研究

针对朔煤王坪煤业生产强度较大,易导致回采期间工作面瓦斯涌出量增加的问题,根据现场实测数据,对瓦斯涌出量进行预测,研究了回采推进时覆岩裂隙发育对瓦斯涌出的影响,分析了高抽巷布设对瓦斯体积分数的影响,并进行数值模拟;提出了高抽巷抽采治理技术。研究结果表明:高抽巷布设垂距和平距都为20 m时为最优方案,高抽巷瓦斯涌出量指标在40~70 m^(3)/min之间,现场实际涌出量为55.72 m^(3)/min,抽采率为76.2%,满足抽采率大于50%的需求,可保证工作面安全生产。

煤矿综采工作面高抽巷通风技术分析

中国煤炭行业在经历多年发展之后基本实现了综合机械化开采,也使得综采技术成为当前主要应用的煤矿开采技术之一,在安全性和生产效率上都有非常理想的保障效果。然而该技术存在对煤层地质条件适应性不足的问题,也会导致瓦斯释放速度迅速上升,对此需采取对应的通风技术来充分保证开采作业的安全性;尤其是高瓦斯矿井对这方面有着更高要求。高抽巷通风技术的应用就可实现相当理想的抽采效果,但需要建立在高抽巷合理布置的前提下。因此,针对高抽巷通风技术在煤矿综采工作面具体的应用的分析,对保障煤矿综采工作面正常作业而言就显得至关重要。

高抽巷治理采空区瓦斯的数值模拟研究

晋煤集团某矿1307工作面瓦斯涌出量大且瓦斯抽采困难,为解决其上隅角瓦斯超限问题,采用一种设置走向高抽巷抽采瓦斯的方法。首先通过经验公式确定高抽巷最佳抽采层位和距回风巷的位置,进而使用Fluent软件模拟高抽巷瓦斯抽采效果,最后将模拟方案布置于现场进行验证。结果表明:高抽巷垂距35 m、平距30 m时,上隅角瓦斯浓度低于1%,符合煤矿安全规程,有效解决了工作面上隅角瓦斯超限难题。

高抽巷层位变化对采空区瓦斯分布规律的影响研究

为研究高抽巷在采空区瓦斯抽采和上隅角瓦斯治理方面的应用,以及探究高抽巷抽采层位对采空区瓦斯分布规律的影响,以李阳煤矿15302综放工作面为研究对象,运用Fluent数值模拟软件对采空区未抽采和不同层位高抽巷抽采时的瓦斯分布进行模拟,通过对比瓦斯抽采浓度和上隅角瓦斯浓度的数据,分析高抽巷在不同层位的瓦斯抽采效果,将模拟结果与现场实际相结合,设计适合的高抽巷抽采层位方案,并用现场实测数据进行验证。结果表明:高抽巷瓦斯抽采浓度随抽采位置距顶板垂直高度的增加而升高,随着距回风巷水平距离的增加先升高后降低,上隅角瓦斯浓度随垂距和平距的增加均先降低后升高;理论最佳抽采层位为垂距30 m,平距32 m,工作面上隅角瓦斯浓度在0.19%以内,设计抽采层位为垂距40 m,平距35 m,工作面上隅角瓦斯浓度维持在0.63%~0.65%.选取合理的高抽巷抽采层位不仅有利于提高瓦斯抽采效果,而且能有效解决上隅角瓦斯超限的问题。

高位定向长钻孔替代高抽巷瓦斯抽采技术应用研究

基于上覆岩层“O”型圈理论及高位定向长钻孔技术特点,结合园子沟矿1012001工作面2#煤层顶板特征,利用大直径定向长钻孔施工技术装备,开展园子沟矿“以孔代巷”技术适用性研究试验,确定合理的钻孔孔径、布设高度、平面控制范围等参数。试验表明,利用大直径定向长钻孔施工技术装备,可以实现钻孔深度600 m,终孔孔径φ193 mm钻孔施工,定向钻孔轨迹在平面上与剖面上均可达到80%以上控制精度,高位钻孔布孔层位符合“O”型圈理论,2#、补4#钻孔显示了良好的抽采效果。

高抽巷抽采条件对采空区氧化带扰动效应数值模拟研究

为了研究高抽巷抽采对采空区氧化带的扰动效应,运用Fluent软件研究设置高抽巷、不同抽采负压及不同高抽巷位置对采空区氧化带分布的扰动规律。模拟结果表明:设置高抽巷会大幅增加回风侧的氧气浓度,使得采空区自然发火概率增大;抽采负压增加与进风侧氧化带距工作面距离及回风侧氧化带宽度存在正相关关系;三维空间内高抽巷位置距离回风侧越近对氧化自燃带的扰动影响越大。在满足抽采要求的前提下,适当减小抽采负压并增加高抽巷与回风侧的空间距离可以一定程度内减少采空区自燃灾害的发生。

深部煤层回采工作面高抽巷瓦斯抽采技术

为实现高瓦斯矿井的安全开采,针对深部煤层回采工作面瓦斯超限问题,确定高抽巷的合理布置层位,以保安矿为研究对象,通过高位钻孔现场试验,得到抽采层位大于50 m时,抽采浓度变化不大,且出现抽采浓度降低的现象,在抽采层位为20 m,抽采纯量最大。利用Fluent模拟,结合现场的地质条件,分析了高抽巷不同层位的瓦斯抽采浓度,确定了高抽巷位置为底板上方25 m的合理层位。通过现场实测分析得出,在该层位下,可以有效地降低采空区瓦斯浓度,保证安全生产的顺利进行。

高抽巷+Y型通风工作面采空区瓦斯流场数值模拟研究

针对余吾煤业N1100工作面实行“高抽巷+Y型通风”治理瓦斯模式,应用流体力学模拟软件Comsol对不同进风量下以及高抽巷不同位置下Y型通风工作面采空区流场、瓦斯浓度场的分布进行了模拟研究,研究表明当进风量增大至2328 m^(3)/min时,工作面瓦斯浓度已经降低至安全作业浓度以下;模拟显示“高抽巷+Y型通风”联合采空区埋管对瓦斯治理效果较为明显,结合现场实际考察提出高抽巷最佳垂直位置为40~55 m.

替代后高抽巷的大直径钻孔成孔技术与装备

针对回采工作面初期瓦斯涌出不稳定、易超限现象,目前多采用与走向高抽岩巷贯通的倾斜穿层钻孔群或倾斜后高抽岩巷对上邻近层瓦斯进行卸压抽放。上述贯通施工方法均存在投入大、周期长、安全风险大等问题。结合大直径钻孔施工效率高、抽放效果好、机械化程度高等优势,采用导向式多级成孔的替代后高抽巷大直径钻孔贯通技术,研制了可实现多角度、全方位施工的ZDY22000LK专用钻机,带有独立起吊功能的BLY500专用泵车,并配套开发了φ510 mm、φ368 mm导向式螺旋扩孔钻头和φ127 mm高强度钻杆等专用钻具。在华阳二矿81203工作面施工1组大直径贯通钻孔成功替代了倾斜后高抽巷,解决了工作面回采初期裂隙带未连通前的瓦斯抽放问题,从而实现工作面安全回采。

高瓦斯综放面采动裂隙分布与高抽巷位置选择

基于山西新景煤业公司3105高瓦斯工作面覆岩采动裂隙分布,对高抽巷层位对瓦斯抽采效果进行探讨,合理选择工作面高抽巷的位置。运用UDEC数值模拟软件,分析认为,当工作面推进至200 m时,裂隙带发育高度达到45 m,上覆岩层形成稳定的瓦斯抽采的优势通道;结合工作面不同位置瓦斯浓度监测数据以及矿井瓦斯的实际抽采条件,确定高抽巷的合理垂距为距煤层顶板35 m、合理平距为距回风巷25 m。瓦斯抽采实践表明,该工作面及回风巷等处的瓦斯浓度均低于0.3%,完全满足矿井安全生产的要求。

塔山煤矿高抽巷布置层位及支护研究与应用

为保障塔山煤矿8222高抽巷围岩的长期稳定,通过理论计算、模拟研究、工业性试验等手段,系统研究采空区覆岩运移特征,探究高抽巷布置层位、支护参数对于表面变形量、应力集中程度的影响,确定高抽巷的合理位置和支护参数,并进行工程应用。结果表明:将高抽巷布置在裂隙带内并采用锚网索支护,可有效控制巷道表面变形破坏和顶板岩层离层,为高抽巷在工作面回采期间发挥作用提供了有力保障。

顶板裂隙带大直径长钻孔替代高抽巷瓦斯治理技术研究

传统高抽巷瓦斯治理技术具有施工难度大、建设周期长、造价成本高等特点且随之采出的废石也容易造成环境污染,因此,高河煤矿决定在顶板裂隙带采用大直径长钻孔技术替代传统高抽巷瓦斯治理技术。首先依据现场工况参数,进行综放工作面开采覆岩裂隙演化相似模拟实验,随后在得到采场应力演化和覆岩移动规律的基础上,确定大直径长钻孔施工位置。最后结合现场工况设计W型和Y型综采工作面钻孔参数,开展大直径长钻孔替代高抽巷瓦斯治理技术效果对比试验。研究结果表明:使用高抽巷技术治理瓦斯时,高抽巷抽采量瓦斯量介于工作面瓦斯总涌出量的24%~44%;使用大直径长钻孔技术治理瓦斯时,瓦斯抽采量占工作面瓦斯总涌出量的33%。因此,大直径长钻孔技术可以达到瓦斯治理的目的。