综放工作面采空区自然发火的数值模拟研究

采用有限元数值模拟方法求解了综采放顶煤工作面采空区风流运动规律的三维非定常气体渗流方程， 用该数值计算模型（ 软件程序） 能够较为有效地反映出采空区内的风流压力和速度分布情况， 结合实例， 给出了采空区内自然发火影响带与漏风风量的关系．     

两进一回均压通风防灭火技术的应用

板定梁塔煤矿1203工作面在主要通风机负压作用下,周边火区的CO气体通过地面裂隙或采空区等漏风通道进入工作面,引起CO超限。针对1203工作面两进一回的特点,通过构建通风机、风门、密闭、气室、调节风窗等通风构筑物,成功应用了均压通风防灭火技术,实现了工作面风量、上下煤层风压的动态平衡,防止了风流反向,降低了风流煤尘浓度。结果表明:均压通风防灭火技术提升了工作面风流压力,减少了漏风量,有效抑制了采空区CO气体向回采工作面溢出。     

双工作面均压通风防灭火技术在板定梁塔煤矿的应用

针对板定梁塔煤矿1201回采工作面和1203备采工作面在主要通风机负压通风下,周边火区的CO气体通过地面裂隙或上覆采空区等漏风通道进入工作面,引起工作面CO超限的问题,通过构建了风机、风门、密闭、调节风窗等通风构筑物,在双工作面成功应用了联合均压通风防灭火技术,实现了工作面风量、上下煤层风压的动态平衡。结果表明:均压通风防灭火技术提升了工作面风流压力,减少了采空区漏风量,有效地抑制了采空区CO气体向回采工作面溢出。     

易燃煤层综放工作面安全配风量计算方法及实践

为了提高自燃煤层综放工作面风量配备的安全性,补充该类工作面配风量的计算要素.按照<煤矿安全规程>的规定,将"采空区氧化带宽度与供风量之间的关系"和"两巷通风断面"纳入计算范围,给出了计算公式和风量确定方法.该方法在义煤集团公司多个综放工作面的应用结果表明:巷道风流的通畅性增大,反膨胀压缩作用和采空区的漏风强度降低,风压风量匹配性增加,安全性提高.该计算方法能够提高开采易自燃煤层矿井综放工作面的安全性,可供相似条件的煤矿配风量计算参考.     

全风压风流混合处瓦斯超限的成因与对策

本文通过对煤矿井下局部通风掘进工作面全风压风流混合处瓦期浓度与风量关系的综合分析，建立起了全风压风流瓦斯浓度关系数学模型，揭示了掘进工作面排除瓦斯全风压风流混合处瓦斯超限的成因本质，提出了相应对策，对于避免矿井局部通风掘进工作面违章超限排除瓦斯，防止“一风吹”，及有效进行日常局部通风与瓦斯管理具有一定理论指导和实践意义。     

采空区浮煤自燃区域分析

就采空区浮煤自烯三带划分依据进行了定性和定量探讨，提出了采空区三带漏风强度测算方法，研究了工作面供风量、风压梯度、漏风量与采空区自燃带范围的关系，出采空区自燃带宽度测算公式。     

不同通风方式对大倾角采空区煤自燃危险区域的影响研究

针对东峡煤矿大倾角工作面采空区现场危险区域难确定的问题,在确定工作面及采空区参数的基础上,采用相似模拟试验方法,构建了采空区自燃"三带"模拟试验系统,得出了大倾角工作面采空区在不同风量、不同风向下O_2浓度的分布规律。结果显示:大倾角采空区自燃"三带"呈立体分布;随着工作面风量的增大,风流进入采空区的深度以及对采空区的影响高度增大;上、下行通风条件下自燃"三带"主要分布在下巷道侧。     

采空垮落区的风流运动和瓦斯运移作用机理

通过对采空区内矸石的特性分析,研究瓦斯在采空区中的扩散规律。建立瓦斯在采空区内扩散的数学模型,描绘了回采中采空区瓦斯的运移与分布的流体动力学原理。给出增大风量后瓦斯分布的算例,由此反映出工作面风压与采空区内部瓦斯压力的动态平衡性。运用质量守恒定律和非线性渗流方程,提出基于Fick扩散定律和Brinkman方程的瓦斯扩散-通风对流运移模型,综合考虑了流体压力梯度和动能作用,比较适合采空垮落区的风流运动和瓦斯对流扩散规律。通过数值模拟并与实验结果对照,研究采煤工作面采空垮落区内瓦斯运移的作用机理。认为采空区内瓦斯扩散的数值模拟的模型是有效可行的,为扩散规律的研究提供理论依据,从而有助于煤矿瓦斯监测与安全管理。     

均压技术治理神东矿区低氧问题的效果分析

通过对神东矿区部分回采工作面回风隅角氧气浓度低、上覆采空区与周边小煤窑采空区可能导通及地表漏风的影响因素进行分析,定点、定时对工作面、工作面上隅角气体成分、风量、进、回风压差及漏风情况,巷道风流流动状态,采空区和火区的气体成分、漏风量、漏风方向、空气温度、防火墙内外空气压差等状态和数据变化进行收集、汇总,结合风量、风压调节法,利用现有的均压设备、设施等系列措施来解决工作面低氧、防止小窑采空区有毒有害气体向工作面的运移、杜绝地面漏风问题,确保矿井能够安全生产。     

回采工作面上隅角及回风流中的CO治理

通过对自燃煤层回采工作面上隅角、回风流中CO超限的分析,指出回采工作上隅角、回风流CO超限源于:①本层回采工作面煤炭破碎后的常温氧化;②上区段采空区内积存的CO并向本工作面的渗透。文章介绍了采用工作面增压、增加工作面风量、向上隅角局部增加风量和对采空区进行注浆堵截等措施进行CO治理的经验。     

一进两回Y型通风采空区气体分布数值模拟

为了掌握Y型通风采空区气体分布规律,根据现场实际建立了一进两回Y型通风采空区物理模型,运用Fluent软件对一进两回Y型通风采空区漏风流场、漏风量和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。结果表明:随至下隅角距离的增大,工作面向采空区的漏风量减小,在上隅角附近漏风量急剧增大;沿采空区长度方向,越靠近采空区深部瓦斯浓度越大;沿工作面方向靠近运输巷侧瓦斯浓度低,靠近沿空留巷侧瓦斯浓度高。     

“U+L”型通风条件下采场瓦斯分布规律研究

为了研究“U+L”型通风条件下采场瓦斯分布规律，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，理论分析了工作面瓦斯赋存规律和多孔介质瓦斯运移模型基本方程，然后，采用Fluent数值模拟软件，模拟了“U+L”型通风方式下采空区瓦斯浓度分布、工作面瓦斯分布规律以及采空区风流场分布规律。研究得出，该通风方式下，能够稀释和疏散采空区瓦斯，同时也增大了回风巷排瓦斯的负担，应增加其他相关瓦斯抽采措施，确保矿井的安全开采。     

采场均压防灭火模型试验研究

采用自行设计的采场均压防灭火模型，模拟研究了采场四周无漏风、杜绝地表漏风和气室卸压等几种情况下的火区及火区下采空区内的风压分布．采用风窗－风机升压系统对高压能火区实施均压的措施，能达到火下采空区风压高于火区风压，且均处于正压区段的效果．     

综采工作面风压测定及采空区瓦斯渗漏分析

以黄陵矿业集团二号煤矿207综采工作面为例,针对采空区的复杂漏风关系,通过布置风压测点,对207工作面进行了系统的风压测定,确定207工作面的风压分布规律,分析邻近采空区漏风与207工作面风压的关系,提出防止采空区瓦斯渗漏建议措施。     

上区段巷抽采采空区瓦斯技术

根据采空区顶板压力分布规律和通风负压作用下采空区风流流动规律,建立采空区瓦斯涌出理论模型,分析采空区瓦斯涌出规律及其与顶板压力和通风负压的关系.提出上区段巷抽采采空区瓦斯技术方法,建立抽采情况下采空区瓦斯流动理论模型,将该方法应用于演马庄矿27091工作面采空区瓦斯抽采,根据采空区瓦斯流动理论模型和现场应用情况提出提高抽采效果的措施.     

Y型通风系统采空区漏风规律相似模拟实验研究

根据漏风阻力定律、流动相似理论和几何相似规律,建立了相似模拟通风系统及采空区模型。模型采用Y型通风系统,用能位测定、示踪技术,研究瓦斯浓度分布等技术手段得出风流在采空区内漏风规律,为准确划分自燃氧化"三带"的范围提供了依据。     

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。     

基于CFD的采空区三维空间漏风流场数值模拟

采空区漏风易引发遗煤自燃灾害，威胁煤矿井下安全生产。为研究和掌握采空区漏风流场分布，以梁宝寺煤矿3308工作面为研究对象，建立采空区三维模型，构建了采空区三维阻力系数分布函数，借助CFD软件对采空区漏风流场规律进行数值模拟。结果发现：工作面向采空区漏风流场的分布在各方向上具有明显的分区域特性|采空区的主要漏风发生在工作面倾向0～10m的范围内，应加强此范围的密封工作，以隔绝漏风通道|数值模拟得到的沿工作面倾向风量与现场实际测量的结果误差较小，验证了数值模拟具有一定的准确性。上述分析为减少采空区漏风，防治采空区遗煤自燃发火等灾害提供一定的理论基础。     

地面钻井抽采负压对采空区气体流场分布影响

将采空区视为各向同性多孔介质,构建了采空区气体流场基本闭合方程组,利用FLUENT模拟软件对采空区内部气体流场进行模拟,分析了地面钻井不同抽采条件下的采空区内部气体浓度分布特征,以此研究地面钻井不同抽采负压对采空区气体流场的影响。研究发现地面钻井布置在采空区靠近回风巷20～70 m有利于抽采,且负压抽采可能给采空区带来自然发火的危险,但在采取一定的监控措施下,40～50 kPa的抽采负压是可取的。     

采空区通地表漏风状态下的矿井诱导通风系统研究

承德铜矿采用有底柱分段崩落法开采,随着地下矿山开采进展及采空区增大,出现采空区通地表漏风现象,受采矿方法所限,漏风通道不能通过充填、封堵且与地表相通,对矿井通风系统的稳定性影响非常严重。通过分析该矿山采空区漏风特点,建立了采空区通地表三维物理模型,并基于 Fluent 软件对采空区通地表漏风风速流场规律进行了数值模拟。研究表明:采空区通地表漏风条件下,工作面及采空区流场的分布在各方向上具有明显的分区规律。漏风采空区通道距工作面越近,对工作面风流影响越大,采空区风流趋向一定的规律向回风巷道移动;当漏风速度较小时,在漏风通道和工作面的采空区风流大致呈“U”形流动,越靠近工作面风流越大。根据上述分析,提出利用通地表采空区回风,将漏风通道加入通风网络中,在风向最易改变点来诱导通地表采空区回风,形成诱导通风系统, 重建通风系统动态模型。针对控制采空区漏风的通风网络进行了诱导通风研究,较好地解决了采空区漏风问题。上述研究反映出,将采空区作为通风回路的诱导通风网络并重新优化通风网络,是解决采空区漏风控制问题的有效手段。