冒落采空区氧浓度分布非均衡性研究

为分析回采采空区漏风强度与氧浓度分布特征，用非均质漏风渗流方程和氧浓度耗散方程建立了冒落采空区漏风流态和氧浓度变化的有限元数值模型，结合观测数据进行了求解；工作面附近流场按冒落介质和冒落空隙间的双流层问题处理。得到采空区内部进、回风侧两端的氧浓度分布是不均衡的，而导致这一现象的原因是采空区漏风流的沿程耗氧和瓦斯的涌出；指出采空区内进、回风两侧端的漏风强度分布基本是均衡的，当考虑瓦斯涌出的影响时，漏回风侧的漏风强度甚至要高于进风侧。从流体力学原理上对现场观测采空区内部进回风两侧氧浓度分布的不均衡给予更合理地解释。此结论将有助于澄清当前学术界对此问题的模糊认识。     

"两硬"综放工作面综合防灭火技术

在"两硬"条件煤层中实施放顶煤开采,由于采空区遗煤量大、顶板坚硬、冒落块度大、空隙率大、工艺巷给采空区供风和顶板冒落呈现明显的"切冒"特征,使得采空区漏风强度大大增加,采空区氧化自燃带范围加宽,自燃危险程度增加。根据"两硬"特点实施的综合防灭火技术,保障了综放面的安全生产。     

矿山采空区的冒落规律研究及其监控措施

以西石门铁矿南区采空区为研究对象，依据矿岩的点荷载强度测定与面调查，对岩体稳定性进行分级。指出南区采空区顶板冒落形式，一是以散体形式零星冒落，另一是批量冒落，通过对南区地表塌陷坑周围裂纹扩展与井下揭露岩体的观察，进一步研究分析采空区的冒落规律及消除空区危害的监控措施。     

实施创新瓦斯抽采方法 提高瓦斯抽采率

工作面回采后,上覆岩层会产生三带,即冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。高位抽采钻孔如果打的过低,终孔在采空区冒落带,会增加采空区的漏风,抽放的瓦斯浓度低效果差;如果打的太高会造成流量小效果也不好,只有打在采空区的裂隙带内效果会更好。根据瓦斯上浮移动原理,羊渠河矿采用了顶板双位钻孔抽采瓦斯技术并取得了良好的效果。     

锚支巷道沿空延迟冒落采空区风流规律研究

锚杆锚索支护的回采巷道采后不及时冒落，形成特殊的沿空漏风边界的采空区流场．运用有限元数值模拟方法，结合铰法小青矿S2—705工作面现场实际，从理论上描绘了采空区漏风流动规律的改变特征。给出风流强度分布图解．研究认为，不冒落形成的沿空漏风边界是工作面向采空区的漏入、漏回的主流边界。漏风强度最高；贴近工作面边界的冒落非压实带存在平行渗流．这种流势导致了在下游回风侧的沿空巷道内形成瓦斯集聚，并提出了预先拆锚杆卸顶或局部通风机抽排放两种解决途径．图5，参5．     

矿山采空区的冒落规律研究及其监控措施

以西石门铁矿南区采空区为研究对象,依据矿岩的点荷载强度测定与结构面调查,对岩体稳定性进行分级.指出南区采空区顶板冒落形式,一是以散体形式零星冒落,另一是批量冒落.通过对南区地表塌陷坑周围裂纹扩展与并下揭露岩体的观察,进一步研究分析采空区的冒落规律及消除空区危害的监控措施.     

采空区顶板大面积冒落空气冲击灾害分析

针对煤矿采空区顶板大面积冒落将采空区的空气瞬间高速压出而形成的空气冲击灾害,通过建立全部切落-整体运动型顶板冒落和房采采空区顶板冒落两种常见的种顶板冒落形式下的空气冲击的理论模型,分析了空气冲击危害的形成机理,并推导出风速计算公式,为空气冲击危害的预防和控制提供了可靠的理论基础,并针对大同煤矿集团某矿采空区现场情况进行实际应用,提出了灾害防治的方法。     

平行升压技术在防治地表裂隙漏风方面的应用

浅埋深工作面采空区顶板裂隙沟通地表塌陷裂缝,形成漏风通道,在矿井负压通风作用下,地面新鲜空气通过裂隙进入采空区,造成采空区煤炭自然氧化,工作面面临封闭危险。通过研究应用平行升压技术,提高采煤面大气绝对压力,实现采场与漏风通道的风压平衡,消除了采空区漏风和煤层自燃隐患,实现了安全开采。     

风蚀地貌区浅埋厚煤层采动漏风规律研究

为研究风蚀地貌矿区浅埋厚煤层开采采空区漏风规律，以榆树岭矿井110501工作面为工程背景，通过相似模拟、数值模拟、现场实测相结合的方法对采空区漏风情况进行研究。研究结果表明：110501工作面开采后，裂隙发育至地表，地表漏风裂隙平均间距约为15 m,竖直方向上，距离煤层越近，覆岩下沉位移越大，最大下沉位移量约为8 m;裂隙贯通地表条件下，采空区自燃“三带”范围增大，地表风流为主要风源，风流路径为地表裂隙→采空区→工作面；工作面后方150 m采空区内为主要漏风区域，平均漏风强度为2.29 m³/s,采空区上覆岩层裂隙是主要漏风通道，靠近采空区回风巷侧裂隙漏风能力最强。研究结果可为风蚀地貌矿区浅埋厚煤层开采时工作面通风和采空区自燃危险区域判定提供参考。     

煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采技术的研究与应用

放顶煤开采期间，上覆岩层受到矿压的影响，形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，工作面采空区遗煤和围岩涌出的大量瓦斯飘浮在上方裂隙带区域，造成瓦斯聚集并向外涌出，形成了安全隐患，因此必须将该区域瓦斯抽出来；以往治理采空区瓦斯主要采用顶板裂隙高位钻场、顶板高抽巷等措施，但是这2种方法施工成本较高，且施工周期长，对生产接替影响较大。煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采采用大功率钻机+定向钻进技术，在裂隙带施工控制整个回采范围的长钻孔，减少采空区和邻近层瓦斯向工作面空间的流动，真正实现了“以孔代巷”，既节省了成本，又缩短了工期，还提高了采空区瓦斯抽采的连续性、稳定性，减少了采空区瓦斯向外涌出，提升了瓦斯抽采效果，促进了煤矿安全高效发展。     

综放工作面采空区“三带”分布规律分析

通过在阳湾沟煤矿6202综放工作面采空区现场埋管观测,取得了采空区内进、回风侧不同测点距工作面不同距离处温度、O2、CO气体浓度等参数,分析得到了采空区内O2浓度及漏风强度的分布规律。依据"三带"划分方法对阳湾沟煤矿自燃危险区域进行了划分,确定了6202综放工作面采空区"三带"范围,并根据氧化升温带宽度及浮煤最短自然发火期确定了工作面极限推进速度。     

河东煤田放顶煤开采采空区三带分布探析

为探明河东煤田综放开采采空区三带分布特征,以河东煤田庞庞塔矿煤矿9-704工作面采空区为例,通过分阶段束管监测并抽气采样分析得到了采空区进、回风巷侧不同测点距工作面不同距离处氧气、一氧化碳、甲烷气体浓度参数,进而得到采空区内氧气浓度分布规律。依据采空区三带划分方法得出河东煤田庞庞塔矿9煤层采空区最大氧化升温带宽度为52 m,注氮系统安设氮气释放口的有效距离为30 m,回采工作面最小推进速度为1.29 m/d。     

综放采空区瓦斯渗流规律数值模拟研究

根据综放采空区破碎岩体的垮落特征,将其分为自然堆积区、载荷影响区和压实稳定区等3个区域,分析计算了各区的空隙率。在此基础上,结合采空区瓦斯渗流的控制方程,利用CFD软件建立了采空区瓦斯渗流三维非均质数值模型,得到了漏风条件下有无瓦斯抽放措施的采空区瓦斯涌出规律,对防治综放工作面瓦斯超限具有一定的理论价值及实践指导意义。     

浅埋深易自燃煤层下分层放顶煤工作面防灭火技术

针对活鸡兔井12煤复合区下分层回采存在漏风通道多、漏风严重、采空区浮煤存在自然发火等情况,为了防止活鸡兔井复合区上分层采空区和下分层放顶煤工作面采空区自然发火,通过对采空区提前预注浆、注氮、注水、井上下内外堵漏、通风系统调整和监测监控系统应用等综合措施,并通过在下分层首采面进行应用,满足了安全回采的需要,有效防止了采空区自然发火,保证下分层安全回采。     

大倾角厚煤层长壁综放开采基本顶破断模式及演化过程(Ⅰ)——初次破断

大倾角特厚煤层走向长壁综放开采过程中,由于直接顶冒落后采空区充填不均匀,基本顶断裂呈现非对称特征。基于弹性力学理论,建立了横纵荷载作用下大倾角煤层基本顶的薄板力学模型,分析了基本顶上、下板面的应力分布特征,获得了基本顶断裂线发育轨迹与破坏区演化规律,提出了大倾角煤层基本顶的初次破断“V-Y”型断裂模式。研究表明,大倾角煤层基本顶初次断裂的空间顺序为“中上部→中下部→上部→下部”。结合数值模拟、现场监测等手段,验证了基本顶初次断裂过程中采场围岩应力场分布及矿压显现具有时序性和非对称特征。     

大倾角厚煤层长壁综放开采基本顶破断模式及演化过程(Ⅱ)——周期破断

基于弹性力学理论,建立了大倾角综放工作面推进过程中基本顶由小三角形悬板→大三角形悬板→斜梯形板转化的薄板力学模型,计算出3种形状基本顶的上、下板面的应力分布,揭示了断裂线发育轨迹与破坏区演化过程,阐明了大倾角煤层基本顶周期破断的"四边形"型断裂模式。研究表明,大倾角煤层基本顶周期断裂的空间顺序为"中下部→中上部→上部→下部"。结合数值模拟、现场监测等手段,验证了基本顶周期断裂过程中采场围岩应力场分布及矿压显现具有时序性和非对称特征。     

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。     

Numerical simulation study of gob air leakage field and gas migration regularity in downlink ventilation

Aiming at the issue that mass of gas emission from mining gob and the gas exceeded in working face, gob air leakage field and gas migration regularity in downlink ventilation was studied. In consideration of the influence of natural wind pressure to analyze the stope face differential pressure, gob air leakage field distribution and gas migration regularity theoretically. Established a two-dimensional physical model with one source and one doab, and applied computational fluid dynamics analysis software Fluent to do numerical simulation, analyzed and contrasted to the areas of gob air leakage on size and gas emission from gob to working face on strength when using the downlink ventilation and uplink ventilation. When applied downward ventilation in stope face, the air leakage field of gob nearly working face, and the air leakage intensity were smaller than uplink, this can effectively reduce the gas emission from gob to working face; when used downlink ventilation, the air leakage airflow carry the lower amount of gas to doab than uplink ventilation, and more easily to mix the gas, reduced the possibility of gas accumulation in upper corner and the stratified flows, it can provide protection to mine with safe and effective production.     

厚松散层薄基岩坚硬顶板工作面覆岩破坏电法监测

掌握导水裂缝带发育高度对于厚松散层薄基岩煤矿工作面安全开采具有重要的意义。在煤层采动影响前,在工作面巷道向煤层工作面顶板施工1个仰孔,布置孔中电极电缆,形成钻孔电法监测系统。在巷道中连接并行电法仪器和钻孔电缆,数据采集方式称为AM法。随采煤工作面位置逐渐接近并进入钻孔控制范围,监测电极电流值和视电阻率值发生变化。结果表明:对潘北煤矿厚松散层薄基岩坚硬顶板工作面电法监测显示,弯曲下沉带电极电流值和视电阻率值较为稳定,受采动影响程度较小;导水裂缝带内,电极电流值明显下降,视电阻率值明显升高;顶板高度0~40 m采动超前影响范围可达410 m左右;工作面坚硬顶板砂岩地层为控制覆岩破坏的关键层,采空区上方坚硬顶板岩层垮落滞后工作面9~16 m;工作面导水裂缝带高度为37 m,导水裂缝带未发育到基岩面,风化砂质泥岩裂隙在采动应力作用下存在闭合现象。