易自燃煤层工作面上隅角瓦斯治理技术研究

分析了上隅角瓦斯积聚规律,通过数值模拟研究了U形通风方式不同风速对工作面上隅角瓦斯浓度变化的影响,设计了以上隅角埋管抽采为主的瓦斯治理方案,模拟了埋管抽采对采空区漏风的影响,分析了抽采方式下对煤自燃的影响,并考察了埋管抽采对上隅角瓦斯浓度影响的效果。     

上隅角瓦斯移动式抽采技术研究

针对山西余吾煤矿煤层瓦斯含量高、渗透率低、上隅角瓦斯积聚等特点,为解决N1206回采工作面上隅角瓦斯超限问题,分别从抽采位置、抽采管径的确定,固定与拖动装置设计的角度进行分析,提出上隅角瓦斯移动式抽采技术,确定了拖管抽采的最佳抽采位置为:距离煤层底板高为2. 4 m,沿走向深入采空区17. 4 m处,拖管抽采管径为150 mm。对解决高瓦斯矿井低渗透煤层工作面上隅角瓦斯积聚的难题有借鉴意义。     

高瓦斯易自燃煤层采空区抽采瓦斯方法对比分析

为了研究高瓦斯易自燃煤层采空区瓦斯与火灾复合灾害共存的情况下抽采瓦斯对采空区遗煤自然发火的影响,以彬长矿区文家坡煤矿高瓦斯易自燃的首采4101工作面为研究对象,利用ANSYS三维可视化数值模拟软件,建立了采空区漏风流场的数值模型,定量对比研究了高位钻孔抽采、邻近巷抽采和埋管抽采3种不同抽采瓦斯方法下采空区瓦斯浓度分布、采空区漏风流场以及采空区"三带"宽度范围变化的差异性。研究结果表明:采用高位钻孔抽采方法时采空区漏风流场和自燃带宽度范围在采空区深部30 m范围内的影响和变化都相对较小,能够有效的减少采空区瓦斯与火灾复合灾害的发生,从而对工作面的安全高效回采提供保障。     

立体式抽采治理上隅角瓦斯应用研究

为提高工作面上隅角瓦斯治理效果,采取以上隅角埋管抽采、进风巷卸压区域内本煤层钻孔、回采面回风巷低位钻场高位孔为技术特征的立体式综合抽采措施,对新安煤矿14220工作面上隅角瓦斯进行治理。结果表明,上隅角最大瓦斯积聚浓度由0.69%下降至0.4%,回风流瓦斯浓度由最大的0.59%下降至0.38%。以上立体综合抽采措施有效地降低了工作面上隅角瓦斯涌出量,为安全高效生产提供了保障。     

高抽巷瓦斯抽采与上隅角瓦斯治理技术研究

为了解决某矿1307工作面瓦斯抽采效率低,上隅角易超限问题,在该工作面"一面四巷"治理背景下,通过数据分析了高抽巷抽采可行性,并针对性进行高抽巷优化设计和闭墙设计,提出了1307工作面回采过程中上隅角瓦斯治理的埋管和高位钻孔补充措施。研究结果表明,该种治理模式提高了工作面抽采效率,有效缓解了上隅角瓦斯,保证了煤矿安全生产。     

急倾斜自燃煤层瓦斯抽采技术研究

以煤田内宏远煤矿开采的B1煤层为例,分析了急倾斜自燃煤层采空区瓦斯抽采易造成采空区火灾、不抽采易造成上隅角瓦斯积聚甚至超限的难点与不足,针对B1煤层在回采和掘进中存在具体问题,对矿井瓦斯抽采方式进行了改进,提出了适合高瓦斯矿井急倾斜自燃煤层的瓦斯抽采技术,取得了良好的效果。     

高抽巷瓦斯抽采治理上隅角瓦斯的研究与应用

通过在采煤工作面使用高抽巷抽放采空区瓦斯,有效降低采煤工作面上隅角和回风流的瓦斯浓度,有效地改善了工作面的安全生产水平。通过对高抽巷的巷道布置、抽放效果和影响因素的研究与分析,总结出了高抽巷垂距和平距,减小采空区、高抽巷漏风,控制好高抽巷的抽放量等因素是影响高抽巷瓦斯治理效果的主要因素,为其他矿井高抽巷抽采治理上隅角瓦斯提供了参考。     

不同抽采方法对上隅角瓦斯浓度影响试验研究

采用高位定向钻孔+隅角抽采相结合的方法能有效降低上隅角瓦斯浓度;高位定向钻孔抽采流量大且相对稳定,效果好,可降低上隅角瓦斯浓度0.3%左右;上隅角埋、插管抽采对上隅角作用直接有效,可降低上隅角瓦斯浓度0.2%左右;一般高位孔抽采效果较差,对上隅角瓦斯浓度影响很小。     

上隅角不同插管深度瓦斯抽采效果研究

为研究上隅角插管深度对瓦斯抽采的影响,以党家河煤矿104工作面为背景建立数值模拟模型,使用FLUENT数值模拟软件对抽采前及插管深度为1、3、5 m时工作面及采空区瓦斯浓度分布进行数值模拟;数值模拟结果表明:上隅角插管深度越深,上隅角瓦斯浓度越低,但对除上隅角以外的工作面和采空区其它地方的瓦斯分布影响不大。将研究结果应用于现场实践,实测104工作面上隅角瓦斯浓度不超过0.7%。研究结果表明上隅角插管抽采瓦斯可以有效抽采上隅角瓦斯,降低上隅角瓦斯浓度。     

高瓦斯自燃煤层瓦斯抽采及采空区防火技术

为有效开展寺河矿二号井高瓦斯抽采、自燃煤层采空区防火工作,以151306工作面为试验对象,采用本煤层瓦斯预抽及顶板穿层走向钻孔预抽,有效降低本煤层及邻近层瓦斯含量;同时加强采空区CO束管监测系统进行预测预报,结合阻化剂压注措施,防止了工作面采空区上、下隅角和遗留煤柱发生自燃发火现象,实现了该工作面的安全高效回采。     

高瓦斯易自燃煤层高抽巷瓦斯抽采与浮煤自燃耦合研究

运用FLUENT数值模拟方法对采空区三维耦合场进行研究,简要概括FLUENT流体数值模拟软件基本理论,通过对FLUENT进行自行编程,利用开发模型对杉木树煤矿N3062工作面采空区三位耦合场进行模拟分析,得到漏风流场分布规律。通过理论分析,确定散热带与自燃带分界线处氧浓度降低值,进而准确判定高瓦斯易自燃煤层采空区自燃带范围,并通过预先铺设在采空区中的光纤测温系统进一步判定采空区自燃带范围。利用实测采空区自燃带范围验证数值模拟采空区流场分布准确性,进一步对不同高抽负压条件下采空区自燃带宽度进行模拟,并结合现场实测不同高抽负压条件下回风巷瓦斯浓度及瓦斯抽采率的变化,确定最佳高抽负压范围。最后,采空区三维耦合场数值模拟结果也表明自燃三带呈现立体分布,在紧邻支架后部上方位置存在一个自燃发火危险区域。     

马兰矿综采工作面上隅角瓦斯治理抽采措施研究

针对马兰矿工作面瓦斯含量较高、突出危险的工作面条件,分析了上隅角瓦斯抽采机理,主要由于“U”型通风系统风流及压差作用瓦斯在工作面上隅角形成了聚集,上隅角极易发生瓦斯超限及瓦斯积聚事故;在工作面除采取封堵切眼进、回风隅角、控制采空区悬顶面积等固有手段治理上隅角瓦斯外,重点针对上隅角瓦斯抽放采取高抽巷抽采、瓦斯抽放巷裂隙带抽采、瓦斯抽放巷大直径钻孔抽采、上隅角悬管抽采等综合措施治理上隅角瓦斯,并确定了各治理方案的具体技术参数。最后在马兰矿工作面进行了实践应用,由工作面现场数据分析可知瓦斯浓度保持在0.3%～0.6%,保障了工作面的安全生产,为相关地质条件的采煤工作面上隅角瓦斯治理提供参考。     

顶板裂隙带与上隅角瓦斯抽采实践研究

随着综采工作面延深,矿井进入深部开采环节,煤层瓦斯含量与抽采难度逐渐增加,仅通过单一的风排治理瓦斯的手段难以实现对积聚瓦斯的有效排放,针对阜生矿1216综采工作面风巷裂隙带及回风上隅角瓦斯积聚的现象,提出顶板裂隙带钻孔采中抽放和回风上隅角埋管抽采瓦斯综合治理措施,并成功实施,取得了良好的效果。     

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。     

应用移动式抽放泵抽采易自燃综放面瓦斯

针对低瓦斯矿井中存在的采煤工作面上隅角和回风流瓦斯浓度较大,经常出现瓦斯超限断电现象,从而影响到矿井安全和生产的问题,大平矿采用移动式瓦斯抽放泵处理瓦斯的措施,解决瓦斯超限断电现象。     

瓦斯抽放在上隅角瓦斯治理中的应用

钱家营矿三采区7煤层在回采过程中,工作面绝对涌出量均达到15m3/min以上,通过增加风量很难将上隅角瓦斯稀释至规程允许范围之内,通过上隅角埋管抽放、采空区抽放和回风巷高位孔抽放等综合措施进行治理,效果明显,从而确保了顺利回采和安全生产。     

上隅角抽采治理采煤工作面瓦斯的正交模拟优化

为了使采空区风流流动及瓦斯分布的数值模拟更加符合实际,基于采空区上覆岩层移动破断及裂隙演化的O形圈理论,研究煤矿井下采空区多孔介质的渗透特性,建立了正常回采期间煤矿采空区更符合实际的连续渗透率模型,并将该模型应用于五阳煤矿7601综放工作面上隅角抽采治理采煤工作面瓦斯的通风与抽放参数组合优化中。根据7601工作面现场实际情况建立CFD数值计算模型,根据正交试验方法设计了一个4因素3水平的正交试验,采用FLUENT软件平台对各试验进行数值模拟,选出了上隅角抽采治理采煤工作面瓦斯的优化参数组合,将优化后的参数应用到工作面生产中后,与模拟结果较为吻合,从而验证了模拟结果的可靠性。     

预抽煤层瓦斯抽采效果动态评价方法

如何实时掌握并准确预测瓦斯抽采效果,为抽采措施提供有力依据,是解决高瓦斯及突出矿井抽掘采衔接问题的关键。因此在相关研究和实践的基础上,结合煤层抽采瓦斯流动理论、抽采达标评判、监测监控、数学反演及井下瓦斯参数测定等技术,建立了以抽采效果预评价、过程中实时评价和井下实测验证为主体贯穿抽采工作始终的瓦斯抽采效果动态评价方法,可为建立抽掘采平衡关系提供技术支撑,促进矿井实现瓦斯与煤炭的统筹规划协调开发。     

上隅角定向拖管技术在瓦斯抽采中的应用

为提升高瓦斯矿井高强度开采工作面上隅角瓦斯治理效果,开发了上隅角定向拖管技术。采用理论分析的方法,分析了单U型通风方式条件下上隅角瓦斯积聚机理,对传统式埋管抽放技术进行了改革,将上隅角埋管静态抽采模式变为拖管抽采动态抽采模式,在左权鑫顺煤矿15101工作面进行工程试验。结果表明:上隅角拖管定向抽采技术能够实现抽放口定向动态调整;最佳抽放点位置为距离底板2.4 m(垂距)、沿倾斜方向距离回风巷道1.57 m(横距)、沿走向深入采空区17.4 m处(纵距);另外,左权鑫顺煤矿15101工作面上隅角瓦斯浓度由工程试验前的0.72%降低到试验后的0.57%,取得了较理想的上隅角瓦斯治理效果。     

浅源高位钻孔配合插管抽采治理上隅角瓦斯

为降低采空区瓦斯浓度,解决上隅角瓦斯超限的隐患,以顺和煤矿2402综采面为研究对象,提出了浅源高位钻孔配合插管抽采技术。借助FLUENT软件模拟计算了上隅角插管抽采、浅源高位钻孔配合插管抽采的采空区瓦斯质量浓度和流场分布的变化。模拟结果表明：相比于上隅角插管抽采,应用浅源高位钻孔配合插管抽采后,采空区瓦斯质量浓度仅为1.30%左右,且管道内瓦斯最大浓度高达39.24%。经在现场监测：采空区瓦斯浓度大幅度降低,从平均5.00%下降至1.42%,上隅角及工作面后方瓦斯积聚的问题得到很好地解决,确保工作面安全生产。因此,浅源高位钻孔配合插管抽采技术不仅解决了工作面瓦斯超限问题,实现了采空区瓦斯资源的高效抽采,且进一步完善了钻孔抽采工艺,具有一定指导意义。