基于COMSOL的采空区瓦斯抽采数值模拟研究

为了研究采空区内瓦斯达到稳定后的分布规律,从而确定瓦斯抽采巷道的位置,结合孔庄煤矿7433工作面实例,基于"O型圈"理论,采用分块赋值孔隙率的方法,通过COMSOL有限元分析软件对采空区瓦斯分布规律进行了数值模拟。模拟结果表明:工作面漏风不断流入采空区与瓦斯持续解吸涌出形成了1个动态平衡结果;7433工作面回采至180 m处时瓦斯富集,可以确定瓦斯抽采巷处于裂隙带上,瓦斯抽采巷道内错距离在10~30 m范围时抽采效果达到最优。     

低透气性煤层瓦斯抽采技术研究与应用

文章首先分析了3号煤层的瓦斯含量、透气性及衰减系数,得出尽管其划归为可以抽采煤层,但是其自身的透气性较差;再对3号煤层瓦斯赋存及来源情况进行分析,确定了抽采范围及综合抽采方法;最后在此基础上在回风立井广场建立地面抽采泵站,并分别对开采层、现采空区及老采空区的瓦斯抽采进行设计。现场采用低透气性煤层瓦斯抽采技术后,能够降低工作面瓦斯涌出,缓解通风系统负担过重情况,给矿井的抽采衔接及巷道维护创造了良好条件,从而保证矿井的安全高效生产。     

建新煤矿优化布置顶板巷道瓦斯治理技术

在分析采场覆岩移动变形规律的基础上,利用"O"型圈卸压瓦斯抽放理论,采用正交设计的原理,对矿井开采覆岩移动变形进行数值模拟,得到采场上覆岩层的"三带"分布规律,并对顶板巷道进行优化设计。通过现场试验,使其达到"一巷多用"的目的,既能实施下向穿层钻孔条带预抽;又能作为高抽巷,抽放上隅角和采空区瓦斯。通过合理化布置顶板巷道的方式,为经济、合理地综合治理单一突出煤层瓦斯问题提供了重要的参考和借鉴作用。     

采空区抽采技术在金晖万峰煤矿的应用

金晖万峰煤矿在开采期间,原来采用的本煤层抽采方式已经无法满足矿井安全生产的需要。本文介绍了采空区抽采瓦斯的两种主要方法:半封闭采空区积聚的瓦斯进行"立体抽采"和"综合抽采",全封闭采空区采用密闭法插管抽采瓦斯。采空区抽采技术在金晖万峰煤矿的推广应用,弥补了在本煤层抽采时的不足,抽采率提高了50%,瓦斯浓度降低到1%以下,保证了安全生产,效果非常明显,为该矿今后的瓦斯治理提供了理论依据。     

基于FLUENT的“U+高抽巷”瓦斯运移规律数值模拟与布置的研究

某矿S1206工作面在采用"双U型"通风方式不能解决瓦斯超限问题以及相关巷道布置不符合我国相关规程规定的巷道布置的情况下,提出采用"U+高抽巷"替代"双U型"通风方式进行瓦斯抽采,通过理论分析和数值模拟的方法对不同抽采方式下的工作面和采空区瓦斯抽采效果对比分析研究。结果表明,"U+高抽巷"可以有效解决工作面上隅角瓦斯超限和采空区瓦斯积聚问题,对工作面和采空区瓦斯治理、提升高抽巷抽采瓦斯效果具有一定的参考价值。     

采空区埋管抽采瓦斯治理效果研究

根据采空区上覆岩层"O"形圈分布原理以及埋管抽采工作原理,对李雅庄煤矿224工作面影响瓦斯抽采效果的因素进行了分析,并对李雅庄煤矿埋管抽采瓦斯治理效果进行了预测;根据对抽采浓度、混合流量的分析,研究了李雅庄煤矿埋管抽采瓦斯治理效果,认为抽采钻孔是否布置在采动裂隙带内对瓦斯抽采效果有直接影响。     

高位巷道瓦斯抽采诱导浮煤自燃影响效应

基于高瓦斯易自燃煤层高位巷道瓦斯抽采技术条件下,以研究煤自燃形成机理为切入点,依据义马煤业集团耿村矿13190工作面自然发火实际情况,通过理论分析,数学建模及现场辅助测试,对煤岩裂隙发育漏风通道模式、采空区浮煤碎胀特性、漏风动力源展开研究,发现巷道瓦斯抽采,增加了高瓦斯易自燃煤层的自燃风险,主要体现在:1)造成工作面、采空区及抽放巷道端口间存在漏风通道及动力;2)采动应力及抽采巷道松动圈造成采空区煤岩裂隙充分发育,采空区浮煤压实程度降低,浮煤碎胀性增加,有利于煤自燃蓄热;3)采空区浮煤一旦氧化,造成采空区高温点与漏风通道间存在温度梯度,从而形成的内生火风压,加剧采空区破裂浮煤的自燃进程,诱导采空区浮煤自燃发生。     

寺河矿二号井综采面采空区瓦斯抽放技术研究及应用

在高瓦斯矿井瓦斯治理中,采空区瓦斯抽放是非常关键的,直接关系到采面的瓦斯浓度控制。文章引用"O"型圈理论研究采空区瓦斯运移机理,论述了采空区瓦斯抽放的基本方法。针对寺河矿二号井9号煤综采工作面瓦斯涌出来源及涌出量大小进行了规律性分析,确定了几种适用的采空区瓦斯抽放方法,重点是对顶板高位水平长钻孔和采空区埋管两种抽放方法进行了详尽的论述,并且有针对性的进行了优化。     

高瓦斯厚煤层高抽巷抽采瓦斯参数研究

针对矿井瓦斯涌出量大的问题,依据矿井的地质条件布置了高抽巷,提高瓦斯抽采率,预防采空区自燃。通过对150105综采工作面采空区负压、抽采混量等抽采参数的测量统计,选择最优的抽采参数指导瓦斯抽采,在150105工作面瓦斯防治(主要治理巷道及上隅角瓦斯)和采空区防火方面取得了良好的效果,确保了矿井的安全高效生产,增加了煤矿瓦斯抽采量,加大瓦斯利用率,节约了大量资金。     

车寨煤矿3号煤层瓦斯抽采技术研究

瓦斯是制约矿井生产安全的主要因素,瓦斯抽采是治理瓦斯最主要且最为有效的技术手段。为了实现车寨矿井3号煤层安全回采,根据3号煤层瓦斯赋存特征以及矿井瓦斯抽采设备配备情况,设计了3号煤层瓦斯抽采技术方案,分别对本煤层回采工作面、掘进巷道、邻近层及采空区瓦斯抽采技术方案进行了详细阐述,研究成果可为车寨矿3号煤层瓦斯治理提供参考。     

采空区上覆岩层裂隙发育及瓦斯流动规律分析

针对煤矿采空区上覆岩层裂隙发育,采动裂隙瓦斯流动规律等对合理确定高位钻孔抽采区域的重要性,对采空区上覆岩层的裂隙发育规律和采动裂隙场的瓦斯流动规律进行分析,从采空区覆岩"竖三带"裂隙分布特征、采动裂隙"O"形圈以及U型通风采动裂隙瓦斯流动规律出发,找出采空区对工作面上隅角瓦斯超限影响较大的区域,得出高位钻孔的理论最佳抽采区域大致为工作面后方50 m区域,这个区域的覆岩裂隙发育情况是高位钻孔层位优化设计的关键,为高位钻孔抽采参数优化提供了理论基础。     

高位钻孔抽放技术在演马庄矿的应用

演马庄矿开采的二1煤层为单一厚煤层,透气性低,瓦斯含量高,瓦斯涌出量大。通过测定煤层瓦斯含量,根据分源预测法预测工作面的瓦斯涌出量,分析27131工作面瓦斯涌出源和构成,根据采空区上覆岩层"O"型圈分布原理设计钻孔参数及抽采工艺,采用高位钻孔抽采技术抽采采区空和上隅角瓦斯,有力的消除了瓦斯超限事故,确保了工作面的安全和生产。     

寺河矿二#井9#煤层分源瓦斯治理技术实践

通过对寺河矿二#井9#煤层的瓦斯参数的分析和涌出量预测,采用分源瓦斯抽采技术治理回采期间瓦斯涌出。即本煤层采用单一长钻孔进行抽采瓦斯,邻近层采用顶板走向长钻孔抽采瓦斯、顶板倾向长钻孔抽采瓦斯和采空区埋管抽采瓦斯的方法,并对抽采负压、封孔等参数进行了确定,使回采期间的巷道瓦斯浓度始终在安全范围内,确保了煤矿的安全生产。     

基于综放面采动裂隙场的瓦斯抽采钻孔优化布置研究

以高瓦斯矿井王坡煤矿3215综放面为研究对象,通过UDEC数值模拟与理论计算,阐述了工作面采动裂隙场瓦斯抽采机理,研究了3215工作面塑性区宽度、顶板上覆岩层裂隙分布范围和采空区"O"形圈空间位置,进而优化了工作面瓦斯抽采钻孔布置参数。现场实践表明,优化后的3215工作面瓦斯抽采率达到45%~52%,上隅角和回风巷瓦斯浓度稳定在0.8%以下,杜绝了工作面瓦斯超限现象,实现了工作面的安全高效生产。     

大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术研究

针对高瓦斯厚煤层高强度开采条件下“三进两回”型通风系统回风隅角瓦斯治理的难题,通过对矿井回采工作面通风方式进行优化,使工作面形成偏“Y”型的通风方式,并与大直径水平钻孔施工工艺相结合,提出了大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术,应用于保德煤矿综采放顶煤回采工作面的采空区瓦斯抽采。结果表明:偏“Y”型通风方式可减少工作面巷道掘进工程量,缩短准备周期,为瓦斯抽采创造了良好的时空条件;大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术的应用效果明显,可连续、高效实施采空区的密闭抽采,有效控制采空区瓦斯涌出强度;大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术能够实现对抽采负压的有效控制,有利于进一步提高采空区瓦斯抽采效果,并且其抽采支管可回收,可降低矿井瓦斯治理的成本。     

下向穿层钻孔瓦斯抽采技术

潘一煤矿采用被保护层底板抽采巷道下向穿层钻孔抽采保护层工作面采空区的瓦斯,消除了保护层开采中的瓦斯问题,实现了安全高效开采的条件。     

采动覆岩卸压采空区瓦斯抽采技术及工程应用

结合采空区顶板覆岩移动破坏规律,通过数值模拟研究了采空区瓦斯渗流场随通风方式和抽采参数的变化规律,在此基础上提出了"良性通风,高位钻孔,低位埋管"的瓦斯抽采技术,通过实现Y形通风、优化布置顶板覆岩钻孔参数和采空区埋管相结合的瓦斯抽采技术,大幅度降低了隅角及采空区瓦斯浓度,保障了工作面的安全生产。     

立体抽采下采场瓦斯流动规律及模拟

为了更好的研究瓦斯立体抽采条件下的采空区的瓦斯流动和涌出规律,根据"砌体梁"的顶板下沉移动曲线和导气裂隙带的"O"型圈理论,研究煤矿井下采空区破碎煤岩的渗流特性,对垮落带破碎煤岩的渗透率进行量化研究,推导出正常回采期间采空区垮落带的渗透率半理论化的表达式,并将其应用于阳泉三矿K8206综采工作面的U+I型+高抽巷的瓦斯立体抽采系统中,根据现场情况建立对应的CFD模型,得出瓦斯立体抽采条件下采空区瓦斯流动及分布规律,数值模拟结果和现场大量观测数据高度吻合,为瓦斯抽采系统的设计和优化提供理论依据.     

义安煤矿顶板走向高抽巷的层位选定

为了解决义安矿工作面瓦斯涌出量大,上隅角瓦斯浓度经常超限问题,依据覆岩采动裂隙演化规律和"O"形圈理论,提出在工作面顶板布置高抽巷抽采采空区瓦斯,通过理论计算与数值模拟对采空区上覆岩层"两带"高度范围进行研究,确定裂隙带发育范围。而为了防止高抽巷被破坏,将高抽巷的设计层位选定为1.5倍采高。     

高瓦斯回采工作面卸压瓦斯抽采与配风量相关性研究

对阳煤集团3个矿近年来12个回采面不同配风量,矿井主要通风机不同运行状态时的卸压瓦斯抽采数据进行统计分析发现:回采面卸压瓦斯抽采率与配风量成反比。当瓦斯抽采系统能力确定后,加大工作面配风量会使瓦斯抽采率降低;而增加风排瓦斯量,甚至会使上隅角、回风流及瓦斯排放巷的瓦斯浓度升高,与期望目标相背离;采空区卸压瓦斯在其体积浮力和通风流场的共同作用下不断向垮落带顶部的"O"形圈通道的回风侧区域运移,形成卸压瓦斯抽采的最佳区域;强化瓦斯抽采是保障安全高效生产的关键。