综放工作面U型通风上隅角CO积聚原因及防治技术研究

以同安煤矿4101综放工作面为研究背景,对其上隅角CO浓度进行监测,分析CO浓度超标的问题源头,提出针对性防治措施并进行工业应用试验。研究发现,4101工作面上隅角CO主要来源于采空区,采用喷洒阻燃剂和采空区注氮的综合防治措施,并在应用实践阶段进行实测和分析,采空区φ(O_(2))可降至8%以下,有效惰化了采空区遗煤的氧化反应,上隅角φ(CO)降至0.0006%左右,有效解决上隅角CO超限问题,保障了工作面的安全生产。

上隅角CO涌出防控数值模拟研究

为了研究临时密闭对小保当一号井112207工作面上隅角CO涌出的影响。根据采空区流场理论,结合112207工作面上隅角CO气体实测情况,采用数值模拟的方法,建立112207工作面采空区几何模型,研究工作面上隅角附近CO浓度场的分布规律。通过设置工作面上下隅角临时密闭,对比分析临时密闭前后工作面采空区CO浓度场的变化。结果表明,临时密闭对采空区上隅角CO涌出防控起到一定的作用。

西川煤矿工作面上隅角CO来源分析研究

针对西川煤矿采煤工作面在回采过程中,上隅角频繁出现的CO浓度超过标准要求的问题,有针对性的通过现场实验、实验室论证等方法对西川煤矿工作面上隅角CO来源进行分析研究,确定西川煤矿1113工作面上隅角处CO来源主要为采空区遗煤的低温氧化,其次为工作面煤体的低温氧化和煤壁煤体在采煤机切割过程中发生的高温氧化以及煤分子部分共价键断裂生成的CO,煤层原生赋存CO的释放可以排除。

近距离煤层综采面上隅角CO超限原因及治理方案

针对某矿在浅埋深、薄层间距条件下开采6#煤层6205工作面遇到的初采期上隅角CO浓度异常升高现象,综合分析了CO来源及超限原因,提出了停止回采→封面注氮→启封排氮→均压通风开采的多项阶段性技术措施,和采用探测火源位置、注浆隔离CO源的治理方案相比,节约千万元的开采成本;封面注氮后CO浓度由最高时的0.12%降低到0.001%,注氮效果良好,为矿井的安全、经济开采提供了有力的技术支持。

综采工作面上隅角CO积聚特征与成因分析

综采工作面上隅角CO超限是困扰安全生产的难题,通过对综采工作面和隔离煤柱进行气体采样测试与分析,得出了工作面上隅角CO主要气体来源和数值特征。通过对工作面的上隅角测点区域进行划分和分析,得出了CO浓度变化规律,并分析了形成原因后提出了CO超限治理措施。现场实践应用表明工作面上隅角CO治理效果良好,具有较大推广意义。

基于摩尔-库伦准则以孔代巷上隅角瓦斯治理研究

为解决工作面U型通风上隅角瓦斯积聚问题,提出了以孔代巷的抽采工艺,根据摩尔-库伦破坏准则和采空区覆岩裂隙发育理论,分析了成孔过程孔壁变形和孔隙结构变化规律,得到了有效应力作用下孔壁煤体变形量;同时根据岩石力学公式,计算得到了高位钻孔的合理抽采层位。通过对比以孔代巷和普通钻孔的抽采数据表明:在钻孔终孔高度高于顶板43 m,负压20 kPa的条件下,以孔代巷抽采工艺下的单孔瓦斯抽采浓度达到58.92%,较普通钻孔提高了3.5倍;单孔瓦斯纯量达到0.045^(3)/min,相比普通抽放钻孔增加了8.5倍;采空区瓦斯涌出量降低到1.32^(3)/min,减少了29.03%,上隅角瓦斯浓度为0.14^(3)/min,降低了67.44%;采空区瓦斯抽采时间为45 d,比联络巷密封插管抽采减少了35 d,该研究对采空区上隅角瓦斯抽采提供了理论依据。

老空区瓦斯对小煤柱采面上隅角的影响与治理研究

为消除邻近老空区积存瓦斯对小煤柱回采工作面上隅角的影响,以山西三元煤业股份有限公司下霍煤矿2305回采工作面为原型,基于老空区瓦斯运移规律研究得出的结论,设计选用钻孔、并联现采采空区抽采支管、敷设专用管路3种方法进行抽采对比试验,分析不同抽采形式和抽采流量对老空区瓦斯的治理效果。结果表明:回采工作面进入8m小煤柱区域后,老空区瓦斯通过顶帮裂隙流向现采工作面,上隅角瓦斯体积分数明显上升;抽采前,老空区内瓦斯运移规律为回采工作面附近的瓦斯向现采采空区抽采口附近运移,抽采后,老空区内瓦斯运移规律为回采工作面附近的瓦斯仍有小部分向现采采空区抽采口附近运移,大部分由内侧向外侧抽采口运移;采用专用管路抽采老空区内积存瓦斯效果较好,可以明显改变老空区内瓦斯运移方向,现采埋管抽采瓦斯体积分数随老空区抽采管路瓦斯体积分数的下降而下降,两者具有强相关性,该抽采方式可有效消除小煤柱回采区域上隅角受老空区内积存瓦斯的影响。

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。

上隅角坚硬厚砂岩直接顶L形水力切顶技术研究

李雅庄矿2-803工作面直接顶为平均厚度8.1 m的坚硬白砂岩,回采过程中上隅角垮落困难,导致上隅角空顶面积大、超前应力集中明显。为解决这一难题,采用水力压裂的方式弱化上隅角顶板,以白砂岩直接顶为主要压裂对象,利用综采工作面乳化液泵站供液作为高压水源,提出有利于上隅角垮落的L形压裂孔布置方式,孔间距和压裂间距均为1.5 m.根据上端头作业空间小的特点,通过加工改造,开发便捷的压裂装备,形成水力切顶成套技术措施,并进行了现场工程试验,取得了良好的应用效果。

大直径钻孔替代联络巷抽采隅角瓦斯技术

根据《煤矿安全规程》第153条“采掘工作面进风和回风不得经过采空区或冒顶区”的要求,寨崖底煤业有限公司9#煤层3910大采高(4.5 m)综采工作面大直径钻孔替代联络巷采空区瓦斯抽采技术试验成功。现场试验资料表明,大直径钻孔瓦斯抽采为类似高瓦斯矿井安全高效生产提供了强有力的技术保障,有效解决了上隅角瓦斯超限问题。

煤矿大直径定向高位长钻孔治理上隅角瓦斯技术研究

针对某矿上隅角瓦斯超限的问题,以2-208工作面为工程背景,结合理论分析、经验公式计算等确定了定向高位钻孔的空间位置,并通过现场施工实验分析了长距离定向高位钻孔和定向顺层钻孔的瓦斯抽采效果。结果表明:2-208工作面定向顺层钻孔抽采浓度15.05%~56.6%,抽采效果良好,有效治理了上隅角瓦斯超限问题。

贺西矿3413综采面回风隅角综合瓦斯治理技术研究

由于贺西煤矿在上隅角处单独实施一种瓦斯治理技术时,无法达到工作面在高强度回采时上隅角瓦斯体积分数不超限,提出在工作面上隅角实施插(埋)管和高位定向钻孔联合抽采瓦斯的方案。现场试验结果表明:实施综合瓦斯治理技术后,总抽采纯量为3.38~6.19 m^(3)/min,平均抽采纯量为4.89 m^(3)/min;工作面上隅角瓦斯体积分数保持在0.31%~0.53%,平均瓦斯体积分数为0.41%,上隅角瓦斯体积分数明显降低,取得了良好的瓦斯治理效果。

岳南煤业大直径钻孔上隅角瓦斯治理技术研究

为有效降低岳南煤业工作面上隅角瓦斯体积分数,提出了大直径钻孔瓦斯抽采技术,通过数值模拟的方法确定出合理的钻孔直径为110 mm、抽采负压为-30 kPa、钻孔间距为5 m.现场应用结果表明,采用大直径钻孔瓦斯治理技术后,上隅角瓦斯体积分数明显降低,基本保持在0.2%以下,治理效果明显。

高瓦斯矿井薄煤层开采工作面上隅角瓦斯治理技术

针对黄白茨矿0213上201薄煤层沿空留巷综采工作面回采期间容易发生上隅角积聚的问题,采用分析瓦斯来源方法,确定工作面瓦斯来源及含量,采取了一系列措施如:采前本煤层预抽,回采中本煤层倾向钻孔抽采同步进行、定向长距离高位钻孔抽采、上隅角插管抽采等方法,效果明显,解决了上隅角局部瓦斯超限问题,保证了矿井安全生产,并能够为其它类似矿井薄煤层开采上隅角瓦斯治理提供借鉴与参考。

倾斜厚煤层综放工作面伪斜长度与上隅角瓦斯浓度耦合机制研究

倾角煤层的开采,常伴随输送机上窜、下滑问题。一般通过增加伪斜长度来确保液压支架的正常移动,并为机头机位提供更多作业空间,但伪斜长度增加会影响架间和上隅角瓦斯变化,导致工作面出现瓦斯浓度异常现象。针对倾斜厚煤层开采中容易出现上隅角瓦斯超限的问题,应用Fluent数值模拟软件,分析不同伪斜长度下采空区瓦斯浓度分布规律,确定最优伪斜长度。为研究采空区瓦斯运移规律,应用Fluent数值模拟软件,在伪斜长度分别为20、25、30、35 m条件下对“U”型通风方式下的采空区瓦斯分布及流场情况进行研究。模拟发现:伪斜长度在一定程度上影响采空区内的风流,使得采空区内风流紊乱,瓦斯局部地区集聚严重,进而对采空区内的瓦斯分布及运移造成一定的影响。研究结果表明:工作面伪斜长度对于采空区瓦斯浓度分布有显影响,随着伪斜长度的增加,采空区内风流发生提前转向,导致采空区瓦斯提前向工作面涌出,瓦斯异常区从上隅角处逐渐向工作面偏移,上隅角瓦斯浓度逐渐降低。通过模拟结果对现场伪斜长度优化应用后,试验工作面在伪斜长度25 m左右时,上隅角、回风巷最大瓦斯体积分数均控制在1%以内,工作面未出现瓦斯异常积聚现象。模拟结果与现场观测结果吻合,得到最优伪斜长度为25 m。

响应面法优化综放面上隅角瓦斯治理参数

为综合考虑煤矿开采的安全性和经济性,探究风量、高抽巷抽采负压以及工作面两端头错距3个因素对综放面上隅角瓦斯浓度的交互作用,基于响应面法设计模拟方案,运用COMSOL对模型在上述3个因素变化下综放工作面瓦斯的分布情况进行数值模拟,根据模拟结果对上隅角瓦斯浓度进行多因素回归分析,得出上隅角瓦斯浓度最低时的各因素最优参考值,最后进行了现场验证。结果表明:各单因素对上隅角瓦斯浓度影响程度大小排序为高抽巷抽采负压>错距>风量;错距和高抽巷抽采负压的交互作用对上隅角瓦斯浓度的影响最为显著,风量和高抽巷抽采负压交互作用次之,风量和错距交互作用最小;当试验工作面错距为-2.22 m,高抽巷抽采负压为17.37 kPa,风量为1 045.45 m^(3)/min时,上隅角瓦斯浓度最低,优化参数后现场上隅角瓦斯浓度明显降低,矿井实现了安全高效生产。

综采工作面上隅角瓦斯综合治理技术应用

针对店坪煤矿204综采工作面回采期间出现的上隅角瓦斯浓度较高,严重制约工作面安全生产问题,对上隅角瓦斯浓度较高产生的原因进行了梳理分析,针对性应用了采空区埋管抽采瓦斯、顶板裂隙带布置高位钻孔抽采瓦斯以及在上隅角安装使用风水引射器等瓦斯综合治理技术。应用结果表明,采用瓦斯综合治理技术后,204综采工作面上隅角瓦斯浓度稳定在0.5%以下,瓦斯治理效果明显。

基于LoRa技术的煤矿上隅角瓦斯监测系统设计

随着煤矿开采力度的加大,瓦斯的浓度会急剧增加,对工作人员的生命安全产生威胁,尤其工作面上隅角环境复杂、通风极差,导致危险更大,会直接制约着煤矿的安全生产。为了避免瓦斯超限造成严重事故,针对煤矿工作面上隅角提出了一种基于LoRa技术的煤矿上隅角瓦斯监测系统。以STM32F103单片机为核心分别设计了监测节点和汇总节点,监测节点多点采集信息并通过LoRa无线通信技术将数据发送给汇总节点,汇总节点利用GPRS技术将数据上传至服务器。通过软件设计汇总节点对瓦斯的浓度实行分级报警,并且确定监测节点位置。测试结果表明系统可以长时间、稳定可靠地工作,解决了煤矿上隅角瓦斯监测布线困难的问题,实现了监测数据的无线传输,有效避免了煤矿生产事故的发生。

综采工作面上隅角瓦斯治理技术研究

为了解决上隅角瓦斯聚集威胁工作面安全生产的问题,本文利用现场实测和数值模拟相结合的方法对高抽巷布置层位及不同埋管埋深下上隅角瓦斯变化情况进行分析,确定了当埋管深度为30m~40m时,高抽巷距离煤层底板和回风顺槽20m时瓦斯抽采效果最佳,为矿井的安全生产提供了一定借鉴。

综采工作面上隅角瓦斯超限治理技术研究

根据3316瓦斯地质情况,对上隅角瓦斯来源进行分析,根据3316回采工作面上隅角瓦斯来源,采用有针对性的上隅角瓦斯治理措施,取得了良好的效果,上隅角瓦斯浓度始终保持在0.5%以下,解决了上隅角瓦斯超限难题,为矿井的安全高效生产创造了良好条件。