CO emission in the air return corner of the working face in shallow burial mining areas

In shallow burial mining areas, abnormal CO emission and the spontaneous combustion of coal are great threats to safety production at a fully-mechanised working face. In order to prevent the CO concentration in the air return corner from exceeding the critical limit, the paper studied the CO emission regularity and characteristics through theoretical analysis, experimental research and field observation. The results show that the main sources of CO emission were the spontaneous combustion of coal in the goaf and the exhaust emissions coming from underground motorised vehicles. The effect factors of CO emission were also investigated, such as seasonal climate changes, the advancing distance and advancing speed of the working face, the number of underground motorised vehicles and some other factors. In addition to these basic analyses, the influence mechanism of each influence factor was also summarised theoretically. Finally, this study researched the distribution and change law of CO concentration in the fully-mechanised working face in two aspects: controlling the change of monitoring points and time respectively. The research results provide a theoretical basis for preventing the CO concentration from exceeding the critical limit in the air return corner and reducing the possibility of spontaneous combustion of coal. Additionally, the results also provide important theoretical and practical guidelines for protecting miners' health in modern mines featuring high production and high efficiency all over the world.

均压通风解决工作面回风隅角低氧问题的研究

为了有效解决海湾煤矿3^(#)井2203工作面回风隅角低氧问题,利用均压通风提高2203工作面与上部采空区和邻近采空区之间的压差,改变采空区漏风流场,当带式输送机穿过调节风门时,通过适当漏风来代替过渡封堵。结果表明,启用均压系统后,回风隅角处O_(2)浓度从14.8%升高至19.8%,并一直保持在19.8%左右;回风流中O_(2)浓度从18.6%升高至20.2%,并一直保持在20.2%左右;回风顺槽内压力高于上部采空区30 Pa;通过调节风门处漏风量为4.2 m^(3)/s,工作面通风量为35.0 m^(3)/s。通过均压系统的应用,成功解决了回风隅角低氧问题。

大直径钻孔在采空区瓦斯抽采中的应用分析

为解决3306综放工作面通过联络巷埋管抽采采空区瓦斯存在的成本高、治理量大等问题,提出将大直径钻孔应用到采空区瓦斯治理中。具体在3306措施巷按照30 m间隔布置Φ650 mm的大直径钻孔,并在钻孔进入到采空区后方5~35 m范围内进行低负压、大流量抽采。现场应用后,大直径钻孔瓦斯抽采浓度稳定在2.3%~3.8%、瓦斯抽采纯量稳定在4.9~6.5 m3/min,采面回风隅角瓦斯浓度控制在0.2%~0.6%,回风隅角瓦斯浓度在安全范围内,表明现场使用的大直径钻孔采空区瓦斯治理取得较好效果。

引射器治理工作面隅角低氧的研究与应用

矿井工作面正常回采时隅角容易产生低氧现象,会导致工作人员作业期间呼吸困难等问题。通过现场测试,回风隅角的氧气浓度为15.5%~17.5%,且随地表气温的升高而降低。为此,提出了基于引射原理的工作面隅角低氧防治技术,并将技术与现场应用相结合。结果表明,引射风流对工作面回风隅角低氧环境改善效果良好,引射风流方向与回风巷呈一定夹角设置时,改善效果最佳;此位置条件下引射风速8 m/s便可有效消除回风隅角低氧现象,使整体氧气浓度保持在19%以上。根据以上研究结果,结合陕北某矿112207工作面实际情况,进行了引射器现场应用与效果检验。在设备正常运行7 d后,工作面回风隅角氧气浓度维持在18.5%以上,治理效果显著。

回风隅角低氧对光干涉甲烷检测仪的影响及校正方法研究

针对回采工作面回风隅角多种甲烷检测设备检测结果不一致的问题,分别从设备本身和氧气浓度等方面进行实验室和现场研究。结果表明,便携式甲烷检测仪和在线式甲烷检测仪测定数据结果一致,不受氧气浓度变化的影响;随着氧气浓度的降低,光干涉甲烷检测仪显示的甲烷浓度值呈不断升高趋势。根据实验室数据,得到了光干涉甲烷检测仪在低氧时的校正公式,并对校正公式在现场进行了验证;分析了金达煤业煤层赋存和采动情况,得到回风隅角氧气浓度降低的原因,即10号煤层工作面回风隅角受本煤层及邻近层采空区回风、采空区遗煤自燃和注氮气防灭火措施的综合影响。据此,提出了加强回风隅角通风管理和光干涉甲烷检测仪读数校正等措施,降低氧气浓度对光干涉甲烷检测仪的测量影响,从而为解决此类问题、提高工作面瓦斯安全监测提供借鉴。

采煤工作面回风隅角瓦斯积聚治理技术研究

煤矿安全生产存在较为严重的安全隐患,即采煤工作面回风隅角瓦斯的积聚和超限,因此,煤矿企业需要加强对采煤工作面回风隅角的管理。分析了回风隅角的瓦斯来源及积聚原因,并提出了一系列瓦斯治理措施,以期解决回风隅角瓦斯积聚问题,避免其超限,从而影响煤矿的安全性。

高阳煤矿综采工作面回风隅角低氧综合治理技术

针对22104综采工作面回风隅角低氧问题,提出采用以均压通风为核心的采面回风隅角低氧治理技术,同时辅助使用压引风器、导风帘、气幕装置等减少回风隅角漏风、增大回风隅角空气量。现场应用后,22104综采工作面漏风量大、回风隅角低氧问题得以较好解决,回风隅角氧气体积分数稳定在20%左右,取得了较好的效果。

顶板定向长钻孔层位设计及瓦斯抽采效果分析

针对双柳煤矿32(3)15工作面回采期间采空区内及顶板裂隙瓦斯涌出量大的问题,采用煤层顶板定向长钻孔抽采采空区顶板裂隙带瓦斯及采空区瓦斯,充分发挥定向长钻孔钻进精度高、钻进距离长的优势,提高瓦斯抽采效果。结合32(3)15工作面现场情况确定钻孔合理布置位置,并制定钻孔钻进技术方案。新方案现场应用后,定向长钻孔瓦斯抽采浓度、纯量分别稳定在为18%、3.2~4.9 m^(3)/min,回风隅角位置瓦斯浓度降至0.4%,瓦斯治理效果显著。

中倾斜自燃煤层置入式注浆防灭火研究

为了有效防治中倾斜煤层采空区自燃灾害,利用置入式注浆防灭火技术,在工作面后方平行于工作面布置注浆花管,注浆花管覆盖采空区中上部2/3的区域,在采空区回风侧迈步式布置注浆支管,通过注浆花管在工作面后方30~50 m范围内注浆,注浆支管在工作面后方45~65 m范围内靠近回风侧附近注浆。结果表明,在应用置入式注浆前,1401工作面回风隅角处CO体积分数平均为16.7×10^(-6),应用置入式注浆后,回风隅角处CO体积分数平均为6.5×10^(-6),降低至应用前的38.9%,应用置入式注浆防灭火技术可有效防治采空区自燃灾害。

跨工作面采空区瓦斯抽采技术研究

Y型通风连续回采工作面采用沿空留巷技术提高煤炭采出率,随着工作面回采,采空区会扩大、连通,回风隅角和挡矸架内风流不畅,瓦斯不仅容易积聚,还很难稀释吹散,导致超限报警频繁。目前针对回风隅角和挡矸架内瓦斯积聚问题的解决方案,无法实现对采空区的持续抽采,且抽采能力较为分散,难以保证治理效果。针对Y型通风连续回采工作面采空区瓦斯治理难题,以东峰煤矿3202工作面为工程背景,提出一种跨工作面采空区瓦斯抽采技术。在相邻工作面的回风巷内施工定向长钻孔至采空区顶板断裂带,定向长钻孔抽采管路在工作面回采后无需撤管,可持续抽采采空区瓦斯,最大限度降低采空区及其顶板断裂带瓦斯存量,形成跨工作面,对采空区瓦斯进行抽采,减少了相邻采空区积聚瓦斯,有效防止顶板大面积垮落时采空区瓦斯突然扇出带来的瓦斯灾害。试验结果表明:跨工作面钻孔距离巷道顶板30~40 m,跨工作面定向长钻孔终孔位置在水平方向上距轨道巷20~40 m时抽采效果理想;施工定向长钻孔至采空区顶板断裂带,持续抽采采空区瓦斯,挡矸架内的瓦斯体积分数由0.67%降至0.22%,回风流瓦斯体积分数由0.47%降至0.18%,回采期间3202工作面瓦斯体积分数保持在0.6%以下。跨工作面采空区瓦斯抽采技术为采空区的瓦斯抽采方式提供了新思路。

基于极近距离煤层综放工作面回风隅角瓦斯治理研究

针对极近距离煤层群开采过程中,覆岩裂隙发育、瓦斯运移复杂、回风隅角瓦斯易超限等问题,本文以某煤矿EIN 56-5综放工作面回风隅角瓦斯超限案例为研究背景,采用理论分析、数值模拟及现场实践的方法,分析了瓦斯超限影响因素,模拟分析了工作面覆岩破坏过程及应力分布,提出了“分阶段、差异化”的瓦斯治理思路,并在EIN 56-5综放工作面实践应用。研究结果表明:EIN 56-5工作面回风隅角瓦斯超限是由上覆坚硬顶板、瓦斯抽采措施不合理等多种因素耦合造成的;工作面垮落带最大高度为8.95 m,裂隙带最大高度为20.33 m;工作面后方自燃三带范围分别为:0~25 m为散热带、25~70 m为升温氧化带、70 m以内为窒息带;通过合理的瓦斯抽采措施实施,瓦斯抽采率达到77%,回风隅角及回风巷未发生瓦斯超限,进而确保了工作面的安全回采。

浅埋近距离煤层群综放工作面回风隅角低氧治理技术

针对浅埋近距离煤层群开采过程中经常会出现的上隅角现象防治难题,以陕北小保当煤矿112207工作面为研究对象,提出了基于引射原理的工作面低氧防治技术并利用数值模拟软件,对不同引射风流条件下工作面风速及氧浓度变化规律进行分析。模拟结果表明:引射风流对工作面回风隅角低氧环境改善效果良好,引射风流方向与回风巷倾斜设置时,效果最佳。此位置条件下引射风速8 m/s便可有效消除回风隅角低氧现象,使整体氧浓度保持在19%以上。最后,通过现场试验对数值模拟结果进行了验证,检验了所提出的基于风流引射技术的回风隅角低氧方法的有效性。研究成果能够对工作面回风隅角低氧防治工作提供一定的指导。

高位定向长钻孔在综采工作面裂隙瓦斯抽采中应用

针对综采工作面回采后采空区顶板裂隙中瓦斯集聚、容易导致回风隅角瓦斯超限问题,提出采用高位定向长钻孔对裂隙瓦斯进行抽采。依据30902综采工作面现场情况,通过理论计算以及瓦斯抽采经验,确定高位钻孔合理层位为9#煤层顶板20~26 m,水平方向上与回风巷间距为10~22 m;对高位定向长钻孔施工方案进行设计。现场应用后,高位定向长钻孔瓦斯抽采纯量、接抽时间较常规高位钻孔分别增加约3.72倍、4.15倍,通过裂隙瓦斯高效抽采可显著降低回风隅角瓦斯浓度,接抽期间回风隅角瓦斯浓度控制在0.56%以内,实现了裂隙瓦斯高效抽采,可为采面煤炭安全高效回采创造良好条件。

7m大采高综采工作面低氧抽放技术研究与应用

大柳塔煤矿开采的52号煤层在“U”型负压通风的作用下,综采工作面在回采期间回风隅角、机尾安全出口、工作面出现不同程度的低氧现象。为从源头上进行治理,以52506工作面为例,对工作面低氧原因进行了分析,在其回采过程中在隅角处安设了负压抽放管路,改变回风隅角气体流向,均衡回风隅角和采空区之间压差,将原本涌出的有害气体直接抽排掉,从而在一定程度上减缓或抑制采空区内有毒有害气体的涌出,以达到预防低氧的目的,有效解决了低氧隐蔽致灾问题,保证了工作面安全回采。

综采工作面回风隅角瓦斯综合治理方案及效果

为保证工作面回风隅角瓦斯抽采效果,通过对3604综采工作面回风隅角实施瓦斯综合治理方案,采用顺层钻孔施工、高位钻孔和高位钻场施工钻孔对采空区瓦斯预抽采的综合方案进行采空区瓦斯治理,并根据情况对回风隅角埋管深度和埋管方式的优化调整,抽采浓度始终维持在3%~7%之间,指标相对稳定。

榆家梁煤矿工作面回风隅角CO防治措施研究

针对榆家梁煤矿52号煤层工作面回风隅角出现CO超限及低氧情况,从煤层原生赋存CO、常温氧化生成的CO、工作面回采产出CO和井下胶轮车尾气4个方面进行了回风隅角CO气体来源测试分析。根据现场和实验测试结果,从控制CO气体产生、防止CO气体积聚、加强气体监测及加强个体防护等方面制定了针对性的防治措施,有效保障了矿井52号煤层工作面的安全生产。

薄煤层沿空留巷瓦斯分布规律及控制技术研究

为研究薄煤层沿空留巷瓦斯分布规律及控制技术,以永明煤矿3116工作面为研究对象建立数值模型,模拟得出永明煤矿3116工作面瓦斯浓度分布基本符合规律,回风巷瓦斯浓度未超限。为防止永明煤矿3121工作面可能会出现的气压变化以及回风隅角瓦斯异常涌出的情况,提出了采用合理控风、减少留巷段滞后距离以及回风隅角瓦斯抽放相结合的技术手段来控制隅角瓦斯浓度。

CO低负压引排系统水环真空泵设计研究

大南湖一矿利用CO引排系统治理回风隅角CO超限,为达到CO治理效果的同时,避免采空区自然发火,引排系统水环真空泵的设计尤为关键。以煤矿瓦斯抽采工程设计标准为参考,现场进行试验调整,确定合理的CO引排系统管路及水环真空泵相关参数。根据设计计算,CO低负压引排系统管路采用Φ610 mm×5000mm型螺旋焊接钢管,引排泵采用2台型号2BEC72型水环真空泵,抽气量大于515.6m^(3)/min。

低变质煤层工作面CO负压引排可行性研究

为了解决低变质煤层工作面回风隅角CO超限问题,在大南湖一矿利用引排风机进行了回风隅角CO负压引排可行性验证试验。试验证明抽放治理CO超限是可行的,据此设计了大南湖一矿负压引排系统,并提出了回风隅角CO负压引排无分支插管引排和多分支插管引排两种引排方法。经现场应用,回风隅角CO浓度由1.2×10^(-4)以上降至2.4×10^(-5)以下。

大阳煤矿高位定向水平长钻孔瓦斯抽采技术应用实践

为解决大阳煤矿3307工作面回采过程中回风流内和上隅角周围的瓦斯浓度超限问题,采用高位定向水平长钻孔对工作面采空区冒落带、裂隙带发育高度范围内的瓦斯进行了精准抽采。以3307工作面回风顺槽8号钻场3个高位定向水平长钻孔为例,对高位定向水平长钻孔瓦斯抽采效果进行了分析,工作面靠近8号钻场期间回风流瓦斯体积分数由0.45%下降至0.28%、上隅角瓦斯体积分数由0.51%下降至0.32%。