基于移动坐标下“U”型与“U+I”型通风方式下采空区遗煤瓦斯涌出对比分析

利用CFD三维可视化数值模拟技术分别对"U"型与"U+I"型通风方式下采空区瓦斯运移进行了模拟计算,运用UDF接口建立了基于工作面移动坐标下的采空区遗煤瓦斯渗流计算模型与回采巷道内瓦斯弥散运移计算模型,定量对比研究了不同工作面推进速度和工作面配风量条件下2种通风方式下采空区瓦斯涌出的差异性,研究结果表明:"U"型通风方式下回风巷瓦斯浓度大小约为"U+I"型通风方式的2倍,随进风巷风速增大,"U+I"型通风方式和"U"型通风方式下回风巷瓦斯浓度均呈现减幅形式减小,随工作面推进速度增大,"U"型通风方式下回风巷瓦斯浓度呈减幅形式增大,而"U+I"型通风方式下回风巷瓦斯浓度呈现近似线性形式增大,相比于"U"型通风方式,"U+I"型通风方式下上隅角瓦斯浓度可降低25%~50%。     

偏Y型通风下采空区瓦斯涌出规律及超限治理研究

为了揭示偏Y型通风方式下采空区通风联络巷瓦斯超限机理及提高采空区通风联络巷埋管瓦斯超限治理效果,以晋煤集团寺河矿5301工作面为研究对象,结合回采工艺参数与瓦斯涌出实测参数,利用UDF二次开发程序接口建立偏Y型通风方式下采空区瓦斯流场计算模型,模拟研究了回采工作面的遗煤与上邻近层瓦斯源条件下采空区瓦斯流场分布特点,推导了以工作面配风量为自变量的上隅角瓦斯浓度和采空区通风联络巷瓦斯浓度预测计算公式,预测公式计算结果与实测结果误差小于5%,验证了预测公式计算结果的可靠性,并在采空区后方第2个通风联络巷采取埋管抽采采空区瓦斯措施后,采空区通风联络巷及上隅角瓦斯浓度的降低程度进行预测计算。预测结果表明:在保证工作面足够配风量条件下,采空区采取埋管抽采瓦斯措施后,通风联络巷瓦斯体积分数由3.23%降低至0.94%,能够有效解决偏Y型通风方式下采空区通风联络巷瓦斯超限难题。     

Y型通风方式下采场瓦斯运移规律的数值模拟研究及瓦斯治理分析

针对综放工作面开采Y型通风系统,建立了Y型通风采空区流场模拟的计算流体力学模型。通过数值模拟,系统研究了Y型通风采空区流场和瓦斯运移规律,对比分析了Y型通风和U型通风条件下的采空区流场及瓦斯运移特征,并与现场的实测数据进行了比较。研究表明,采用Y型通风方式可有效地减少采空区向上隅角的集中漏风,从而可有效解决U型通风中上隅角瓦斯浓度超限、回风巷和采空区瓦斯浓度较高的问题,为综放工作面安全生产提供保障。     

“U+I”型通风形式下综放工作面采空区遗煤及支架上方煤壁瓦斯放散与运移规律研究

为了揭示"U+I"型通风形式下综放工作面采空区遗煤及支架上方煤壁瓦斯放散与运移规律,以王坡煤矿3205综放工作面为现场背景,建立了采空区遗煤瓦斯放散与运移稳态计算模型、采空区支架上方煤壁瓦斯放散与运移非稳态计算模型。定量分析了工作面推进速度、采空区遗煤厚度和工作面配风量3个因素对由采空区遗煤瓦斯放散形成的瓦斯浓度场分布的影响,定量分析了移架放顶煤方向对由采空区支架上方煤壁瓦斯放散形成的采场巷道及采空区瓦斯浓度场分布的影响,研究结果对现场工作面瓦斯超限预测具有重要的指导意义。     

利用偏Y形通风方式解决工作面瓦斯超限的实践

U形通风方式容易造成工作面上隅角瓦斯积聚,偏Y形通风方式可以很好地解决此问题。利用"单元法"测定了某矿15101工作面的瓦斯分布,分析了偏Y形通风方式下的采空区和工作面瓦斯涌出规律,得到结论:工作面瓦斯始终向采空区漏入,漏入量随着距主进风巷距离的增大而减小,其中靠近主进风巷的位置漏风约占总漏风的60%;工作面瓦斯浓度在靠近辅助进风巷最大,但不会出现采空区瓦斯引起的上隅角积聚。分析证明了偏Y形通风方式可以很好地防止工作面采空区瓦斯涌出以及导致的上隅角瓦斯的积聚。     

综放工作面“U+I”通风系统与煤自燃的关系

分析了综放工作面“U+I”型通风系统的特性,推导了该系统各条巷道的配风关系式,考察了高位巷通畅与堵塞时期“U+I”型通风系统的风排瓦斯效率,并结合2005年神华宁夏煤业集团公司乌兰煤矿5344工作面的“4.8”火灾案例,运用数值模拟的方法分析了“U+I”型通风系统高位巷阻塞或通畅对采空区氧浓度场的影响.研究表明:高位巷阻塞期间风排瓦斯效率变低,上隅角瓦斯浓度升高,氧化升温带在回风侧离工作面较近且范围更大.研究结果对于防治工作面瓦斯超限和采空区煤自燃具有十分现实的指导意义.     

并列双U型通风方式采空区瓦斯贮藏与运移规律研究

为了揭示并列双U型通风工作面采空区瓦斯涌出规律并提出有效的瓦斯治理措施,以阳煤集团新景煤矿92116工作面为研究对象,综合考虑了工作面推进速度、进风巷风量、采空区遗煤厚度、回采区域煤可解吸瓦斯量、回采工作面煤壁瓦斯初始涌出速率等实测参数,建立了基于移动坐标系下的采空区瓦斯涌出数学物理模型,数值模拟结果与实测结果之间误差小于15%。结果表明:采空区首个横川巷道瓦斯浓度、回风巷瓦斯浓度、上隅角瓦斯浓度随工作面推进速度增大以朗格缪尔函数形式增长,随进风巷风量增大以指数函数形式减小。针对存在的采空区首个横川瓦斯超限难题,定量分析了采空区第二个横川埋管抽采瓦斯措施的治理效果。     

Y型通风采空区风流和瓦斯分布数值模拟研究

目前,很多煤矿开始运用两进一回Y型通风方式(机巷和风巷进风,沿空留巷回风),来解决上隅角和回风巷瓦斯浓度超限的问题。为了掌握Y型通风采空区风流与瓦斯运移的分布规律,根据现场实际首先运用Gambit建立了两进一回Y型通风采空区物理模型,并进行网格划分,然后运用Fluent软件对两进一回Y型通风方式采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)、自燃三带和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。通过模拟结果得出了,两进一回Y型回采工作面采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)、自燃三带和瓦斯浓度分布的一般规律,为治理上隅角、回风巷瓦斯超限及采空区遗煤自燃和瓦斯爆炸提供了理论依据。     

Y型通风方式治理高产综采面瓦斯研究

后退式采煤两进一回Y型通风系统，两条巷道进风，使通过工作面的风量相对减少，有助于防止工作面煤尘飞扬，改善工作面气候条件，减少采空区漏风和瓦斯涌出，从而具有防止工作面瓦斯积聚的作用。两进一回Y型通风系统主进风通过工作面，稀释本煤层瓦斯，并利用在采空区维护的回风巷，有控制地向采空区回风道漏风，使采空区瓦斯直接进入回风道，而副进风巷进风的作用在于驱散上隅角瓦斯积聚，并具有稀释回风巷瓦斯浓度的作用。其中一条巷道可专用作排瓦斯巷，     

内错尾巷在高瓦斯低透气性综放工作面应用与研究

根据高瓦斯、低透气性煤层瓦斯赋存的特点,结合综放工作面瓦斯涌出的规律,以华电石泉煤业103综放工作面("U+I")为实例,利用fluent软件对工作面瓦斯涌出的进行模拟并结合现场测定,对内错尾巷在综放工作面瓦斯治理效果进行分析。研究表明:内错尾巷作为瓦斯抽采的重要补充,对综放工作面现采空区的瓦斯治理起到了良好的作用,当尾巷的回风量为工作面总进风量的1/3,尾巷回风流浓度保证在1%~2%时,才能保障上隅角及工作面回风流瓦斯不超限。尾巷内瓦斯浓度与上隅角及工作面回风流的瓦斯浓度变化线性相关,稳定的尾巷排放瓦斯是综放工作面回采过程中解决瓦斯问题的重要保障。     

寺河矿大采高工作面新型“U”型通风瓦斯治理技术

针对"三进两回"、"两进一回"等偏"Y"型多巷通风系统存在的部分工作面回风流经采空区、工作面回风巷瓦斯浓度高、区域需风量大等缺点,以及"U"型通风上隅角瓦斯难治理等难题,结合寺河矿东井抽放系统能力,利用Fluent模拟软件分析了大采高综采工作面采空区及上隅角瓦斯流场变化情况,并提出了"高位钻孔+中位钻孔+穿透钻孔+闭墙埋管"一体化瓦斯治理措施。通过对采空区高浓度瓦斯进行抽放拦截,使上隅角负压点朝向采空区,避免了采空区高浓度瓦斯向上隅角运移,解决了"U"型通风上隅角瓦斯易超限的难题,杜绝了综采工作面瓦斯事故的发生。     

沿空留巷Y型通风瓦斯治理效果分析

在瓦斯突出矿井中,沿空留巷Y型通风比U+L、U型通风方式更能解决巷道工程量大、掘进头多、掘进速度慢、采掘接替和矿井风量紧张的问题。介绍新元矿3107工作面沿空留巷Y型通风瓦斯治理方案,重点研究了不同主辅巷配风比条件下上隅角风流流线及扰动作用。通过实施沿空留巷Y型通风系统主辅巷合理配风,降低了工作面瓦斯浓度和配风量,工作面回采期间没有发生瓦斯超限,回风顺槽瓦斯浓度不超过0.4%,沿空留巷浇筑墙体处瓦斯浓度不超过0.56%,工作面总瓦斯涌出量由40.02 m3/min减为21.91 m3/min,工作面配风量由3 000 m3/min降至2 500 m3/min,Y型通风系统瓦斯涌出量明显减小,取得了较好的经济效益和安全生产效果,瓦斯治理取得了明显的效果。     

“Y”型通风瓦斯治理技术在祁东煤矿的应用

我国绝大多数矿井的采煤工作面采用"U"型通风,该通风方式特有的漏风流态会使采空区回风隅角大量积聚瓦斯,影响工作面生产安全。而采用"两进一回"Y"型通风系统,使通过工作面的风量相对减少,有助于防止工作面煤尘飞扬,改善工作面环境,减少采空区漏风和瓦斯涌出,从而具有防止工作面瓦斯积聚的作用。详细介绍了祁东煤矿"Y"型通风的工艺系统,提出了沿空留巷倾向穿层钻孔卸压瓦斯抽采方法,穿层钻孔抽放纯量在13 m3/min左右,割煤时回风流瓦斯浓度在0.40%左右,上隅角瓦斯浓度基本上在0.8%以下,有效地保证了矿井工作面的回采安全。     

特厚煤层综放采空区“U+I”式瓦斯治理技术

下沟矿301特厚煤层综放工作面在回采过程中采空区瓦斯涌出量较大,为有效治理采空区瓦斯,通过分析工作面通风及瓦斯情况,在U型通风系统基础上,提出煤层瓦斯抽采巷密闭抽采的"U+I"式治理技术,结合301综放采空区实际情况,基于FLUENT软件,建立了采空区和工作面在煤层专用瓦斯抽采巷抽采条件下的数值模型。实践结果表明:"U+I"式采空区瓦斯治理技术可保证301综放采空区抽采纯量稳定在18~28 m3/min,并兼顾了通风系统的稳定,回风风排瓦斯量为3~4 m3/min,取得较好效果。     

高位巷周期垮落分期排抽采空区瓦斯技术

针对塔山煤矿大采高综放工艺采空区瓦斯涌出量占工作面总涌出量82%,工作面上隅角、支架缝隙瓦斯超限频繁等问题,以回采期间采空区瓦斯赋存量变化规律为基础,在采空区垮落带布置高位巷,利用周期垮落实现"一巷两用"的采空区瓦斯治理技术。经试验考察,高位巷布置在开采层上部垮落带2#煤层中,回采工作面开采初期,高位巷作为专用瓦斯巷引排采空区瓦斯,将工作面通风方式由"U"型改造为"U+I"型,高位巷瓦斯排放量逐步增长至30 m~3/min,回风巷风排瓦斯量由初始平均值23 m~3/min降至5 m~3/min以下;开采中后期,高位巷被密闭作为大管径抽采巷负压抽排采空区瓦斯,抽排量提升至40 m~3/min,较引排作用提高33%。工作面回采期间,上隅角瓦斯浓度均持续控制在0.6%以下,有效防治采空区瓦斯涌入回采面。     

霍尔辛赫煤矿采空区瓦斯来源分析及治理措施研究

山西霍尔辛赫煤矿在3605工作面试用沿空留巷Y型通风技术。该工作面初采阶段采空区瓦斯涌出量较大,隅角挡矸支架位置存在瓦斯体积分数较高,危胁工作面安全高效生产。以3605工作面为例,对Y型通风采空区瓦斯涌出来源进行了分析,对采空区采取针对性的治理措施,通过顶板高位钻孔及插管抽采瓦斯纯量约11 m~3/min,工作面风排瓦斯涌出量降低约3 m~3/min,配风量减少了22%,工作面挡矸支架位置瓦斯体积分数降低到0.7%以下,工作面回采期间瓦斯状况得到改善。     

综放工作面上隅角瓦斯治理数值模拟

对比分析综放工作面U形通风和Y形通风对于治理工作面上隅角瓦斯的优缺点,利用Fluent对3D模型进行数值模拟,无论Y形还是U形,沿采空区走向方向瓦斯浓度逐渐增大,但是U形较Y形来说,采空区瓦斯浓度较大;上隅角瓦斯浓度超出允许范围;Y形通风能更好解决上隅角瓦斯积聚问题。     

矿井综放工作面采空区瓦斯运移规律实验研究

利用相似原理,结合多孔介质渗流达西定律,导出模拟矿井综放工作面采空区瓦斯运移规律的相似准则数。以樟村矿2306工作面采空区为原型,建立综放工作面采空区相似模型,对不同风速条件下U、U+L及U+I型通风工作面采空区的气流流动、瓦斯运移及上隅角瓦斯浓度变化进行了实验研究。研究结果表明:通风方式决定了采空区内气流流动及瓦斯运移的空间变化规律;风速决定了采空区内气流流动及瓦斯运移的波动程度和影响范围;上隅角瓦斯浓度变化受工作面通风方式及风速影响,U+I型通风方式最有利于降低上隅角瓦斯浓度,工作面风速过低易出现瓦斯积聚,风速过高则瓦斯浓度波动明显,风速在1.5~2.5 m/s时上隅角瓦斯浓度控制效果较好。     

五阳煤矿7802综放工作面瓦斯分布特征与涌出构成研究

针对五阳煤矿7802综放工作面回风端布置2道风帘的特点,采用三维网格测定法得出该工作面瓦斯浓度的三维空间分布:瓦斯浓度从工作面进风口到回风口逐渐增大,在风帘上风侧,浓度在0.12%～0.26%变化,变化幅度较小;在风帘下风侧的回风隅角附近,瓦斯浓度在5m范围内由0.3%升高到1%。因此,利用风帘引风升压技术,不仅可以增大回风上隅角的风流强度,使该区域积聚的高浓度瓦斯被较强的风流有效稀释、带走,并且能有效地阻止采空区高浓度瓦斯流入工作面。结合工作面配风量,采用单元法计算得出7802综放工作面主要瓦斯涌出源的比例:煤壁瓦斯涌出量占38.7%,采落煤瓦斯涌出量占31.5%,采空区瓦斯涌出量占29.8%。     

高沼气综采工作面Y型通风方式主副配风比的探讨

本文对高沼气综采工作面 Y 型通风方式的主副巷配风问题进行了讨论,并从稀释瓦斯的角度提出了配风比的计算公式。通过阳泉矿务局的煤矿井下考察表明:①利用 Y 型通风方式解决高沼气综采工作面沼气涌出问题,主进风作用是稀释本煤层的沼气;而副进风作用在于驱散上隅角的沼气积聚;②Y 型通风方式工作面及沿空巷风量及沼气分布规律为:沿工作面风流方向工作面风流不断减小,而沼气浓度及沼气涌出量不断增加;沿回风巷风流方向,风量、沼气浓度及沼气涌出量逐渐增加;③Y 型通风方式主、副巷配风比取决于工作面的漏风率、本煤层及邻近层沼气涌出比率以及通风方式系数。