"三软"厚煤层瓦斯抽放方法研究

告成煤矿的主采二1煤层属典型"三软"厚煤层,回采工作面隅角和回风流中瓦斯体积分数超限的主要原因是采空区瓦斯涌出过多,采取顶板岩石钻孔的方法对采空区冒落带及冒落裂隙带的瓦斯进行抽放,降低了回采工作面隅角和回风流中的瓦斯体积分数,避免了采煤工作面隅角和回风流瓦斯体积分数超限,同时克服了工作面风速超限的问题.实践表明,顶板岩石钻孔抽放冒落带及冒落裂隙带的瓦斯,是解决"三软"厚煤层瓦斯超限的有效途径.     

瓦斯分布与风量及瓦斯涌出量关系的数值模拟

煤矿瓦斯事故频发,危害严重,用计算机模拟矿井掘进巷道中的瓦斯分布与积聚是优化通风方案的重要手段.本文根据流体动力学理论,对局部通风掘进巷道中的瓦斯分布与积聚进行数值模拟,分析了在风量和瓦斯涌出量变化的情况下瓦斯体积分数的分布规律.结果表明,当风量和瓦斯涌出量成比例变化时,低体积分数区域的瓦斯大致按比例变化,高体积分数区域的瓦斯体积分数并不是成比例变化.     

瓦斯分布与风量及瓦斯涌出量关系的数值模拟

煤矿瓦斯事故频发,危害严重,用计算机模拟矿井掘进巷道中的瓦斯分布与积聚是优化通风方案的重要手段.本文根据流体动力学理论,对局部通风掘进巷道中的瓦斯分布与积聚进行数值模拟,分析了在风量和瓦斯涌出量变化的情况下瓦斯体积分数的分布规律.结果表明,当风量和瓦斯涌出量成比例变化时,低体积分数区域的瓦斯大致按比例变化,高体积分数区域的瓦斯体积分数并不是成比例变化.     

厚煤层分层开采工作面瓦斯流场分布规律研究

针对厚煤层分层开采工作面回采期间瓦斯涌出治理问题,采用数值模拟计算方法,通过建立采空区瓦斯流场分布的数学模型,对白芨沟矿井首分层0102102工作面回采期间瓦斯流场分布规律进行了研究。结果表明:走向方向上,从工作面往采空区深部,风流速度减小,瓦斯体积分数增大;倾斜方向上,工作面回风巷一侧瓦斯体积分数高于进风巷一侧瓦斯体积分数,工作面上隅角瓦斯容易积聚引起瓦斯超限;垂直方向上,从工作面底板往采空区顶板,瓦斯体积分数逐渐增大;在不采取其他措施前提下,首分层0102102工作面开采前期和后期工作面上隅角以及回风瓦斯均会超限。研究结果为该矿厚煤层分层开采工作面回采期间瓦斯综合治理提供了理论依据。     

“三软”厚煤层瓦斯抽放方法研究

告成煤矿的主采二1煤层属典型“三软”厚煤层,回采工作面隅角和回风流中瓦斯体积分数超限的主要原因是采空区瓦斯涌出过多,采取顶板岩石钻孔的方法对采空区冒落带及冒落裂隙带的瓦斯进行抽放,降低了回采工作面隅角和回风流中的瓦斯体积分数,避免了采煤工作面隅角和回风流瓦斯体积分数超限,同时克服了工作面风速超限的问题.实践表明,顶板岩石钻孔抽放冒落带及冒落裂隙带的瓦斯,是解决“三软”厚煤层瓦斯超限的有效途径.     

采场风流模拟实验台研制

本文从采场风流流动及瓦斯运移数学模型导出模型实验的相似准则,指导实验台设计。采用新型的实验材料和独特的采空区充填技术加工制做的多功能、组合式采场风流模拟实验台,具有设计结构合理、密封性能良好、重量轻、采空区充填带调整简单易行、风流流动及瓦斯涌出状态易控制、模型倾角任意可调等特点。预备实验证明,用该实验台研究采场风流流动及瓦斯运移规律是可行的。     

切顶卸压留巷开采模式下工作面及采空区内风流运移特性

针对切顶卸压留巷开采模式下工作面和采空区内风流运移特性不明确的现状,以哈拉沟煤矿12201回采工作面为工程背景,采用Fluent软件分别模拟工作面和采空区内风流运移,结果表明:切顶卸压留巷开采模式下,靠近工作面两端隅角处的采空区内分别存在一个较大涡流区,紧邻工作面的采空区内存在部分较小涡流区;采空区内风流与工作面及留巷内风流均存在质量交换现象;沿工作面倾向存在18～85 m和304～325 m 2个重点漏风区段,321～325 m为严重漏风区段;留巷内22～100 m和390～398 m为重点漏风区段,22～30 m为严重漏风区段。重点和严重漏风区段是工作面漏风重点防范区段,需制定封堵、引导风流措施。研究结果可为防范切顶卸压留巷开采工作面采空区漏风、瓦斯气体体积分数超限爆炸、煤层自燃提供参考。     

王家岭矿综放工作面上隅角瓦斯体积分数场分布规律研究

针对煤矿综放工作面上隅角瓦斯积聚严重影响安全生产的问题,从综放工作面上隅角瓦斯体积分数场分布规律与上隅角瓦斯抽采的关系出发,采用MATLAB场分析法,以山西中煤华晋能源有限责任公司王家岭矿12318综放工作面的正方形上隅角为研究对象,对上隅角区域的瓦斯体积分数场分布进行了分析。结果表明:12318综放工作面上隅角靠近采空区一侧以及靠近回风巷外侧煤壁处瓦斯体积分数较高,最高可达0. 5%;靠近工作面处瓦斯体积分数较低,仅为0. 10%～0. 25%。这对于合理有效地治理上隅角瓦斯体积分数超限问题具有重要的指导意义。根据研究结果,提出了采用顶板走向定向高位钻孔抽采和埋(插)管抽采等综合瓦斯治理方法,该方法有效地降低了上隅角瓦斯体积分数,即从0. 7%降低至0. 3%左右。     

首山一矿12070工作面走向高抽巷合理位置研究

为解决首山一矿12070工作面瓦斯涌出量大、上隅角瓦斯体积分数易超限等问题,对12070工作面走向高抽巷合理位置进行研究。采用CDEM和FLUENT数值模拟软件分别对12070工作面采动覆岩裂隙演化规律和采动裂隙中的瓦斯体积分数分布规律进行模拟,根据"O"型圈理论和数值模拟结果确定了高抽巷合理位置选择原则并建立了计算模型。根据确定的选择原则和模型计算结果,首山一矿12070工作面走向高抽巷与回风巷垂距宜为25~30 m,内错平距宜为16~20 m。生产现场试验结果表明,12070工作面上隅角日均瓦斯体积分数处于0.03%~0.26%间,峰值体积分数为0.47%,上隅角瓦斯体积分数得到有效控制,保证了首山一矿突出煤层安全高效开采。     

高抽巷合理层位的确定方法与应用

针对中煤昔阳能源有限责任公司黄岩汇煤矿15108工作面邻近煤层瓦斯涌出量大,造成该工作面回采期间上隅角瓦斯体积分数超限的问题,采用理论计算与UDEC数值模拟,得出各覆岩下沉量及竖"三带"发育范围,对不同层位下的高抽巷抽采效果进行现场实测与评价,结果表明:煤层上方岩层随着埋深变浅各覆岩下沉量也逐渐减小,沿竖直方向能反映出竖"三带"的基本特征。竖"三带"理论计算与数值模拟结果相近,高抽巷实际布置层位与抽采效果验证了两个结果的可靠性,最终确定15108工作面裂隙带最大发育高度,为67.7～70.4 m,高抽巷合理层位应为50～70 m,此范围内高抽巷可将上隅角瓦斯体积分数控制在0.3%以下。     

矿井瓦斯抽放过程中瓦斯体积分数的控制

高瓦斯矿井的瓦斯抽放是解决矿井瓦斯灾害事故、合理利用资源的行之有效的措施.针对高瓦斯矿井瓦斯抽放系统管理对瓦斯体积分数控制的技术要求,通过对矿井瓦斯抽放过程中瓦斯体积分数不能达到设计要求的原因进行分析,总结出矿井瓦斯抽放系统中瓦斯体积分数普遍偏低引起抽放效率下降的原因,结合成庄矿自身瓦斯地质条件,在封孔材料、联孔工艺、抽放措施等方面提出合理的改进措施和解决方案.     

基于采动覆岩裂隙三维分布形态的地面L型抽采 钻孔合理位置研究

高瓦斯矿井使用地面L型钻孔代替高抽巷抽采瓦斯,能够节省大量巷道掘进工程,减缓采掘接替紧张状况。为了研究L型钻孔的最优布置位置,以新景矿3213工作面为例,采用相似模拟和三维数值模拟,确定了采场上方覆岩的运移规律和裂隙带三维分布形态。根据采动三维裂隙分布形态建立三维裂隙场模型,导入COMSOL模拟软件,对不同位置的L型地面定向钻孔,模拟抽采过程中的瓦斯运移规律和富集分布区域。结果表明,抽采钻孔能有效降低采空区的瓦斯体积分数,钻孔布置在回风巷上方的"O"型裂隙区中上部时抽采效果最好。根据新景矿3213工作面实际情况,定向钻孔最优布置位置为垂直方向在回风巷上方距煤层顶板20～30 m,水平方向在回风巷内错平距15～30 m。经现场5个月的抽采试验,地面L型钻孔平均抽采瓦斯体积分数78.5%,抽采瓦斯纯量8.58 m~3/min,日抽采纯量达到11 953 m~3,占工作面总瓦斯涌出量的42.60%,有效地解决了工作面瓦斯的控制问题。     

“三软”低透气突出煤层瓦斯综合治理研究

＂三软＂低透气性突出煤层瓦斯抽放工作是目前国内瓦斯治理的难题.通过对永华公司二矿＂三软＂低透气性高瓦斯煤层影响因素的分析,提出了详细的煤巷掘进瓦斯抽放、采煤工作面瓦斯抽放及煤体注水的瓦斯综合治理方案,并进行了工业性试验.结果表明,采用此瓦斯综合治理方案后,掘进工作面及回风流的瓦斯体积分数保持在0.1%以下,工作面瓦斯抽放率达40%以上,工作面瓦斯体积分数控制在0.5%以下,工作面煤壁强度得到了强化,瓦斯涌出得到了控制,不仅提高了工作面的单产水平,而且煤巷掘进速度也达到了每月90 m以上,实现了工作面及煤巷的安全、快速推进.     

真空紫外光降解瓦斯效应及反应动力学分析

考查了光照强度、氧气含量、水分子含量、甲烷初始体积分数对真空紫外光降解瓦斯效应的影响及反应动力学.结果表明:当φ(O2)0为21%,φ(H2O)0为0.3%,光照强度为25W,光照150min后,甲烷初始体积分数为3.5%的瓦斯气体其降解率达87.7%.采用拟一级反应动力学模拟羟基自由基和真空紫外光协同降解瓦斯机理,分析可知,瓦斯降解率实验值与模型预测值拟合程度高,拟合的相关系数在0.98以上.     

无煤柱分阶段沿空留巷煤与瓦斯共采方法与应用

针对深井高瓦斯低透气性煤层群的典型赋存特征,结合淮南矿区千米深井无煤柱煤与瓦斯工程实践,提出了改进Y型通风模式,即分阶段沿空留巷方法,完善了对共采工程的维控预应力锚固技术.工程实践表明:预应力锚固技术可以实现深井强动压开采过程中对沿空留巷和回风巷道围岩稳定的有效维控,至第1阶段结束,留巷顶板下沉量为144mm,两帮移近量为351mm,分阶段沿空留巷对共采巷道的维护时间缩短了4/5.减少了留巷变形速度稳定后累计变形的不利影响.超前工作面布置的瓦斯抽采工程中,单孔抽采瓦斯浓度(体积分数)达到40%,实现了煤与瓦斯共采.     

采煤工作面瓦斯体积分数分布规律研究

针对综合机械化煤矿开采的特点和瓦斯涌出的来源,沿采煤工作面布置测点,对采煤工作面瓦斯体积分数进行监测,研究瓦斯体积分数在采煤工作面分布规律。对监测数据的整理与分析表明,在工作面内,沿工作面走向方向,由于风速、风量和漏风的影响,瓦斯体积分数是逐渐增大的,且在采面中部到回风侧之间,瓦斯体积分数变化剧烈,尤其在靠近回风侧的30架液压支架段。沿工作面倾向方向,瓦斯体积分数呈现较高、高、低、高、较高的现象,同时煤壁至采空区的距离之间,瓦斯体积分数存在一个最小值,其位置在采面的不同空间点有所不同。     

瓦斯爆炸冲击波扰动后毒害气体云团运移特性

为了研究煤矿瓦斯爆炸后毒害气体的致灾影响,建立了井下巷道内毒害气体运移模型,分析了不同风流速度、不同转角角度下,CO浓度随运移时间的变化规律及毒害气体云团运移速度和尺寸的变化特性.认为风流速度主要影响毒害气体云团达到最大长度的时间,但对其最大长度没有明显影响;转角处毒害气体浓度峰值有突增现象,经过转角后其运移速度逐渐衰...     

幂定律基础上的煤层瓦斯流动模型

研究煤层瓦斯流动基本规律对煤层瓦斯渗流力学、瓦斯灾害防治及瓦斯资源利用都有重要意义。目前在幂定律基础上推导的数学模型存在严重错误，本文指出了尚未发现的错误，给出了修正后的正确模型。分析表明，认为幂定律基础上的煤瓦斯流动模型比达西定律基础上的模型更符合实际是没有根据的。     

瓦斯抽采对采空区浮煤自燃影响及防治措施

针对立体瓦斯抽采对采空区自燃带分布及浮煤自燃的影响,以采空区风流速度的变化为切入点,以义马集团U+Ⅰ型通风系统为背景,研究在立体瓦斯抽采系统中由于漏风而造成采空区"三带"分布变化及对浮煤自燃的影响.结果表明,瓦斯抽采及采空区浮煤自热产生的"内生火风压"加剧了采空区的漏风,使自燃带的划分范围更复杂,增加了采空区发火的危险性,最后提出了增阻漏风及同步注氮、注水、注浆的综合防灭火措施.     

梁北煤矿主井风流反向原因分析及控制

在对新龙矿业集团公司梁北煤矿的矿井通风阻力测定和自然风压测量的基础上,找出梁北煤矿2007年1月气温突降后所引起的主井风流反向的主要原因,推导出导致风流反向的基本条件,提出在副井至-550 m运输石门之间增加调节设施以增大副井的风阻、增大主要通风机机械风压、在主井下安装压风机人为增大主井的机械风压、减少主井附近热源、对主井的风流进行降温处理和对副井的进风流进行预热以减少主副井之间的风流平均密度差等防止风流反向的控制措施,从而使主井恢复正常的进风状态,消除了矿井安全生产的严重隐患.