厚煤层采空区定向长钻孔抽采瓦斯参数优选

针对曙光煤矿2304工作面采空区瓦斯积聚导致巷道瓦斯浓度较高的问题,基于“O”形圈理论和“竖三带”分区理论,分析得出了瓦斯气体渗流效率横向和纵向最大区域分别位于承压碎胀区内和裂隙区内,理论确定了其重合区域为大直径长钻孔终孔位置抽采最佳区域,最终采用数值计算方法定量分析了2304工作面钻孔不同层位和不同间距对抽采效果的影响。结果表明:当钻孔位于顶板上方38 m、水平距离回风巷20 m、钻孔间距6 m时,上隅角和回风巷瓦斯浓度分别为0.21%和0.14%,较之优化前分别降低了68.9%和70.4%,抽采平均浓度达到51.12%,抽采总纯量达到了18.6 m^(3)/min。综合得出,优化后的抽采方案在保证巷道瓦斯浓度较低的同时,大幅提升了抽采效率。

基于“O”形圈理论地面钻井瓦斯抽采技术优化

以余吾煤矿N2105回采工作面地面钻井抽采工程实践为依托,基于采动裂隙"O"形圈理论,通过Fluent软件数值模拟分析,结合不同施工参数下地面钻井抽采效果对比分析,对余吾煤矿地面钻井布置位置、抽采负压等参数进行了优化。研究表明:地面钻井水平上应布置于采动裂隙"O"形圈内,垂向上控制于垮落带顶部和裂缝带的中下部之间,抽采效率最高;通过正交模拟对比分析,地面抽采钻井终孔距离煤层顶板垂高16m,距离回风巷为40m时抽采效果最优;抽采负压与抽采瓦斯浓度呈C=-0.013P2+1.122P-1.188的二次多项式关系,当抽采负压为45k Pa时,抽采浓度最高,为25.5%;抽采负压与沿空留巷的瓦斯浓度呈C=0.0001P2-0.013P+0.637的二次多项式关系,当抽采负压为48k Pa时,沿空留巷的瓦斯浓度最低;通过抽采浓度与抽采负压实测数据与拟合公式计算结果对比,验证了拟合公式的合理性,为后期地面钻井抽采参数的布置提供了科学依据。

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。

高瓦斯综放工作面高抽巷合理层位的确定

为解决下沟煤矿ZF301工作面所在的高瓦斯区域采空区瓦斯涌出量大,工作面风流及上隅角瓦斯经常超限的问题,基于采动覆岩破坏形成的"O"形圈理论,提出在其顶板布置高抽巷的治理方法。通过理论计算得到顶板岩层断裂高度为47.03~58.23 m,利用Fluent软件数值模拟高抽巷在45、55、65 m三个不同垂距的抽采效果,得到55 m层位的高抽巷抽采瓦斯体积分数最大,上隅角瓦斯体积分数最小,且在1%以下。现场将高抽巷布置在50 m层位,正常回采期间平均瓦斯抽采纯量为31.58 m^3/min,占工作面绝对瓦斯涌出量的比例达到了69.74%,使风排瓦斯量下降到4.79 m3/min,上隅角瓦斯从未超限,达到了工作面瓦斯防治的目的。

常村矿2103工作面顶板走向高抽巷合理层位的确定

为了防止常村矿2103工作面上隅角瓦斯超限,基于"O"形圈理论以及采空区上覆岩层裂隙发育规律,提出在其顶板布置高抽巷抽采采空区瓦斯,采用理论计算与数值模拟相结合的方法分析预测采空区上覆岩层裂隙发展规律,确定了裂隙发育带范围为22.9～36.6m;并通过现场测试单孔瓦斯抽采量与工作面的推进关系得到裂隙发育带范围为23.3～38.9m,验证了理论计算与数值模拟结果的正确性。为防止高抽巷被破坏,选取距离冒落拱的安全保险高度为1.5倍采高,将高抽巷层位设计为31.5～36.6m。

张集矿17256工作面高抽巷的合理层位布置及应用

为了防止张集矿17256工作面在回采过程中瓦斯超限,在分析了工作面瓦斯涌出量的基础上,提出采用高抽巷对其采空区和邻近层涌向工作面的瓦斯进行抽放。基于"O"形圈理论,对采空区上覆岩层"三带"分布进行了计算。经现场应用,基本杜绝了工作面瓦斯超限,达到了瓦斯高效开采和安全治理的目的。

特厚煤层大采高综放面“远场”瓦斯治理技术研究

为治理特厚煤层大采高综放面"远场"瓦斯,以塔山矿8214工作面为研究背景,运用"O"形圈理论,分析了煤层瓦斯在采空区上覆岩层裂隙中流动特征。研究发现,地面"L"型钻孔的终孔点层位位于"远场"瓦斯富集区内。因此,采用地面"L"型钻孔抽采技术治理"远场"瓦斯,对比分析了实施地面"L"型钻孔抽采"远场"瓦斯前后,顶板巷的瓦斯浓度的变化规律。研究表明,实施地面"L"型钻孔后,顶板巷的瓦斯浓度出现明显的降低,且顶板巷的瓦斯浓度趋于平缓,变化幅度不大,基本维持在2.5%左右。因此,地面"L"型钻孔很好的分担了顶板巷的抽采压力,保障矿井的安全生产。

建新煤矿顶板巷道布置及参数优化研究

文章在分析采场覆岩移动变形规律的基础上,利用"O"形圈卸压瓦斯抽放理论,采用正交设计的原理,对矿井开采覆岩移动变形进行数值模拟,得到采场上覆岩层的"三带"分布规律,并对顶板巷道进行优化设计。通过合理化布置顶板巷道的方式,为经济、合理地综合治理单一突出煤层瓦斯问题提供了重要的参考和借鉴作用。