切顶沿空留巷U+L型通风采场煤自燃风险判定研究

为探究切顶沿空留巷首采面U+L型通风采空区煤自燃危险性,以蒙西棋盘井煤矿东区9-1#层11101工作面为工程背景开展研究。通过封闭耗氧实验,测定得出煤样的耗氧能力弱、不同氧体积分数下煤样的耗氧速度慢、窒熄氧气体积分数(煤耗氧临界值)为15%。通过现场实测确定切顶沿空留巷和工作面的两端压差和漏风分布,现场埋管实测得到回风侧的氧分布数据,搭建了切顶沿空留巷采场相似模拟实验台,得到采场的漏风移动规律。运用CFD仿真探究了切顶沿空留巷采空区的漏风与自燃氧化分布特征,得到采空区可能具有自燃危险的3个区域分别位于开切眼附近、靠近沿空留巷的5~10 m内和工作面后方。提出在尾巷注氮和沿空留巷边界注浆堵漏防灭火措施条件下,可将U+L型通风采空区自燃模式转化为U型通风采空区自燃模式的危险性判定,得到棋盘井矿采空区自燃氧化带的最大宽度为80 m,最低安全推进速度1.2 m/d,无自燃风险,为工程防灭火做出指导。

“U+L”型通风系统条件下采空区三维流场实验研究

基于采空区三维流场模拟实验台,进行了U型和"U+L"型通风系统模拟实验研究。通过改变进回风压力差及尾巷联络巷与工作面的距离,分析不同参数下的采空区压力场和瓦斯浓度场的分布规律。实验结果表明:采空区漏风强度与进回风压差有一定关联;高瓦斯区主要集中在偏向回风侧的压实区内,其位置及范围随通风参数的改变而变化,在现场可对此区域进行重点抽采;缩短尾巷联络巷距工作面步距,可在一定程度上控制采空区内高瓦斯区域的范围。

U+L型通风采空区瓦斯运移数值模拟与实验研究

为获取U+L型通风综采采空区瓦斯运移规律,依据渗流理论和质量守恒定律,建立了综采采空区瓦斯运移方程;以淮南矿区1111综采工作面为研究对象,采用FLUENT软件对采空区瓦斯运移规律进行了三维数值模拟研究,并采用相似材料实验方法对数值模拟的可靠性进行了验证;从数值模拟和实验结果对比分析来看:采用FLUENT数值模拟方法研究采空区瓦斯运移规律是合理、可行的,与相似实验结果相一致;U+L型通风方式下,采空区在走向、倾向和竖直方向上瓦斯分布具有一定规律性;与U型通风方式相比较,U+L型通风通过增加尾巷抽排瓦斯的方式,可明显降低工作面和上隅角瓦斯浓度,以确保矿井安全生产。

U型和U＋L型通风采空区流场数值模拟研究

利用Fluent软件,对U型和U+L型通风下的采空区流场进行了数值模拟,对比分析了两种通风方式下的采空区瓦斯浓度分布规律和采空区自燃危险区分布情况。结果表明:U+L型通风较U型通风采空区内瓦斯浓度整体降低;采空区瓦斯爆炸范围往采空区深部移动,但是瓦斯爆炸区域宽度变小。沿采空区走向方向,两种通风方式下的采空区中部瓦斯浓度上升较快。U+L型通风较U型通风采空区内自燃危险区域往采空区深部移动,并且采空区自燃危险区域的宽度也明显增加。

“U+L”型通风综采工作面采空区漏风特性研究

为了掌握"U+L"型通风综采工作面采空区的漏风规律,以某矿综采工作面为试验地点,先采用Fluent软件对综采工作面采空区的漏风流场进行了数值模拟,后结合数值模拟结果制定了综采工作面示踪气体SF6的测漏风技术方案,并现场实测了"U+L"型综采工作面采空区的漏风风流分布特征。数值模拟结果与现场实测结果十分吻合。结果表明:1)"U+L"型综采工作面全程向采空区漏风,漏风汇至滞后联络巷后经专用排瓦斯巷排出;2)"U+L"型综采工作面漏风量随联络巷距离工作面距离增大而逐渐降低;3)"U+L"型综采工作面漏风量沿工作面倾向方向(从进风至回风)呈逐渐减少趋势。

U+L形与双U形通风瓦斯分布数值模拟对比研究

通过对永红煤矿工作面U+L形通风和双U形通风的介绍,应用Fluent软件模拟了这2种通风的瓦斯分布。结果表明,双U形比U+L形风排瓦斯能力更强,上隅角瓦斯和尾巷浓度处于安全范围之内,且安全系数高;其具有更高的抗灾能力和安全性能,保证通风系统安全可靠运行。

易自燃工作面“U+L”形通风系统氧化带宽度影响因素分析

为了使工作面"U+L"形通风系统能够高效应用,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对工作面"U+L"形通风系统高效应用的衡量原则及不同供风量条件下联络巷距工作面距离与采空区氧化带宽度的关系进行了研究。结果表明:随联络巷距工作面距离增加,采空区氧化带宽度先减小后增大,这一现象与传统观点恰好相反,通过理论分析给出了二者的完整关系曲线及形成原因;工作面供风量与采空区氧化带宽度近似满足指数函数关系,且风量越大这种关系越明显;当联络巷距工作面距离大于30 m时,距离越大,工作面供风量的变化对采空区氧化带宽度的影响越明显;当联络巷距工作面20 m时,风量增加对氧化带宽度变化的影响最弱。假设采空区允许的最高氧化带宽度为50 m,工作面供风量为3000 m^(3)/min及4000 m^(3)/min时,在不采取措施的条件下采空区遗煤容易发生自燃;当工作面供风量为1000m^(3)/min及2000 m^(3)/min时,联络巷的间距不能大于43 m和30 m。

回采工作面U+L型通风系统高效应用方案研究

为了使工作面U+L型通风系统能够高效应用,采用理论分析方法,从回风巷瓦斯浓度、采空区煤炭自燃、通风系统管理及经济合理性4个方面对工作面U+L型通风系统高效应用的判定方法进行了分析;构建了U+L型通风系统模拟模型,应用数值模拟方法对工作面供风量分别为1000、2000、3000、4000 m^(3)/min条件下的联络巷至工作面距离与工作面上隅角瓦斯浓度的关系进行了分析,对联络巷处于不同位置时工作面供风量与氧化带宽度的关系进行了研究。研究结果表明:联络巷至工作面距离与工作面上隅角瓦斯浓度近似满足指数函数关系,且风量越低这种关系越明显;以1%作为上隅角瓦斯体积分数超限标准,当工作面供风量为1000、2000、3000 m^(3)/min时,联络巷间距分别不能大于11、34、50 m;当工作面供风量为4000 m^(3)/min时,无论联络巷处于何处上隅角瓦斯体积分数均不超限。工作面供风量与上隅角瓦斯体积分数近似满足负指数函数关系,且联络巷至工作面距离越大这种关系越明显;当联络巷间距为10、20、30、40、50 m时,工作面的供风量分别不得低于1000、1500、1800、2400、3000 m^(3)/min。工作面供风量与采空区氧化带宽度近似满足指数函数关系,且联络巷至工作面距离越大,这种关系越明显;以50 m作为采空区允许的最高氧化带宽度,当联络巷间距设定为40、30、20、10 m时,工作面供风量不应大于1200、1900、2200、2000 m^(3)/min。最后,以采空区氧化带最大宽度为50 m、工作面上隅角最高允许瓦斯体积分数为1%为标准,提出了2套联络巷高效排放瓦斯的技术方案:①当工作面供风量为1000、2000 m^(3)/min时,联络巷的间距不能大于11、34 m;当工作面供风量为3000、4000 m^(3)/min时,联络巷易引起采空区遗煤自燃。②当联络巷间距设定为10、20、30 m时,工作面供风量应1000~2000、1500~2200、1800~1900 m^(3)/min。

L+U形节流槽过流面积分析与计算

基于Fluent软件平台,根据L+U形槽的三维结构特征及内部流场特征,提出一种L+U形槽过流面积的计算方法,推导了L+U形槽过流面积的计算公式,绘制出理论计算及流场仿真计算的L+U形槽过流面积曲线并进行了比较。

U+L型通风工作面采空区自燃三带分布规律研究

突出矿井自燃煤层采用U+L型通风方式的采煤工作面,将会使采空区自燃三带重新分布,通过采用数学模型解算、取气分析等综合技术,可以准确地划分出采空区水平和垂直自燃三带的范围,指导工作面安全、科学地开展防灭火工作。

U+L型与U+I型综放工作面瓦斯排放效果对比分析研究

采用Fluent数值模拟软件,选择标准双方程模型进行数值模拟,研究U+L型、U+I型通风方式下综放采空区瓦斯浓度分布规律。从数值模拟的结果看:U+I型通风方式沿走向、倾向和竖直方向的采空区瓦斯浓度分布规律与U+L型通风方式基本一致,相比较于U+L型通风方式,U+I型通方式可更有效的降低工作面和上隅角瓦斯浓度,起到了很好的瓦斯治理效果。

“U+L”型通风工作面瓦斯抽采对采空区自燃危险区域影响研究

为了掌握"U+L"型通风工作面自燃危险区域分布情况,更好地协调工作面瓦斯抽采与防灭火工作,采用现场试验的方式对典型工作面进行试验研究。试验在工作面采空区回风侧每隔30 m设置1个束管取样口和1个测温装置,各测点随着工作面的推进,连续测试采空区气体成分及温度数据;通过调整瓦斯抽采方式,测试采空区自燃危险区域分布情况。结果表明:"U+L"型通风配合瓦斯抽采能很好地解决工作面瓦斯超限问题,但会造成严重的采空区漏风;通过取消不合理的瓦斯抽采手段,能够保证工作面瓦斯抽采满足安全生产要求的同时明显缩小采空区自燃危险区域,降低采空区自然发火危险。

U+L通风下采空区漏风规律及气体体积分数分布研究

针对酸刺沟煤矿U+L通风条件下漏风复杂且上隅角O2体积分数偏低、有害气体体积分数偏高的问题,通过现场试验及数值模拟,对采空区漏风规律及气体体积分数分布进行研究,并提出一种新式密闭封堵措施。结果表明:采空区联络巷密闭漏风导致相邻采空区有害气体通过密闭裂隙漏入回采工作面采空区,且受回采工作面遗煤氧化及原煤CO2解吸影响,回风隅角O2体积分数偏低,CO2和N2体积分数偏高;回风隅角O2体积分数与联络巷密闭距工作面距离成正比,CO2和N2体积分数与联络巷密闭距工作面距离成反比;采取密闭封堵措施后,上隅角CO2体积分数降到0.25%以下,O2体积分数提高到16%以上;现场试验及数值模拟得到的采空区“三带”范围基本一致,氧化带范围为7~110 m,确定采煤机割煤速度不得小于2.13 m/d。

“U+L”型通风超长工作面瓦斯与煤自燃复合灾害分布规律研究

针对"U+L"型通风超长工作面瓦斯与煤自燃复合灾害防治,以黄陵矿业公司205采煤工作面为例,模拟分析了采空区漏风规律、瓦斯浓度分布规律和氧浓度分布规律,通过束管监测验证了氧浓度分布。研究得出:进风侧采空区瓦斯和氧浓度场叠加形成的狭长"S"型区域和封闭联络巷是煤自燃诱发爆炸的重大风险区域,并提出相应防治建议。

工作面U与U+L型通风系统瓦斯风排能力研究

针对传统U型通风系统存在的回风巷上隅角瓦斯浓度偏高问题,本文首先分析了两种通风系统的结构和工作原理,然后分别利用FLUENT软件模拟了两种通风结构下的流场分布及瓦斯浓度分布情况,结果表明U+L型系统可显著降低回风巷上隅角的瓦斯浓度,其"一进两回"式通风结构更利于工作面的通风,但在井下通风系统选择过程中,还应从维护成本等角度考虑,选用适宜的瓦斯排除方式。

关于采煤工作面U+L型通风方式的探索与实践

介绍了庙湾煤矿14208工作面应用U+L型通风方式治理工作面上隅角瓦斯的经验,为处理回采工作面上隅角瓦斯问题提供了一种较好的方法。

U型和Y型通风方式下工作面流场特征及瓦斯浓度分布规律探究

保证采煤工作面的安全通风是矿井安全生产的重要保障。不同通风类型下工作面流场形态和瓦斯浓度分布特性不同,为探究采煤工作面不同通风类型下瓦斯浓度分布及流场分布特征,以U型和Y型通风方式为例,运用COMSOL数值分析软件,建立了工作面和采空区瓦斯流动的物理模型,并对两种通风类型下的工作面和采空区流场分布和瓦斯浓度分布规律进行了模拟研究。结果表明:在U型通风条件下,工作面有三个瓦斯易产生积聚的地点,瓦斯浓度达到了1.25%,而Y型通风条件下只存在一个,瓦斯浓度1.20%~1.25%之间;在采空区瓦斯浓度分布方面,U型通风条件下不管是瓦斯积聚区域面积还是瓦斯浓度均大于Y型通风条件;两种通风类型下,流场在工作面都经历的复杂到简单再到复杂的转换过程,Y型通风较于U型通风,采空区瓦斯浓度整体降低,并且在Y型通风条件下,采空区上隅角的流场情况发生改变,可有效解决U型通风条件下,上隅角瓦斯积聚的问题。

“U+L”型通风方式在高瓦斯综放工作面的应用

在综采放顶煤工作面采用"U+L"型通风方式,取得了显著的效果,解决了综放工作面上隅角和回风流瓦斯超限问题,保证高产高效工作面效能的发挥,取得了可观的经济效益和社会安全效益。

U+L型通风系统采空区瓦斯运移研究

为对U+L型通风系统下瓦斯富集区域进行确定,以开元煤矿205综采面为实际工程背景,运用Fluent对U+L型通风方式中采空区顶板垂向高度变化情况下、工作面推进采空区范围变化情况下及沿工作面宽度方向距离变化情况下的瓦斯浓度变化规律进行了模拟研究,得到了U+L型通风系统下的瓦斯分布运移规律。

综放工作面“U+L”型通风瓦斯运移规律研究

以山西沈家峁煤矿10101工作面为背景,通过理论分析和现场实际,系统分析了10101综放工作面瓦斯涌出来源、流动特性及其影响因素,对综放工作面"U+L"型通风瓦斯运移规律进行研究。研究结果表明:在综采放顶工作面采用"U+L"型通风方式,取得了显著的效果,解决了综放工作面上隅角和回风流瓦斯超限问题,保证高产高效工作面效能的发挥,取得了可观的经济效益和社会安全效益。