霍尔辛赫煤业Y型通风治理瓦斯的可行性分析

山西霍尔辛赫煤业的矿井瓦斯含量普遍较高,上隅角瓦斯超限尤其严重亟需治理。矿井通风虽多采用U型通风,是因采空区瓦斯涌出量较小时较适用;但采空区瓦斯涌出量较大时,仅靠风排不足以降低回风流瓦斯浓度,会造成上隅角瓦斯超限。文章分析U型通风和Y型通风的差异性得出:Y型通风更有利于该矿井的瓦斯治理。     

Y型通风治理瓦斯可行性分析

山西长治地区矿井瓦斯含量普遍较高,上隅角瓦斯超限问题尤其严重。该地区大多矿井采用U型通风,这在采空区瓦斯涌出量较小时比较适用,但采空区瓦斯涌出量较大时,仅通过风排,不足以降低回风流瓦斯浓度,会造成上隅角瓦斯超限。通过比较U型通风和Y型通风对瓦斯治理的差异性,得出Y型通风更有利于该地区矿井瓦斯治理。     

Y型通风采空区瓦斯浓度的数值模拟研究

针对回采工作面U型通风方式容易造成上隅角瓦斯浓度超限的问题,提出Y型通风方式,建立采空区的瓦斯流动控制方程和系统物理模型。并对采空区瓦斯浓度进行了数值模拟,模拟结果显示Y型通风方式能拦截采空区瓦斯进入工作面上隅角及回风巷,有效避免了工作面上隅角瓦斯的积聚。     

基于CFD模拟的采空区瓦斯分布规律研究

为了研究高瓦斯综采工作面下的采空区瓦斯分布规律,以某矿15110综采工作面采空区为原型,使用FLUENT软件对U型、U型+高抽巷、Y型、Y型+高抽巷+采空区埋管抽采进行数值模拟和分析。结果表明:相比于U型通风下采空区上部瓦斯积聚严重,U型通风联合高抽巷能有效降低采空区裂隙带的瓦斯,高抽巷瓦斯浓度和混合流量模拟值分别为43.52%、197.50 m~3/min,与现场监测值接近;但上隅角瓦斯浓度偶尔超限。在Y型通风下,瓦斯浓度随着采空区深度的增加而升高,随着靠近沿空回风巷而升高;上隅角瓦斯浓度相比于U型通风能有效降低。相比于Y型通风下沿空回风巷瓦斯浓度容易超限,Y型通风联合高抽巷、采空区埋管抽采的瓦斯防控体系能有效降低高瓦斯综采工作面的瓦斯浓度,为解决高瓦斯综采工作面瓦斯超限难题提供了理论指导。     

回采工作面采空区瓦斯运移规律研究

针对工作面采空区瓦斯的涌出易造成工作面回风隅角瓦斯超限,通过采取在工作面瓦斯抽放期间对其进行跟踪测试、采空区瓦斯涌出几何模型计算结果、运用fluent软件模拟的采空区瓦斯浓度分布等手段研究采空区瓦斯运移规律,得出:采空区瓦斯在工作面切眼0~20m范围内浓度变化较小,在20~60m范围内瓦斯浓度变化幅度较大,在60~100m范围内瓦斯浓度变化较小等结果,对治理上隅角瓦斯超限情况,保障回采工作面生产的正常进行具有重要的现实意义。     

砚北煤矿特厚易自燃煤层邻近采空区瓦斯抽采与煤自燃耦合研究

砚北煤矿特厚易自燃煤层采用分层开采，在工作面推进过程中因周期来压造成工作面上隅角瓦斯瞬时超限，目前主要通过瓦斯抽采解决该问题，但邻近采空区抽采易引起采空区漏风，可能导致遗煤及下分层煤发生自燃。为分析采空区瓦斯抽采对遗煤自燃的影响及优化抽采参数，编制了瓦斯抽采、漏风、氧化升温耦合脚本文件，建立了邻近采空区瓦斯抽采耦合氧化升温数值计算模型，并利用该模型模拟了不同抽采条件下邻近采空区瓦斯浓度分布、温度分布及氧气浓度分布规律，综合考虑抽采效率和防止煤氧化自燃，研究结果表明：抽采钻孔高度35 m、抽采负压7 kPa时瓦斯抽采效果最佳。研究结果可为特厚易自燃煤层工作面上隅角瓦斯治理及邻近采空区瓦斯抽采设计提供技术参考。     

高瓦斯矿井急倾斜综放面瓦斯涌出规律研究

针对四川广旺公司赵家坝煤矿1944综采工作面上隅角瓦斯超限的问题，采用单元法在现场测量工作面瓦斯涌出量和采空区漏风量，研究了高瓦斯矿井急倾斜综放面瓦斯涌出规律以及U型上行通风工作面风流流动原理。结果表明，采面的瓦斯浓度从煤壁至中部再至采空区有先下降后上升的趋势，采空区的回风侧瓦斯浓度要比进风侧高，靠近回风侧的采面上部（上隅角附近）是瓦斯浓度容易超限的区域；采面上、下隅角部分的漏风量最大，在上、下隅角采取堵漏措施可以有效防止采空区瓦斯涌出至工作面。     

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。     

基于数值模拟的采空区瓦斯分布规律研究

随着我国煤矿开采深度的延伸,瓦斯问题显得十分严峻,尤其上隅角瓦斯超限现象普遍存在,是影响矿井持续、稳定、安全及高效生产的重要制约因素。为探讨上隅角瓦斯聚积的原因,根据流体力学中的渗流理论,通过建立采空区瓦斯渗流和分布数学模型的数值模拟,对采空区瓦斯流动分布规律进行研究,为分析上隅角瓦斯浓度分布及预测其浓度提供理论依据,对上隅角瓦斯治理具有重要的指导意义。     

浅谈坚硬石英砂岩顶板综放工作面通风方式优选

夏阔坦矿业公司工作面顶板为坚硬细砾砂岩和石英砂岩,采空区易悬顶,顶板来压垮落时,易引起采空区瓦斯燃爆、回风隅角和回风流瓦斯超限。在氧气、火源不可控条件下,通过优选合理的工作面通风方式,改变采空区风流场和瓦斯浓度场,超前采取顶板预裂爆破、高位钻孔抽采等手段使工作面顶板垮落在瓦斯浓度3%以下采空区区域内,有效预防采煤工作面回风隅角瓦斯超限和坚硬石英砂岩相互摩擦、撞击产生火花引燃采空区瓦斯等事故。     

浅淡坚硬石英砂岩顶板综放工作面通风方式优选

夏阔坦矿业公司工作面顶板为坚硬细砾砂岩和石英砂岩,采空区易悬顶,顶板来压垮落时,易引起采空区瓦斯燃爆、回风隅角和回风流瓦斯超限。在氧气、火源不可控条件下,通过优选合理的工作面通风方式,改变采空区风流场和瓦斯浓度场,超前采取顶板预裂爆破、高位钻孔抽采等手段使工作面顶板垮落在瓦斯浓度3%以下采空区区域内,有效预防采煤工作面回风隅角瓦斯超限和坚硬石英砂岩相互摩擦、撞击产生火花引燃采空区瓦斯等事故。     

并列双U形通风系统配风比的模拟研究

对并列双U形通风系统在不同主辅配风比的情况下,采空区漏风场和瓦斯的分布进行了研究。经过分析得到:并列双U形通风系统通风能力强,对采空区瓦斯有显著的治理效果;在主辅进风配比不同时,对瓦斯的治理效果差别不大,同时上隅角和采空区瓦斯大量的随漏风流进入辅助回风巷,从而避免了上隅角瓦斯的超限;在配风比对采空区风流影响不大的情况下,考虑到风速对巷道的影响,配风比中主辅进风巷的风量最好保持在1.5∶1左右。     

坚硬顶板下综采工作面瓦斯治理技术研究

古书院矿15#综采工作面采用u型通风方式,回采过程中采空区积存的高浓度瓦斯在通风负压的作用下涌向工作面、上隅角和回风巷,仅靠通风稀释瓦斯已无法彻底解决上隅角瓦斯浓度超限问题,通过采用走向钻孔和临近层瓦斯抽采以及顶板预裂爆破等瓦斯综合治理技术,较好解决了工作面上隅角瓦斯超限问题,实现了工作面的高产高效安全生产。     

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。     

基于采空区悬管引流装置的工作面上隅角瓦斯治理研究

为了有效治理工作面上隅角瓦斯超限,结合现场实际情况,运用Fluent数值模拟软件,研究采空区悬管引流装置解决“U”型通风工作面上隅角瓦斯浓度易超限的问题。模拟了上隅角瓦斯积聚规律,优化了上隅角悬管的埋深和负压参数,确定了引流装置的形状尺寸。研究表明,在悬管埋深为3 m、负压为10 kPa的条件下,安装长度为0.4 m、开口角度为60°的1/4伞状引流装置,能对上隅角瓦斯浓度起到最佳控制效果,可使上隅角瓦斯浓度控制在0.75%左右。在现场应用中该悬管引流装置取得了较好的效果,表明采空区悬管配合引流装置能有效解决上隅角瓦斯浓度超限的问题。     

五阳煤矿大直径钻孔抽采上隅角瓦斯技术及应用

在五阳煤矿7609综采工作面回风侧邻近巷道向回风巷上隅角施工大直径钻孔,用于抽采上隅角及采空区瓦斯,从而改变上隅角风流场,降低上隅角瓦斯浓度,从本质上杜绝上隅角瓦斯超限,实现综采工作面安全高效生产。     

近距离保护层工作面开采瓦斯治理研究

平煤股份四矿近距离保护层工作面开采过程中,本层及邻近层瓦斯的大量涌入,导致上隅角瓦斯积聚引起超限.针对该问题研究并制订了一系列瓦斯治理措施,采用"U+L"双回路通风方式、采面打瓦斯释放孔并结合浅孔注水、瓦斯尾巷埋管抽放采空区深部瓦斯等措施,有效降低了上隅角瓦斯浓度,解决了工作面上隅角瓦斯超限问题,为保护层工作面实现安全生产提供了保障.     

尾巷超大直径管路横接采空区密闭抽采技术

针对高瓦斯低透近距离煤层群开采条件下“U+L”型通风系统上隅角和尾巷瓦斯浓度严重超限的治理难题,基于试验区综采工作面瓦斯涌出特征和“U+L”型通风系统瓦斯尾巷的优点及其局限性,提出尾巷超大直径管路(1 200 mm)横接采空区密闭抽采技术,并阐述了其控制采空区瓦斯渗流场的抽采原理。依据采空区瓦斯大气混合气体渗流的控制方程,建立了采空区三维渗流的CFD模型,分析得出上隅角瓦斯浓度、采空区渗流场与抽采位置距工作面距离的关系,确定了密闭抽采技术的关键参数。现场实践表明,尾巷超大直径管路横接采空区密闭抽采技术治理瓦斯效果显著,上隅角瓦斯浓度稳定在0.9%以下,尾巷瓦斯浓度从6.0%降低到1.7%以下,实现了复杂瓦斯地质条件下的安全高效开采。     

U型与J型通风采空区流场数值模拟研究

为了对比分析U型通风与J型通风采空区流场运移规律,建立了U型通风与J型通风采空区二维模型,用Fluent软件对其流场进行了模拟。结果表明:无论U型通风还是J型通风,沿采空区走向瓦斯浓度都逐渐增大,但U型通风采空区深部瓦斯浓度(高于80%)要远高于J型通风采空区深部瓦斯浓度(10%左右);J型通风条件下漏风风流携带瓦斯向采空区深部运移,工作面上隅角瓦斯浓度较低,仅为0.1%~0.2%,而U型通风部分漏风风流经采空区后又携带瓦斯进入工作面,上隅角瓦斯浓度达到1%~5%;J型通风相比U型通风能较好解决上隅角瓦斯积聚问题。     

均压通风技术在上隅角瓦斯治理中的应用

甘庄煤矿8303工作面采用"U"型通风方式,采空区漏风通道两端风压差造成采空区内部瓦斯涌出,从而导致工作面上隅角瓦斯积聚。针对这一问题,通过分析瓦斯来源及造成浓度超限的原因,提出采用均压通风技术治理上隅角瓦斯的方案。根据瓦斯浓度变化情况可知,均压通风在8303工作面上隅角瓦斯治理中取得了很好的效果。