矿井回采工作面瓦斯均压治理研究

为解决高瓦斯、自然发火矿井回采工作面采空区瓦斯异常涌出、遗煤漏风等问题,基于均压通风技术工作原理,总结得出调节风窗均压、改变工作面通风系统、开放并联网络和调节风窗与风机联合均压4种不同均压技术,并应用于孙疃煤矿回采工作面。结果表明:通过改变通风系统,1026工作面未出现瓦斯及CO异常;1017工作面实施开放并联网络均压措施后,墙内外压差降为15 Pa,墙前无瓦斯;1047工作面10411机巷通过局部网络均压调节,密闭墙3墙内外压差基本稳定在10～20 Pa,墙前无瓦斯;102采区10210风巷通过设置单调压气室-连通管调压系统,抑制了采空区瓦斯向巷道的涌出。实验证明均压技术可有效地控制漏风量,抑制采空区瓦斯异常涌出。     

Y型通风综采面运巷与风巷合理配风比研究

通过对Y型通风情况下,运巷和风巷配风比不同时,对工作面采空区风流流场进行数值模拟。结果表明:运巷和风巷配风比越大,即运巷风量越大,流经工作面的风量也越大,工作面两端压差也越大,工作面漏向采空区的漏风量也越大,而工作面瓦斯浓度不断降低;但是上隅角和尾巷的瓦斯浓度不断升高。经过数值模拟和现场不断测试分析,确定运巷和风巷合适配风比为3∶1。     

上湾煤矿22104工作面低氧原因及治理研究

针对上湾煤矿22104工作面回风隅角低氧问题,对低氧气体来源及涌出原因进行研究,分析地表大气压、温度变化对采空区气体涌出影响规律。结果表明22104工作面低氧原因是由于处于CO2～N2带煤层氮气含量较高,以及遗煤氧化消耗氧气导致采空区存在大量氮气,在采动影响下地表裂隙容易与采空区形成漏风通道,使得采空区内低氧气体向工作面回风侧运移,从而导致回风隅角的气体浓度异常。在对低氧涌出原因分析的基础上,采用均压通风技术平衡工作面与采空区之间的压差,以减少采空区向工作面的漏风和低氧气体的涌出,保持工作面氧气浓度处于正常水平,为工作面回风隅角低氧治理提供技术指导,实现矿井安全高效生产。     

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。     

均压通风治理煤矿采空区CO异常涌出实践

针对Ⅱ类自燃煤层矿井潞宁煤业公司22109工作面采空区CO异常涌出,分析了采空区CO异常涌出的原因,通过在工作面建立调节风门与局部通风机联合均压通风系统,有效抑制了采空区CO异常涌出,使工作面CO浓度稳定在《煤矿安全规程》允许浓度以下,工作面与输送带下山压差稳定在950~1 050 Pa,保证了工作面的安全回采,通过实践证明了采用均压通风方式治理煤矿采空区小窑连通处CO异常涌出的可行性和有效性,对类似条件矿井具有借鉴意义。     

利用偏Y形通风方式解决工作面瓦斯超限的实践

U形通风方式容易造成工作面上隅角瓦斯积聚,偏Y形通风方式可以很好地解决此问题。利用"单元法"测定了某矿15101工作面的瓦斯分布,分析了偏Y形通风方式下的采空区和工作面瓦斯涌出规律,得到结论:工作面瓦斯始终向采空区漏入,漏入量随着距主进风巷距离的增大而减小,其中靠近主进风巷的位置漏风约占总漏风的60%;工作面瓦斯浓度在靠近辅助进风巷最大,但不会出现采空区瓦斯引起的上隅角积聚。分析证明了偏Y形通风方式可以很好地防止工作面采空区瓦斯涌出以及导致的上隅角瓦斯的积聚。     

均压通风技术防治综放工作面CO浓度超限研究

针对串草圪旦矿6煤层6106综放工作面CO异常涌出问题,本文系统全面地分析了该区域采空区的自燃危险性,提出采取均压通风等综合技术措施,将CO浓度控制在安全值范围内。结果表明:工作面在回采期间,采空区漏风量始终控制在1m3/s以下,风压始终稳定在430～480Pa之间,保障了均压通风系统安全平稳,使工作面得以安全生产。     

采区动态压差对采空区瓦斯和氧气分布影响的模拟研究

为了研究通风动态性对采空区瓦斯分布和氧气分布的影响,运用GAMBIT建立了采空区物理模型,利用FLUENT软件模拟了不同工作面压差下的采空区瓦斯体积分数和氧气体积分数分布,并得到采空区交界面漏风速度分布。结果表明:随着压差增大,漏风量增加,瓦斯和氧气临界体积分数出现位置均向采空区深部移动;增大的压差对临界氧气百分数出现位置的影响程度大于对临界瓦斯体积分数的影响;随着压差增大,进风巷端头来流冲击效应越趋明显。研究结论对防治采空区遗煤自燃和瓦斯积聚及涌出具有参考意义。     

矿井角联风路均压防灭火技术应用

针对东兴泰煤矿下8252工作面的开采技术条件,分析了该工作面自然发火的原因为采空区漏风大导致浮煤的氧化,据此提出了控制煤炭自燃的角联风路均压通风方案,通过调节角联风路风压差,使其达到均压状态,抑制CO的涌出,使下8252工作面的CO涌出总量由0.052 3 m3/min逐步减少为0.001 5 m3/min,消除了工作面自然发火的隐患.     

利用均压技术处理工作面瓦斯超限

介绍了利用均压技术调整风阻达到均压,改变工作面两端压差,减少采空区瓦斯向工作面空间的涌出量,确保矿井的安全生产。     

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.     

均压通风技术在上隅角瓦斯治理中的应用

甘庄煤矿8303工作面采用"U"型通风方式,采空区漏风通道两端风压差造成采空区内部瓦斯涌出,从而导致工作面上隅角瓦斯积聚。针对这一问题,通过分析瓦斯来源及造成浓度超限的原因,提出采用均压通风技术治理上隅角瓦斯的方案。根据瓦斯浓度变化情况可知,均压通风在8303工作面上隅角瓦斯治理中取得了很好的效果。     

Y型通风采空区风流和瓦斯分布数值模拟研究

目前,很多煤矿开始运用两进一回Y型通风方式(机巷和风巷进风,沿空留巷回风),来解决上隅角和回风巷瓦斯浓度超限的问题。为了掌握Y型通风采空区风流与瓦斯运移的分布规律,根据现场实际首先运用Gambit建立了两进一回Y型通风采空区物理模型,并进行网格划分,然后运用Fluent软件对两进一回Y型通风方式采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)、自燃三带和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。通过模拟结果得出了,两进一回Y型回采工作面采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)、自燃三带和瓦斯浓度分布的一般规律,为治理上隅角、回风巷瓦斯超限及采空区遗煤自燃和瓦斯爆炸提供了理论依据。     

CO涌出预测数学模型的应用

对于实验室煤样低温氧化实验条件和现场工作面采空区实际既定通风与工作面几何参数条件,可以利用相似准则,建立基于实验条件下采空区CO涌出预测的计算数学模型,并把模型应用到现场工作面。采空区遗煤自燃与采空区漏风量有关,通过FLUENT软件对北皂矿4402工作面采空区漏风流场进行数值模拟,解算出造成采空区遗煤自燃的那部分漏风量,为应用模型较准确的推出现场采空区CO涌出预测的指标范围提供了条件。     

浅埋近距离煤层群工作面上隅角贫氧致因及综防技术

我国神东、平朔、大同煤田赋存着大量浅埋近距离煤层群,浅埋近距离煤层群具有煤层埋藏浅、煤层间距近等特点,在开采扰动下,层间易产生裂隙形成漏风通道,当地表空气进入上覆采空区,易引起上覆采空区遗煤自燃,间接影响下层煤开采过程中工作面上隅角的氧气浓度,造成贫氧现象。为了探究浅埋近距离煤层群工作面上隅角贫氧致因,提出防治贫氧的措施,以大恒煤矿91103综采工作面为研究背景,采用理论分析、CDEM数值模拟以及SF6示踪气体漏风测试等方法进行了研究。结果表明:地面裂缝、沉积现象明显;模拟煤岩损伤、破裂过程、裂隙发育,得出地表与上覆采空区、工作面贯通模型;利用连续定量释放SF6示踪气体在工作面进行漏风测定,测定结果验证了数值模拟中地表、上覆采空区以及工作面的贯通。工作面上隅角贫氧是由于浅埋赋存煤体破碎析出的低氧气体、采空区氧化衍生气体以及防灭火注入的惰性气体,在通风负压和大气压力的双重作用下,通过漏风通道进入工作面,加之U型通风方式的通风特点等多种因素共同造成的,其中工作面与地表贯通造成漏风严重是上隅角贫氧的主要致因。基于对贫氧致因的研究,大恒煤矿采用了井上下堵漏、安设风帘、埋管抽采、风机配合风筒等综合性防治措施,有效解决了工作面上隅角贫氧对安全生产的制约和影响,确保了工作面上隅角氧气浓度始终处于正常水平。     

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。     

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。     

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。     

阜山金矿抽出式通风系统采空区漏风控制技术研究

阜山金矿61#矿脉井下作业采场与采空区贯通,漏风通道难以通过充填、密闭等措施加以控制,而抽出式通风系统主扇风机进风口侧均处于负压区,导致采空区漏风量大、系统有效风量利用率低。通过分析该矿山采空区漏风特点,从通风系统动态模型建立、通风网络优化、风量风压调节控制等方面对井下采空区漏风控制进行研究,运用风机调频技术远程调控增设在进风侧通风设备的运行频率,改变采空区漏风通道两端的风压差,实现控制61#矿脉采空区漏风方向及漏风量大小的目的,较好地解决了采空区漏风问题。研究表明：运用风压平衡以及远程集中控制技术可有效控制阜山金矿抽出式通风系统采空区漏风,保证井下通风系统的可靠性和稳定性。     

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。