局部正压通风方法解决采面低氧问题的试验及模拟研究

针对浅埋近距离煤层群工作面易产生低氧现象的难题,以山西某矿3105工作面低氧问题为研究背景,采用理论分析、相似模拟及数值模拟方法进行了研究。分析得出煤层地质条件、工作面通风方式、大气压力变化和自然风压是工作面产生低氧现象的主要原因,并探究了采用局部正压通风方法解决采面低氧问题的可行性。结果表明:采用负压通风时,增加风速不能明显提高工作面上隅角区域的氧气体积分数,仍低于20%;采用局部正压通风时,采场内20%氧气体积分数等值线在通风风速达到1.6 m/s时,与工作面呈平行状态,增加风速能有效提高采面上隅角的氧气体积分数;采用局部正压通风回风巷增阻时,相较于单一的局部正压通风能够在更小的风速条件下解决采面低氧的问题,且一定程度上有利于防范采空区遗煤自然发火。利用COMSOL仿真软件,建立工作面采场气体运移模型,开展了不同通风方法、不同风速条件下的采空区氧气体积分数分布及运移规律研究,数值模拟结果与试验测定结果基本一致。3105工作面现场实践表明,采用局部正压通风回风巷增阻的技术措施能够有效解决工作面低氧问题,工作面上隅角及回风流的氧气体积分数由15%上升到20%以上,并始终保持正常水平,确保了工作面的安全生产。

低瓦斯矿井综采工作面上隅角瓦斯超限机理及治理技术

店坪煤矿203工作面回采期间,上隅角多次出现瓦斯超限现象,治理难度大,严重制约着工作面安全高效回采。分别从地质构造、围岩裂隙情况、通风方式、邻近采空区影响等几方面,分析了上隅角瓦斯超限原因,并根据回采现状,优化工作面通风方式;采用Y型通风系统,提出了“高位瓦斯钻孔+采空区大直径钻孔负压抽采+顺层钻孔抽采”联合瓦斯抽采技术。通过现场实际应用效果来看,上隅角瓦斯浓度降低至0.4%,回风流中瓦斯浓度降低至0.9%,落煤点瓦斯浓度降低至0.6%,取得了显著应用成效。

综采工作面“以孔代巷”瓦斯治理参数优化研究

为有效降低综采工作面上隅角瓦斯积聚浓度,本文结合王家岭煤业18103工作面实际情况,提出了“以孔代巷”上隅角瓦斯治理技术,并设计了现场试验方案,通过分析不同钻孔布置参数的抽采效果,确定出钻孔孔径为127 mm,钻孔抽采负压30 k Pa左右,分支孔数量2个最佳。现场应用结果表明,18103工作面采用“以孔代巷”治理采空区瓦斯技术后,在瓦斯含量相对较高的区域,上隅角瓦斯浓度明显降低,能控制在0.6%以内,瓦斯含量相对较低的区域上隅角瓦斯浓度能控制在0.2%左右,治理效果明显。

基于对比度 区域均匀性图分析的综放工作面上隅角瓦斯超限预警算法研究

综放工作面上隅角通风困难,瓦斯难以有效排出,容易导致瓦斯积聚。当浓度达到一定程度时,容易诱发瓦斯超限事件甚至瓦斯爆炸事故,对井下作业人员和设备造成严重威胁。为应对此问题,提出了基于对比度区域均匀性图分析的综放工作面上隅角瓦斯超限预警算法。该算法使用时空克里金插值法,构建综放工作面上隅角瓦斯数据点插值模型,利用综放工作面已知数据,获取瓦斯采样点的信息,根据时空变异函数、时空协方差函数表征各采样点间的时空相关关联性,估计瓦斯未知采样点的时空信息,利用马特隆模型拟合所有采样点,以得到综放工作面上隅角瓦斯对比度区域均匀性图,通过此图明确综放工作面上隅角瓦斯浓度,通过评估标准确定其风险等级,进而启动相应的防范措施。实验结果表明,对比度区域均匀性图分析可准确预测上隅角瓦斯浓度及其变化特征,且预警精度高。

成庄矿大采高工作面瓦斯分区段抽采方法研究

针对成庄矿3号煤层4323工作面回采过程中存在的瓦斯浓度高问题,采用理论分析与现场监测现结合的方法,研究了该工作面瓦斯存在的风险性及其综合抽采方法。结果表明,目前工作面实际供风量不能满足工作面实际需风量要求,有可能发生瓦斯突出风险,必须对瓦斯进行抽采。研究提出了地表钻井瓦斯抽采、采空区布设管理及裂隙带钻孔抽采、工作面顺层及穿层抽采相结合的分区段瓦斯抽采方法。通过现场实践,工作面瓦斯平均有效抽采量达到涌出量的86%;工作面上隅角最大瓦斯浓度变化范围为0.55%~0.72%,平均瓦斯浓度变化范围为0.17%~0.46%,没有出现瓦斯超限情况,对上隅角进行瓦斯抽采取得了良好的效果;在采空区瓦斯总体涌出量一定的条件下,采空区布设管路及裂隙带钻孔瓦斯抽采表现为互补关系,能够实现对采空区瓦斯的有效抽采,保证工作面回采安全。

综放工作面瓦斯涌出规律分析

为给解决高瓦斯单一低透气性难抽煤层综放开采工作面上隅角瓦斯积聚难题提供数据支持,采用控制单元体法,进行立体网格状的测点布置,对某工作面瓦斯浓度三维分布进行了测定和分析,绘制了瓦斯浓度分布等值线图,根据数据分析结果及瓦斯守恒方程和风量守恒方程,获得了采煤时采空区瓦斯涌出总量为1.77 m3/min;煤壁瓦斯涌出量为2.30 m3/min;落煤瓦斯涌出量为1.87 m3/min;工作面风排瓦斯总量为11.88 m3/min;工作面落煤、煤壁和采空区瓦斯涌出量的比值分别为31.5%、38.7%、29.8%。

高位钻孔技术在治理对拉工作面上隅角瓦斯中的应用

针对低透气性煤层对拉工作面上隅角瓦斯经常超限的问题,提出了高位钻孔技术,通过实验室相似模拟试验及现场工业性试验,确定了高位钻孔的技术参数。现场应用表明,高位钻孔瓦斯抽采效果显著,对拉工作面绝对瓦斯涌出量由7.342 m3/min降至3.472 m3/min,工作面回风巷瓦斯浓度稳定在0.4%左右,上隅角未发生瓦斯超限现象,工作面瓦斯抽采率达57.7%。

脉冲通风条件下上隅角瓦斯运移数值模拟与试验研究

在脉冲通风条件下 ,分析了回采工作面上隅角积聚区内瓦斯运移的物理过程 ,建立了上隅角积聚区瓦斯运移的动力学模型 .通过数值模拟 ,得到了不同脉冲通风条件下上隅角积聚区内瓦斯浓度场的分布及其变化规律 ,并由现场实验得以验证 .研究结果表明 ,脉冲通风对治理上隅角瓦斯积聚较为有效 .

塔山矿综放工作面瓦斯综合治理技术及应用

针对塔山矿超特厚煤层(10m以上)综放开采时工作面瓦斯运移特点,分别阐述了不同开采阶段综放工作面采用的瓦斯治理手段。从开采初期利用上隅角构筑封堵墙,风幛引导风流稀释,上隅角埋管强化抽放的方法来解决工作面上隅角瓦斯超限,到工作面和顶板高抽巷贯通后利用顶板高抽巷封闭抽放的方法解决综放工作面上隅角、后溜尾瓦斯超限。经过实验研究,最终确定这些方法在治理塔山矿综放工作面瓦斯超限过程中的可行性和有效性,为类似条件下综放工作面瓦斯治理提供了一定的参考和借鉴。

留管抽放治理工作面上隅角瓦斯超限的应用

结合月亮田煤矿131216工作面的实际情况分析了上隅角瓦斯超限的原因。简要介绍了留管抽放技术的应用,并通过计算机仿真模拟与实测结果分析验证留管抽放的实际应用效果。

环绕射流脉冲通风治理上隅角瓦斯积聚的研究

基于射流基础理论和相关研究成果 ,分析了环绕射流对其周围高浓度瓦斯的卷吸稀释作用及其横穿巷道主风流时的弯曲变形特征 ,阐明了环绕射流脉冲通风对回采工作面上隅角积聚瓦斯的柔性排放作用 ,讨论了风机旋转频率对环绕射流的影响 .现场试验表明 ,环绕射流脉冲通风对治理上隅角瓦斯积聚的效果良好 .

高瓦斯综采工作面瓦斯治理技术研究

W3227工作面为高瓦斯矿井首采工作面,针对该工作面瓦斯涌出量超限,制定了风巷高位钻场高位钻孔抽采采空区瓦斯、风巷埋管抽采上隅角及老塘瓦斯、机巷沿空掘巷抽采3213采空区瓦斯、顺层钻孔抽放本煤层瓦斯、风巷辅助高位边孔抽采采空区瓦斯等综采工作面瓦斯治理技术。实践结果表明,通过以上的瓦斯抽放方式,回风巷瓦斯体积分数完全可控制在0.5%以内。

综采工作面上隅角瓦斯积聚自动监控处理方法

试验测定并分析了综采工作面上隅角瓦斯分布规律,研制出了综采工作面上隅角瓦斯积聚自动监控处理装置及小型液压玻璃钢风扇;阐述了自动监控处理系统的原理及特点,结合戊-21191综采工作面上隅角(回风隅角)瓦斯涌出及分布特点,合理布置了综采工作面上隅角瓦斯积聚自动监控处理系统并进行了试验应用;应用结果表明,综采工作面上隅角瓦斯积聚自动监控处理系统设计合理,动作可靠,实现了综采工作面上隅角瓦斯积聚的自动监控处理.

王家岭煤矿工作面上隅角瓦斯治理的技术研究

通过实验参数测试和现场观测,分析了王家岭煤矿瓦斯赋存和涌出特点:煤层瓦斯含量低,煤层透气性差,瓦斯释放时间长。结合王家岭煤矿开拓开采方法和巷道布置特点,确认矿井回采工作面上隅角瓦斯超限是由于采用"U"型通风系统,上隅角存在回流区,采空区积累大量瓦斯。根据理论分析和现场观测,提出了用"U套U"型通风系统代替"U"型通风系统的处理措施,取得了良好效果。

综采工作面上隅角瓦斯治理技术研究

对于综采工作面来说,上隅角是最容易发生瓦斯积聚的,一旦综采工作面上隅角出现瓦斯超限就会严重影响煤矿的安全生产。通过对采煤工作面回风流瓦斯组成分析和上隅角瓦斯积聚成因的归纳,提出了综合治理上隅角瓦斯超限的方法。实践证明,对于综采工作面上隅角的瓦斯治理来说采用风障法导风和设置移动引射器等综合治理措施治理上隅角瓦斯超限,效果十分明显,对于综采工作面上隅角的瓦斯治理来说有一定的指导价值。

采煤工作面瓦斯体积分数分布规律研究

针对综合机械化煤矿开采的特点和瓦斯涌出的来源,沿采煤工作面布置测点,对采煤工作面瓦斯体积分数进行监测,研究瓦斯体积分数在采煤工作面分布规律。对监测数据的整理与分析表明,在工作面内,沿工作面走向方向,由于风速、风量和漏风的影响,瓦斯体积分数是逐渐增大的,且在采面中部到回风侧之间,瓦斯体积分数变化剧烈,尤其在靠近回风侧的30架液压支架段。沿工作面倾向方向,瓦斯体积分数呈现较高、高、低、高、较高的现象,同时煤壁至采空区的距离之间,瓦斯体积分数存在一个最小值,其位置在采面的不同空间点有所不同。

高瓦斯矿井回采工作面瓦斯治理技术应用

分析了王东煤矿瓦斯抽采现状及工程概况,应用上隅角采空区瓦斯抽采技术对25304回采工作面上隅角采空区瓦斯进行了有效抽采,治理效果明显,确保了矿井安全生产。

综放工作面上隅角埋管抽采治理瓦斯的极限能力研究

根据五阳煤矿7601工作面现场实际,采用计算流体力学数值模拟软件FLUENT,对U型通风综放工作面上隅角埋管抽采的极限瓦斯治理能力进行数值模拟,结果显示:工作面采用U型通风方式,进风量为2 880 m^3/min、抽采混合量为220 m^3/min时,工作面最大瓦斯治理能力为29 m^3/min,工作面上隅角和回风巷瓦斯浓度随工作面瓦斯涌出总量的增加呈线性升高,为回采工作面选用上隅角埋管抽采提供了理论和数据支持,使工作面瓦斯治理更具科学性。

综采工作面瓦斯涌出及其防治技术分析

对综采工作面瓦斯灾害特点、瓦斯来源及其分布特征进行了分析,对治理综采工作面上隅角瓦斯超限问题的应对措施进行了探讨。这些措施对解决综采工作面上隅角瓦斯积聚具有明显的效果。

基于采空区悬管引流装置的工作面上隅角瓦斯治理研究

为了有效治理工作面上隅角瓦斯超限,结合现场实际情况,运用Fluent数值模拟软件,研究采空区悬管引流装置解决“U”型通风工作面上隅角瓦斯浓度易超限的问题。模拟了上隅角瓦斯积聚规律,优化了上隅角悬管的埋深和负压参数,确定了引流装置的形状尺寸。研究表明,在悬管埋深为3 m、负压为10 kPa的条件下,安装长度为0.4 m、开口角度为60°的1/4伞状引流装置,能对上隅角瓦斯浓度起到最佳控制效果,可使上隅角瓦斯浓度控制在0.75%左右。在现场应用中该悬管引流装置取得了较好的效果,表明采空区悬管配合引流装置能有效解决上隅角瓦斯浓度超限的问题。