注氮对采空区瓦斯浓度分布的影响

<正> 一、引言 高沼气矿井在采用综采放顶煤开采厚及特厚煤层时,放落的顶煤将释放大量的瓦斯,造成采空区大量的高浓度瓦斯积聚。采空区涌出的瓦斯受风流机械扩散作用的影响向工作面上隅角及综采支架顶部运移。尤其在采空区注氮防火中,由于注氮改变了采空区内的瓦斯分布状态,采空区瓦斯可能涌入工作面风流中致使瓦斯浓度超限,影响采空区注氮防火效果。为了有效地治理工作面瓦斯,提高采空区注氮防火效果,必须研究在注氮条件下采空区     

采空区三场耦合瓦斯浓度分布规律研究

利用采空区埋管采气技术,对余吾煤业N1101工作面采空区瓦斯浓度分布规律进行研究,得出单一厚煤层综采工作面采空区"三场耦合"条件下的瓦斯浓度分布规律。采空区瓦斯在走向方向上分为:瓦斯浓度稀释区、瓦斯浓度快速集聚区、瓦斯浓度缓慢集聚区。在倾向方向明显分为两个带:在采空区浅部瓦斯浓度先增大再减小,在采空区深部瓦斯浓度变化不明显。根据试验测得的采空区瓦斯浓度分布,提出了对高抽巷附近采空区进行封堵及在采空区瓦斯浓度快速集聚区进行埋管抽放来治理上隅角瓦斯超限的措施。     

采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯机理研究

为了提高采空区顶板高位走向长钻孔瓦斯抽采效率,消除工作面上隅角瓦斯超限事故,以山西华晋吉宁煤业有限责任公司2102综采工作面为研究对象,采用数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法,利用3DEC软件模拟计算2102综采工作面回采期间采空区顶板裂隙场演化过程,根据裂隙场、应力场和应变场分布模拟结果在沿工作面推进方向上划分采空区顶板裂隙加强区范围与压实区范围,工作面推进期间煤层顶板在时间上先后经历裂隙加强区和重新压实区,处于裂隙加强区的钻孔部分为钻孔高效抽采作用区域,钻孔高效抽采段长度与钻孔高效抽采段裂隙发育程度共同决定高位走向长钻孔抽采效率,揭示了采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯作用机制;在此基础上,在采空区顶板裂隙带高度范围内布置多个高位试验钻孔,进行钻孔瓦斯抽采效果考察,研究结果表明:在保证高位钻孔布置于回风巷内侧顶板裂隙带前提下,最佳布孔层位为距煤层底板60 m左右,同时在高位试验钻孔作用下,上隅角瓦斯体积分数最大值由1.1%降低至0.6%,说明根据回风巷内侧采空区顶板裂隙带高度范围,布置高位走向长钻孔能显著降低上隅角瓦斯浓度。     

新安煤矿尾巷治理上隅角瓦斯技术研究

由于煤层开采期间U型通风方式的布置及采空区内瓦斯运移特征的限制,从而易导致大量采空区瓦斯涌向工作面上隅角并出现瓦斯积聚的现象。为有效降低新安煤矿综采工作面上隅角瓦斯积聚,通过对综采面基本情况的了解及上隅角瓦斯积聚原因的分析,提出了增设尾巷及调节上下巷风流压差来改变采空区瓦斯运移特征以达到根治上隅角瓦斯积聚的效果,并通过执行低位钻场高位孔对采空区裂隙带内高浓度瓦斯进行辅助抽采以降低回采面瓦斯涌出量及尾巷内回风流瓦斯浓度。通过增设尾巷,将为后期沿空留巷的实施提供更大的利用价值,并为煤矿的安全高效开采提供有效的保障。     

上隅角埋管抽放前后采空区瓦斯运移规律研究

针对新安煤矿14211沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯浓度超限问题,对综放开采工作面采空区瓦斯运移规律进行了研究。根据CFD数值模拟的理论,建立采空区瓦斯渗流的三维非均质模型,并得到了模型中相应参数的确定方法。利用Fluent数值模拟软件,对比分析了沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯有无情况下的采空区瓦斯运移及浓度分布规律。模拟结果表明:通过上隅角瓦斯抽放可平均减少42%的上隅角和采空区的瓦斯,有效解决了沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯积聚问题,从而保障了综放开采工作面的安全生产。     

基于气动风机的某矿工作面上隅角瓦斯治理技术

为了消除某矿81304工作面上隅角瓦斯存在的安全隐患,利用Fluent软件模拟上隅角和工作面的瓦斯速度、瓦斯压力、瓦斯浓度分布规律,结果表明,上隅角的瓦斯压力和瓦斯浓度的分布均与瓦斯运移速度有关,受回风顺槽影响,瓦斯运移速度减缓,瓦斯压力及瓦斯浓度偏大;瓦斯运移速度、瓦斯浓度沿工作面走向依次增大,在深部采空区达到最大;瓦斯压力沿工作面倾向依次增大,受上隅角阻力的影响,在上隅角处的瓦斯压力突然变大。根据模拟结果,提出采用气动风机治理瓦斯,通过2种风机布置方案对比得出,将气动风机安装在81304工作面254#架上,启动风机后,上隅角瓦斯浓度分别在检修班和生产班同比无风机治理时减少22.2%和26.7%,治理效果显著。气动风机对消除上隅角瓦斯聚集具有可行性。     

综采工作面上隅角瓦斯治理的探索与研究

我国绝大部分采煤工作面均采用"U"型通风方式,其上隅角是采空区瓦斯的集中涌出区域。文章通过对综采工作面上隅角瓦斯来源和瓦斯超限原因的分析,探索出一套"两进一回"治理上隅角瓦斯的通风方式。该方式能有效提高局部积聚区域内瓦斯扩散强度,并能加强巷道中风流的瓦斯运移,治理上隅角瓦斯简单易行、稳定可靠,有较好的推广应用价值。     

U型通风综采工作面瓦斯综合治理技术实践

针对成庄矿U型通风综采工作面回风上隅角瓦斯易积聚、不可控等问题,采用采空区大流量埋管抽放、采空区顶板走向长钻孔抽采、地面采动区L型井抽采和上隅角导风筒抽放综合治理措施,对4322综采工作面的治理效果进行跟踪考察,统计工作面回采期间风排瓦斯量、瓦斯抽采量和绝对瓦斯涌出量的变化对应关系,瓦斯抽采量占比工作面绝对瓦斯涌出量平均值达到70%,上隅角瓦斯浓度可控制在0.8%以下,回风巷瓦斯浓度可控制在0. 6%以下,证明了瓦斯综合治理措施效果良好,U型通风综采工作面实现了安全生产。     

综采工作面上隅角瓦斯治理研究

综采工作面上隅角容易发生瓦斯积聚甚至超限现象,严重威胁了工作面的安全和高效回采,通过对综采工作面上隅角瓦斯来源和积聚原因进行分析,提出了上隅角瓦斯治理措施。余吾煤业S2107工作面上隅角瓦斯治理实践表明,采用采空区埋管抽采、上隅角插管抽采、挂风障与伸缩风筒等措施能有效地解决工作面上隅角瓦斯积聚问题。     

倾斜厚煤层综放工作面伪斜长度与上隅角瓦斯浓度耦合机制研究

倾角煤层的开采，常伴随输送机上窜、下滑问题。一般通过增加伪斜长度来确保液压支架的正常移动，并为机头机位提供更多作业空间，但伪斜长度增加会影响架间和上隅角瓦斯变化，导致工作面出现瓦斯浓度异常现象。针对倾斜厚煤层开采中容易出现上隅角瓦斯超限的问题，应用Fluent数值模拟软件，分析不同伪斜长度下采空区瓦斯浓度分布规律，确定最优伪斜长度。为研究采空区瓦斯运移规律，应用Fluent数值模拟软件，在伪斜长度分别为20、25、30、35 m条件下对“U”型通风方式下的采空区瓦斯分布及流场情况进行研究。模拟发现：伪斜长度在一定程度上影响采空区内的风流，使得采空区内风流紊乱，瓦斯局部地区集聚严重，进而对采空区内的瓦斯分布及运移造成一定的影响。研究结果表明：工作面伪斜长度对于采空区瓦斯浓度分布有显影响，随着伪斜长度的增加，采空区内风流发生提前转向，导致采空区瓦斯提前向工作面涌出，瓦斯异常区从上隅角处逐渐向工作面偏移，上隅角瓦斯浓度逐渐降低。通过模拟结果对现场伪斜长度优化应用后，试验工作面在伪斜长度25 m左右时，上隅角、回风巷最大瓦斯体积分数均控制在1%以内，工作面未出现瓦斯异常积聚现象。模拟结果与现场...     

老年褐煤综放工作面CO来源分析及治理技术研究

针对敏东一矿低变质老年褐煤低温氧化造成综放工作面回风隅角CO超限问题，通过分析I0116³00综放工作面回风隅角CO来源，提出了以有害气体抽采为主，以帷幕注氮、气幕稀释、喷洒阻化剂、均压通风等为辅的综合防治技术措施，并进行了现场应用。研究结果表明:I0116³00综放工作面回风隅角埋管进行CO等有害气体控制抽采，有效降低了隅角及回风CO浓度；采空区帷幕注氮，惰化遗煤氧化，可以有效抑制CO的生成量；局部均压通风和上隅角导风对抑制采空区CO涌出有较好的效果，工作面最佳配风量控制在1 350 m³/min左右并适当提高上隅角风压，有效减少了采空区CO涌出。通过现场应用，消除了I0116³00综放工作面回风隅角CO超限隐患，为回采工作面的安全生产提供了保障。     

极近距离煤层综放开采瓦斯涌出治理技术研究

针对六家煤矿极近距离煤层综放开采瓦斯涌出治理问题,通过分析综采放顶煤工作面瓦斯涌出的主要影响因素,并在WⅡN₃6-8综放工作面瓦斯涌出来源分析及预测的基础上,针对性地采取了本煤层及邻近层低位钻孔抽采、上覆采空区瓦斯抽采、上隅角埋管抽采相结合的瓦斯分源治理技术。研究结果表明:极近距离煤层卸压瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出等是造成工作面上隅角瓦斯涌出量增大的主要影响因素;采取分源治理措施以后,工作面初采期间瓦斯抽采率最大达到78%,上隅角瓦斯浓度稳定在0.3%～0.6%,工作面、回风瓦斯浓度稳定在0.2%～0.4%,工作面未出现瓦斯超限,瓦斯治理达到了预期效果。     

综放工作面风量及采空区漏风定量检测

通过对中煤塔山煤矿30509综放工作面采空区漏风及有害气体分析的研究，总结了通过定量连续释放SF₆示踪气体，来检测工作面风量与采空区漏风的方法，测定了沿工作面采空区的漏风分布及漏风流线的深度。采用定时测量法，确定了30509工作面随工作面不断推进，与对应地表发生了导通现象；采用定量测量法，确定了内部漏风量和外部漏风量较大，对综采工作面采空区自然发火存在较大风险，同时提出了防范措施，为减少综放工作面采空区漏风、防止自然发火的发生提供了参考。     

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。     

红庆河煤矿综采工作面回风隅角有毒有害气体治理技术

针对综采工作面回风隅角有毒有害气体集聚超限这一现象,从有毒有害气体的来源及影响因素等方面入手,对综采工作面回风隅角有毒有害气体集聚超限进行分析,采取减少采空区遗煤量及采空区漏风、加快工作面推进速度、合理配风及灌浆、注氮等综合防治技术措施,确保综采工作面回风隅角有毒有害气体浓度处于正常水平,保证井下作业人员人身安全及综采工作面安全、高效回采。     

综采工作面停产期间防灭火监测及管理

以长期停产的综采工作面为例,介绍了通风系统调整、封堵漏风通道、采空区蓄水、喷洒阻化剂及注氮防灭火等综合防灭火技术管理手段。以综采工作面架间温度、采空区温度,工作面架间CO,采空区、工作面回风巷CO及自然发火标志性气体为监测对象,经现场试验,综采工作面采空区及回风隅角CO浓度显著降低,综采工作面采空区温度显著降低。通过综合防灭火措施的有效实施,破坏了采空区遗煤自然发火所需的蓄热条件,杜绝了采空区自然发火隐患,取得了良好的防灭火效果,保证了综采工作面在停产期间的安全,为工作面后期正常安全回采创造了有利条件。     

均压防治技术在30101工作面采空区的应用

针对30101工作面开采过程中临近老窑采空区遗煤自然发火引起的工作面有毒有害气体浓度高、上隅角CO浓度超标等问题,利用SF₆示踪气体测定采空区漏风量,提出了均压技术,均衡了工作面与采空区风压分布,控制了均压范围内的风压差,减少了采空区漏风,降低了工作面有毒有害气体浓度与上隅角CO浓度。在综合考虑均压区域通风系统的合理性和稳定性及对其他用风地点影响的基础上,采用调压风机—调节风门联合均压方案,并对其参数进行设计,确定风机型号YBFH132S2、调节风门面积0.285 m²。现场方案实施结果表明:30101工作面上隅角与采空区CO浓度符合安全生产标准,取得良好效果。     

突出工作面上隅角瓦斯管理技术研究

平宝公司煤层由于受到煤层埋深、顶底板岩性、水文地质构造等因素的影响,煤层具有瓦斯压力大、瓦斯含量高等特点,目前开采的己_15-17-12081采面由于采空区面积大,易造成回采工作面尤其是上隅角瓦斯超限。根据以往开采工作面上隅角瓦斯涌出异常等情况,为了保证综采工作面安全回采,采取高抽巷抽放采空区瓦斯,改进上隅角封堵充填技术,配合设置风水联动喷雾装置等多种手段联合治理上隅角瓦斯积聚。实践表明:采用综合治理技术后,上隅角瓦斯积聚的问题得到缓解,保证了矿井的安全高效生产,为相关地质条件的采煤工作面上隅角瓦斯治理提供参考。     

突出矿井中间低位巷瓦斯抽采技术应用研究

当三软低透气性突出煤层中施工顺层瓦斯抽采钻孔时,大采长工作面中间区域存在瓦斯抽采空白带,同时采面回采期间采空区瓦斯涌出量大,严重威胁工作面的安全生产。通过在合理层位布置工作面中间低位巷,利用水力冲孔卸压抽采工作面空白带瓦斯,消除了工作面突出危险性;同时工作面回采期间利用低位巷分流抽放采空区瓦斯,解决了上隅角瓦斯超限问题,综采工作面月产量提高1倍以上,实现了大采长工作面的安全高效生产。     

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。