采掘交替工作面通风系统的优化及模拟网络解算

为解决随着工作面深入和采掘工作面数量增加所导致的通风量与需风量不相符的问题,在对煤矿通风阻力测定的基础上分析当前通风系统所面临的的实际问题,并结合现场条件提出了8套优化方案;而后基于通风系统优化网络解算模块对不同优化方案的效果进行模拟分析,得出了在通风容易和困难时期对应的改造方案。

雄山矿15^(#)煤层工作面煤柱留设宽度模拟分析

雄山煤矿长期存在生产接替紧张、煤炭资源采出率低的难题;留设小煤柱开采是提高煤炭回收率、实现资源绿色开采有效途径之一;依据15^(#)煤层工作面地质条件,理论计算小煤柱宽度合理范围在7.34~8.61,模拟分析煤柱留设合理宽度为10 m(±0.5 m);应用留设区段小煤柱技术后矿井获得了良好的经济效益。

半煤岩巷快掘工作面综合防尘系统设计与应用

为了解决半煤岩巷快掘工作面的粉尘污染问题,采用现场调研方法分析截割粉尘产生及运移规律,提出减尘、控尘、除尘和风流净化为主要内容的综合防尘技术方案,并设计开发了以截割滚筒高效喷雾装置、机载控除尘系统、巷道风流净化装置为主的综合防尘系统。现场应用表明,有人作业区域全尘、呼尘的降尘率分别达到90.1%、85.7%,顺槽中全尘、呼尘浓度分别下降到4.6 mg/m3、2.4 mg/m3,工作面的作业环境得到显著改善。

工作面与采空区漏风交换风量测算方法

针对工作面向采空区漏风问题,提出一种漏风量的测算新方法。分析采空区漏风的风量平衡原理,通过现场实测工作面风速分布,可得到漏风分布类型曲线(由于工作面断面积难于测准,直接计算漏风量误差大),为此,引入实测风速回归曲线的投射面积,作出S-v(x)图,在如采空区瓦斯涌出量、注氮流量和漏风量等外来风量已知的情况下,将外来风量与由外来风量导致的漏回风侧风速投射面积增量之比,得到单位风速投射面积上的漏风量权重Δ,根据漏风量权重Δ计算得到工作面与采空区之间的漏风交换风量。结合九道岭矿E1S6工作面的风速实测,计算得到,注氮量为25 m^3/min时漏风量面积权重为0.087 33 m,由此得到工作面漏出风量为65.5 m^3/min、漏回风量为90.6 m^3/min,该值约占工作面总通风量650 m^3/min的10%～15%,结果符合一般经验值范围。

综放采空区遗煤自燃的三维数值模拟研究

为了模拟研究综放采空区遗煤自燃过程,建立综放采空区遗煤自燃的三维数值模型,并给出相关参数的确定方法。以五龙矿3123综放面为例,进行综放采空区遗煤自燃过程的三维数值模拟研究。结果表明:综放采空区模拟得到的速度场、浓度场、"三带"划分及遗煤升温过程,与现场情况基本相符。综放采空区氧化带形态近似为一倒"7"字形,综放采空区高温区域可以有多处,并且高温点位于底板以上约0.8 m处。通过模拟分析,还得到综放采空区氧化带高度及遗煤升温时间与工作面供风量近似满足指数函数关系。当供风量较小时,氧化带宽度与供风量成正比;当供风量较大时,氧化带宽度不再随供风量发生变化。

应用能位测定法和SF_6示踪技术检测孤岛工作面小煤柱漏风状态

为防止和抑制小煤柱以及采空区煤炭自燃,应用能位测定法和SF6示踪技术研究了谢桥煤矿11煤1222(1)孤岛工作面小煤柱及相邻采空区的漏风状态。通过能位测定研究了谢桥煤矿11煤1222(1)工作面存在的可能漏风路径,在此基础上,利用SF6示踪技术确定了工作面采空区的漏风状况。测定结果表明:1222(1)回风巷段7 m宽小煤柱整体状态较好,漏风情况不明显,漏风主要由1222(1)工作面采空区流向1212(1)工作面采空区。该研究结果可为防止和抑制小煤柱及采空区煤炭自燃提供参考。

马兰矿12504工作面窄小煤柱稳定性研究

采用理论分析和数值模拟方法,分析了马兰矿12504工作面留设窄小煤柱、在12503工作面回采时的应力场、位移场、煤柱破坏区域、应力集中等情况,据此确定回采巷道及煤柱的稳定性状况。

回采工作面内风筒均匀供冷原理及工艺

为了防止采取降温措施后回采工作面内产生上下冷热分布不均问题(进出风口温差过大),提出回采工作面内风筒均匀供冷方式,即在工作面进风巷道内安设风机和降温系统末端散冷设备(空冷器或蒸发器),其后接一定长度的风筒,风筒上根据工作面长度等距开设出风口,在工作面内利用风筒及所开设的出风口均匀输送冷风.以此为基础,阐述了风筒均匀供冷基本原理和形式,并以某工作面为例对具体操作工艺进行了分析.可以缓解采取降温措施后工作面冷热分布不均的问题,又能够尽最大程度的不影响工作面正常生产,比较符合现场工程实际.

基于双示踪技术浅埋煤层采空区地表漏风规律研究

为研究浅埋煤层开采抽出式通风工作面上覆地表裂隙对采空区漏风的影响,以补连塔煤矿22310工作面采空区为研究对象,采用双元示踪技术,对该抽出式通风工作面采空区地表漏风规律进行动态试验研究。研究结果表明:该工作面采空区对应地表有效漏风走向范围为0~[123m,137m);在工作面倾向上,靠近采空区回风侧漏风大于进风侧;通过计算比较得到,越靠近工作面,采空区内漏风风速越大。该研究对类似工作面采空区漏风防治有一定的指导意义。

关于炮掘工作面按炸药量计算风量方法的探讨

通过对炮掘工作面按炸药量计算风量方法和过程的研究,对各种计算方法的渊源和实际使用中存在的问题进行了探讨,提出了各自的适用条件,有利于指导矿井的安全生产。

浅埋藏工作面漏风特征及堵漏效果检验

基于浅埋藏煤层采空区受地表裂隙诱导漏风的影响,从采空区煤自燃防治为出发点,以磁窑沟煤矿10-2号煤层10202工作面为研究对象,通过示踪气体,得到了浅埋藏工作面漏风特征。并通过堵漏技术措施前后漏风对比分析,验证了工作面堵漏效果。研究结果表明:进风巷至工作面倾向30m左右范围内为漏入段,倾向30m至回风侧为漏出段,且地表漏风通道存在;进风风流漏入采空区风量为161.2m3/min,地表漏出风量90m3/min;实施封堵措施后,进风风流漏入采空区降低到76.1m3/min,地表漏风降低到24m3/min。整体漏风量与堵漏技术实践前后降低了85.1m3/min,堵漏效果比较显著。通过对漏风及堵漏实践的分析,识别了工作面漏风特征及堵漏效果,对指导矿井的防灭火实践具有重要的现实意义。

下分层工作面煤自燃早期辨识与防治

难胶结人工顶板层状漏风诱发煤体自燃是下分层工作面巷道掘进及生产过程中防灭火难题。针对煤自燃初期气体产物量小易受风流稀释而难以检测的问题,在向下分层煤层顶板布置专用测试装置,监测煤体内部气体的温度和气体成分,判定煤自燃状态。研究结果表明,煤体内测点最高可检出175×10^(-6),巷道风流仍不能及时发现煤氧化气体产物;易自燃下分层煤体因二次氧化,自燃进程快,监测煤体内部气体能够实现煤自燃的早期辨识;煤层顶板冒落岩石胶结程度低,形成平面漏风是下分层煤体自燃的直接原因,通过向上分层采空区沿煤层走向注入高分子材料形成漏风封堵墙,有效控制了下分层煤体的自燃。

复采工作面瓦斯涌出随地表气压变化的相关性分析及对策

以西安矿为例,发现残复采工作面地表气压的突然下降造成井下回风流瓦斯涌出异常增大,且瓦斯异常涌出通常滞后于气压下降3~6 h左右。异常涌出的瓦斯浓度曲线分"极峰"、"波动""波动+极峰"3种类型。分析了地表气压影响井下复采工作面回风流瓦斯浓度的基本原理,认为巷道空气压力的绝对值影响煤孔隙壁上瓦斯的"解吸葑吸附"速度,巷道空气压力的相对变化引起的压力梯度影响煤孔隙和裂隙中瓦斯运移速度。结合实测数据,得出了初始地表气压条件下,残煤复采工作面回风瓦斯浓度随地表气压变化的量化方程。最后根据大气压降对复采面瓦斯涌出的影响原理,提出切断瓦斯向外涌出的通道和抵消大气压降这2种防治思路。

急倾斜特厚煤层综采工作面均压通风技术研究与应用

为了解决急倾斜特厚煤层水平分段浅部开采工作面存在漏风严重、隅角气体积聚、受自然风压影响较大、工作面氧气浓度过低等问题,以乌东煤矿+600水平45#煤层东翼综采工作面为工程背景,根据现场实测数据,提出了均压通风方案及监测方法,确保了工作面与采空区风压平衡。通过对采取均压通风前后回风隅角CH_(4)、CO、O_(2)浓度以及工作面漏风量进行现场实测,结果表明:均压通风系统在防止隅角气体积聚、工作面低氧、减少采空区漏风方面起到了较好作用;通过对均压区进行连续观测,均压系统的稳定性较好,对于矿井的安全生产具有重要意义。

高瓦斯综放工作面区段煤柱合理尺寸确定

为确定区段煤柱的合理尺寸,从保持煤柱稳定性所需宽度条件入手,建立煤柱两侧塑性破坏区理论计算公式。结合现场实测数据,提出留设煤柱宽度27、30、33 m 3种方案;利用FLAC3D数值软件分析了下区段工作面回采时煤柱及巷道的应力场及塑性变形特征。研究结果表明,当区段煤柱宽度为27 m时,煤柱两侧应力集中现象明显,塑性破坏深度包络帮锚杆全长且巷道边缘处于应力增高区,不利于巷道稳定;当煤柱宽度达到30、33 m时,巷道围岩情况明显改善。综合考虑3个"有利于"原则,确定常村矿2207工作面区段煤柱合理宽度为30 m。

多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统

煤矿井下同时开采多个采煤工作面,任一巷道分支风量调控变化会引起其余巷道分支风量变化,矿井内任一采煤工作面风量调控会影响该矿井其他采煤工作面风量发生改变,因此,有必要对多个采煤工作面风量进行智能调控。然而目前对采煤工作面风量智能调控的研究主要基于矿井风量自动调控算法或矿井风量调节设备,缺乏对多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统方面的研究。针对上述问题,提出了一种多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统设计方案。以部署在山西天地王坡煤业3308采煤工作面回风联络巷内的百叶式远程自动调节风窗为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法模拟调节风窗流场分布规律,利用Origin软件对调节风窗过风面积与风阻之间的非线性关系进行拟合,得出两者之间的函数关系,现场实测得到的调节风窗风阻与拟合计算得到的调节风窗风阻之间相对误差<6%。根据调节风窗过风面积与风阻之间的关系函数、多个采煤工作面风阻调节量联合解算方法开发了上位机解算软件,基于上位机解算软件、井下隔爆兼本安型控制分站、百叶式远程自动调节风窗构建了多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统。对3308采煤工作面和3203采煤工作面风量进行按需动态联动调控现场应用,表明工作面风量调控目标值与调控之后实际风量之间相对误差<7%,说明多个采煤工作面风量按需动态联动调控系统具有一定的使用效果。

综放工作面综合防灭火技术应用研究

针对王庄煤矿开采的8号煤层自然发火周期短,工作面回采期间采空区遗煤容易发生自燃问题,结合矿井生产实际情况,研究制定提高工作面高抽巷抽采能力减小采空区漏风量、采空区注浆、工作面上下隅角封堵、采空区喷洒阻化剂等综合防灭火措施,当工作面采空区出现煤炭自燃迹象时,利用地面固定制氮系统向工作面采空区注入氮气进行灭火,工作面回采结束后利用煤袋垒密闭墙对工作面采空区进行密闭。经现场应用评估结果表明,采取措施以后,能够有效降低采空区内CO浓度、抑制遗煤氧化自燃,保证工作面安全回采及矿井安全生产。

厚煤层综放工作面回风顺槽维护关键技术

概述了王家岭煤矿经过不断摸索和实践,对厚煤层综放工作面回风顺槽受相邻工作面采空区垮落和超前压力影响下巷道变形采取了补强锚索、单体+矿工钢支护、超前预注浆、超前拉架等一系列巷道维护综合治理关键技术,促使了回风巷道变形可控,满足要求、顶板安全,保证工作面正常回采。也为同等条件下巷道维护和安全管理提供了借鉴。

高山沟煤矿8305工作面均压通风技术实践

针对高山沟煤矿12号煤层303盘区8305工作面的实际情况,通过对工作面风量分析计算,选择一对旋轴流式局部通风机作为调压风机,在2303巷设置均压风门,5303回风平巷安装均压调节风门。工程实践表明,均压通风系统运行平稳,保证了工作面安全生产,并为本矿类似条件采面的开采提供有益借鉴。

庞庞塔矿煤柱综放工作面矿压显现规律研究

工作面回采后遗留下的大量残留煤柱回收以已成为大型矿井中后期保持矿井稳产、高产亟待解决的紧要问题,为掌握庞庞塔矿煤柱回收综放工作面的矿压显现规律,以一采区91M1煤柱综放工作面为背景进行矿压显现规律实测,通过分析计算等方法得到工作面周期来压规律、支架适应性等重要信息,研究成果对指导庞庞塔矿厚煤层煤柱工作面采场矿压控制意义重大,也为类似条件下煤柱工作面的安全顺利回采提供了参考实例。