大倾角工作面采空区均压-注氮联合防火数值模拟研究

以峻德煤矿93172大倾角外部漏风工作面为例,研究大倾角外部漏风采空区均压参数合理性以及对注氮防火的影响。采用Fluent数值模拟方法对采空区进行流场分析,充分考虑位压的影响,合理设置工作面和采空区进回风口及漏风口压力边界参数;建立了“L”形大倾角采空区冒落分布模型,进行采空区“恰当均压”,“欠均压”,“过均压”数值模拟,探究不同均压工况的采空区自燃三带分布,同时探讨了采空区均压注氮的合理参数选择。结果表明:“恰当均压”的采空区自然氧化带宽度最短;注氮防火应在“恰当均压”条件下进行,否则将会极大降低采空区惰化效果,徒增注氮量。研究结果对现场科学制定均压-注氮联合防火措施提供理论指导,同时压力边界参数设置方法为大倾角工作面采空区均压-注氮联合防火相关数值模拟研究提供科学参考。

矿井采空区注氮防灭火的优化改进及效果分析

为有效防止采空区内遗煤的自燃,实现矿井的安全开采。通过对注氮防灭火技术优化改进,确定注氮量1 900 m~3/h,注氮口位置75 m;注氮管路直径由202 mm降为171 mm;缩短注氮线路及采用非间隔式的注氮工艺。优化后,在持续注氮下,采空区内的氮气浓度逐渐增加、氧气浓度逐渐降低,惰化效果明显;并经现场应用后,进、回风巷CO体积分数先上升后下降,且均小于0.002 4%,达到防灭火效果。

济宁岱庄煤矿采空区注浆治理工程建设适宜性评价

济宁市任城区五里屯建设项目位于岱庄煤矿注浆治理采空区的上方,本文根据该采空区注浆治理工程后地表变形监测数据,采用概率分析法计算充填后地表残余变形,残余下沉量2~16mm,地表残余倾斜最大值为0.06mm/m,残余水平移动最大值为4mm,残余水平变形最大值为0.06mm/m,确定采空区场地为稳定场地。按采空区对建筑工程的影响和拟建工程项目对采空区的影响两个方面评价工程建设的适宜性,为工程设计提供依据。

基于CFD的采空区三维流场分析及注氮参数优化研究

注氮是煤矿采空区发生自然发火征兆时常用的抑制措施,因其效果显著、安全可靠等特点被广泛应用于采空区灭火实践。注氮位置选取、注氮量的多少等直接影响注氮的效果及成本;采用数值模拟及现场实测相结合的方法,对注氮防灭火参数进行优化。以试验工作面为原型建立仿真物理模型,通过现场实测数据验证模型的有效性。在开展数值模拟试验的过程中,通过研究不同注氮位置、不同注氮流量等对采空区“三带”的影响,找到最优注氮参数,并进行了现场实测验证。研究结果表明,注氮口在进风侧距离工作面50 m处、注氮流量1 000 m~3/h时,注氮效果良好且成本最低。

注氮条件下大采高综放工作面采空区自燃“三带”的分布规律

为解决大采高综放工作面因采高大、回采率低、开采扰动强等造成采空区遗煤自燃危险性增大的问题,以宁夏某煤矿大采高综放工作面为研究对象,应用渗透率演变方程和气体流动模型,分析注氮前后氧浓度时空演化规律及采空区自燃“三带”分布特征。结果表明:采空区氧浓度在注氮条件下呈现出中部大,两侧小的倒“U”型分布;在氧浓度划分下,氧化带范围呈现出先增大后减小的半月形,最大宽度由未注氮时的100 m缩小到50 m;在风速划分下,氧化带较未注氮时整体向工作面方向前移了15 m左右,有效降低了自燃危险区范围。

注氮对采空区自燃“三带”影响的考察

针对注氮对采空区“三带”范围的影响问题,在皖北某一工作面分别进行了有/无注氮操作下的采空区温度和氧气浓度检测。基于氧气浓度指标,发现注氮操作对采空区“三带”划分范围影响不大,但是在采空区中存在明显的氮气影响区域,并依据氧气浓度基本确定了该区域范围。在实际工程中,可通过调整注氮参数,将氮气影响区域的氧气浓度降至窒息带氧气浓度,从而获得最佳的注氮操作参数。

灌注充填法在煤矿采空区场地治理中的应用

研究区原为煤矿采空区,场地内拟建高层住宅楼,为满足建筑物承载力要求,采用灌注充填法对采空区进行治理。本文分析了灌注充填法在煤矿采空区场地治理的可行性、治理方案及治理流程,建议:一般注浆孔采用正三角形布设,帷幕注浆孔采用正三角形双排布设;采用“一次注浆”和“上行式分段注浆”工艺进行注浆;主要注浆材料为粉煤灰、水泥、添加剂等;在注浆治理施工前,对配置后形成的浆液性质进行测试,并确定最佳配比。研究区采用灌注充填法注浆,注浆质量良好,效率高,工程造价低,采空区及垮落带、巷道及裂隙带得到有效充填,注浆结石体岩心完整,证明了该方法治理煤矿采空区的可行性。

大海则煤矿20101工作面采空区自燃“三带”分布规律及注氮参数优化

以大海则煤矿20101回采工作面为研究对象,通过束管监测采空区内的氧气浓度变化规律,对现场监测所得数据进行分析,划分出采空区自燃“三带”。同时对采空区建立数学模型和物理模型,进行自燃“三带”数值模拟,利用现场测试结果验证了模拟结果的准确性,并根据此模型进行注氮数值模拟,优化注氮参数。结果表明,进风侧距工作面0~16.01 m为散热带,16.01~94.28 m为氧化带,大于94.28 m为窒息带;回风侧距工作面距离0~5.07 m为散热带,5.07~61.82 m为氧化带,大于61.82 m为窒息带。注氮位置30 m处注氮量2880 m^(3)/h对20101综采工作面采空区的惰化效果较好,可满足工作面安全生产需要且更加具有经济效益。

15107面采空区注氮量数值模拟及工艺优化

15107工作面采空区存在漏风量较大、遗煤易发生自燃的问题,利用Fluent数值仿真软件,模拟不同注氮孔深度和不同注氮量对采空区自燃“三带”的影响,得出最优氮气注入深度为75 m、最佳氮气注入量为1900 m^(3)/h。通过现场监测,结果表明,使用非间隙氮气注入改进工艺,15107工作面进风巷及回风巷的CO浓度均小于24 ppm,有效降低了采空区遗煤自燃概率,防灭火效果好。

基于大数据的煤矿采空区注浆治理效果与安全评估

随着煤炭资源的不断开采,煤矿采空区引发的地表沉降问题日益严重,对地面建筑物的稳定性构成了重大威胁。注 浆技术作为一种有效的采空区治理手段,其治理效果及对建筑物安全性的提升至关重要。本文提出了一种基于大数据分析的煤矿 采空区建筑物注浆治理效果与安全性评估方法,以期对煤矿采空区建筑物注浆治理的效果和安全性进行更为准确的评估,为相 关领域的研究和工程实践提供理论支持和实际指导。

市政道路煤矿采空区注浆充填治理技术及其应用的研究

文章旨在论述城市化过程中市政道路建设对煤矿采空区治理所带来的挑战,对于注浆充填技术原理,方法以及应用效果展开了深入剖析。通过实例分析,证明注浆充填技术处理采空区效果显著,对市政道路建设具有理论依据与实践指导作用。另外,文章对注浆材料性能优化,注浆工艺改进及智能化监测与控制系统等方面未来的发展方向进行了展望,以促进注浆充填技术进一步发展,不断优化市政道路施工。

浅析煤矿采空区场地的注浆治理工艺

随着经济快速增长,工程建设用地的紧张程度日益加剧,煤矿采空区的建筑工程发展速度相对较快。然而,由于采空区实际承载能力较弱、地基稳定性差以及易于形变,采空区建筑工程应用受到限制。结合对煤矿采空区地基加固治理的经验,注浆技术因其多重优势被广泛采用,但是整个施工过程复杂烦琐,质量控制难度较大,需要积极掌握技术关键点,采取有效措施保证施工质量。

基于模糊DEMATEL-ISM的高铁采空区地基注浆治理影响因素研究

高速铁路下伏采空区地基注浆治理的有效性是高速列车安全运行的关键。针对采空区的复杂性、注浆工程的隐蔽性及注浆效果难控制等问题,根据国家及地方规范文件、期刊文献和实证研究成果等3方面的基础资料,结合问卷调查和专家访谈方式构建了高速铁路采空区地基注浆治理影响因素体系。通过模糊DEMATEL方法研究影响因素之间的关联强度并识别关键因素,进一步基于ISM方法分析影响因素间的相互作用关系,建立层次结构模型。研究表明:注浆材料及性能是高铁采空区地基注浆治理的主要影响因素,对注浆效果作用程度最大;岩体基本质量和注浆材料及性能对注浆效果产生直接影响;开采方式、开采深度和煤层倾角等是注浆治理的深层因素;重复采动是影响注浆治理的最根本和最关键的因素。

综采工作面采空区注氮防灭火技术应用

为防止8114工作面回采期间采空区发生遗煤自燃,对采空区采取注氮防灭火技术。通过分析注氮原理以及注氮施工工艺,确定注氮口布置在滞后工作面50 m处,注氮流量为2000 m^(3)/h。结果表明:8114工作面采空区采取注氮防灭火技术后,CO浓度控制在0.0017%以下,后期回采过程中未出现采空区遗煤自燃现象,采空区注氮取得了有效的防灭火效果。

马兰矿18508工作面采空区防灭火技术研究与应用

矿井火灾主要集中在回采工作面采空区,特别是采空区内有遗煤时,易导致自然发火事故。马兰矿为解决18508综采工作面回采期间回风上隅角CO浓度超限的问题,在分析导致CO浓度过高的原因基础上,设计提出综合注氮降低漏风以及调整过断层方法等技术,并采用JSG5自然发火束管监测系统对采空区遗煤自燃发火进行动态精准监测。实践效果良好,采空区内O2浓度降低至4.3%以内,CO浓度降至8×10^(-5);同时采面保持较快推进速度,在后续过断层间,采面回风隅角未能监测到CO,取得较好的采空区防灭火效果。

复杂老采空区注浆治理充填效果评价研究

受煤矿老采空区影响的高层建筑场地,多方法开采陡倾煤层形成老采空区,场地地面沉陷区积水,下伏采空区处于充水状态,采空区经注浆充填法治理,充填效果直接决定采空区地基是否“活化”,影响场地的稳定性从而决定工程的整体质量和安全性耐久性,以采空区注浆治理充填效果评价为研究对象,通过场压浆系数比对分析进行评价研究,对于同类复杂采空区有必要考虑进行多次补充注浆,为类似项目提供了很好的借鉴。

Y形通风采空区注氮防灭火的数值模拟

基于非均质漏风渗流方程、气体(瓦斯、氧、CO)渗流-扩散方程和多孔介质渗流综合传热方程,建立了开采区注氮采空区自燃防灭火非定常数值模型.用迎风格式有限元方法联立求解,通过计算机程序(G3)对Y形通风采空区注氮问题进行了数值模拟.描绘了Y形通风注氮采空区的漏风流态和瓦斯、氧、CO等气体浓度以及温度的分布状态及其变化过程;以图形方式给出了各量的区域分布解,分析了Y形通风采空区在注氮条件下特有的规律;给出了注氮与工作面推进的合理配比关系.在进风侧向采空区注氮,对于防止Y形通风采空区自燃效果明显.

综采面动态注氮作用下采空区“三带”分布及防灭火技术研究

刘庄矿171101工作面邻近停产线,为防止遗煤自燃,采用动态注氮方式向采空区注氮。为了确定停采后注氮口和灌浆口的合理位置,利用热电偶和束管对采空区内一定范围内气体和温度进行实测,根据温度、CO、CO2分布规律并结合MIN-MAX方法综合划分出采空区"三带"范围。实践证明,以该方法确定的注氮口和灌浆口的位置能够更好地抑制遗煤的自燃,为其他类似停采线附近防灭火提供了参考价值。

综采放顶煤采空区注氮防灭火模拟试验研究

采用物理模拟试验研究了综采放顶煤采空区注氮防灭火的适用性．综采放顶煤采空区注氮模型的相似性分析表明，在保证采空区流体动力相似的条件下，即可满足采空区注氮模拟条件．模拟结果表明，对２００ｍ长的综放面采空区注氮难以取得有效的惰化效果．现场观测表明，无煤柱开采的综放面，邻近采空区的漏风及自燃发火危险更大，应在漏风源处注氮，并配合堵漏和均压措施，彻底惰化漏风源．

CFD模型下采空区瓦斯抽采与注氮防灭火设计

为寻求针对高瓦斯易自燃煤层的最佳注氮防灭火设计方案,以某矿综采面为原型,开发带有抽采孔的计算流体力学(CFD)模型。采用基于截断温度的稳态模拟方法,得出采场气体运移及分布的基本形态。在此基础上,分别模拟并分析不同抽采方式、抽采位置、抽采流量与注氮条件等因素对自燃危险区域分布的影响。结果表明:抽采方案的选择会直接影响采空区内部流场的形态,进而改变自燃危险区的分布。在相同注氮流量下,采空区深部注氮比浅部注氮能够达到更好的惰化效果,将自燃危险区域整体向前压缩。立体抽采时,应合理布置钻孔间距,以避免漏风通道相互贯通,配合采用注氮惰化缩减氧化自燃带范围,在实现瓦斯抽采最大化的同时防治遗煤自燃。