采煤工作面高位钻孔抽采采空区瓦斯技术研究

为解决鹿台山煤矿2^#煤层回采工作面上隅角瓦斯浓度频繁超限的问题,以2205工作面为例对高位钻孔抽采技术进行优化。通过UDEC软件模拟研究表明,采空区导气裂隙带发育高度为80 m,“O”形圈宽度范围为距采空区边缘10～46 m,确定最佳布置层位为距煤层顶板50 m,设计高位钻孔的布置参数。工作面回采期间,高位钻孔平均抽放量31 246.5 m³,上隅角瓦斯浓度稳定在0.14%～0.47%,抽采效果良好,保障了工作面的安全高效生产。     

高位钻场走向长钻孔抽采裂隙带瓦斯技术

12#煤层是某区段内的首采层,经预测回采期间的瓦斯涌出量为46.2 m3/min,为解决回采过程中采空区瓦斯向采面上隅角涌出的问题,施工高位钻场抽采采空区裂隙带富集区内高浓度瓦斯,并通过束管观测瓦斯浓度,结果显示,裂隙带瓦斯富集区高度是煤层采高的8.7倍,平距发育距离为14 m,并呈斜梯形;主管抽采浓度最高达到45%,浓度长期保持在30%左右,有效解决了裂隙带瓦斯向上隅角涌出问题。     

高瓦斯厚煤层采动裂隙发育区瓦斯抽采技术

针对高瓦斯厚煤层开采过程中采动裂隙发育区瓦斯涌出量大的问题,通过现场观测得知采空区瓦斯和邻近层瓦斯占工作面全部涌出瓦斯的50％以上,并确定了工作面裂隙带高为15.68～28.68m.基于此,提出了在传统本煤层瓦斯抽采和邻近层瓦斯抽采的基础上,在采动裂隙发育区采用高位钻孔抽采瓦斯的方法进行瓦斯抽采,并确定了瓦斯抽采的相关参数.实践表明:裂隙带邻近层高位钻孔瓦斯抽采效率大于本煤层瓦斯抽采和单纯邻近层瓦斯抽采效率,工作面瓦斯抽采率达53％.     

矿井采空区瓦斯抽采技术的研究及应用

介绍了矿井采空区瓦斯抽采技术在国内外发展的现状、发展趋势以及存在的问题。对采空区瓦斯抽采技术的应用效果进行了详细的叙述。对矿井采空区的瓦斯综合治理具有一定的指导意义。     

无煤柱开采采空区瓦斯分布特征及抽采技术研究与应用

平煤集团为煤层群开采条件,为了更好地开展瓦斯治理工作,采用FLUENT数值分析软件模拟在无煤柱开采条件下,抽采前后戊8煤层采空区瓦斯分布特征,从而为高抽巷抽采钻孔的布置提供参考。研究表明：随着回风横贯距离工作面距离的增加,回风隅角处的瓦斯体积分数逐渐减小,且根据数值模拟结果及现场实际情况,综合确定高抽巷抽采钻孔应布置在垂高14.75倍处最佳,抽采后采空区体积分数明显减小;优化设计了高位瓦斯抽采钻孔的布置,分析钻孔抽采效果,发现高位裂隙带瓦斯浓度基本稳定在23%～45%,瓦斯抽采纯量稳定在12～18 m³/min。表明高位裂隙带瓦斯抽采浓度和纯量基本稳定。     

裂隙带穿层瓦斯抽采钻孔合理布置范围研究

以新安矿为工程背景,采用理论分析、经验计算的研究方法,分析了覆岩三带分布,利用设计抽采钻孔现场实测分析,得出穿层钻孔的合理布置范围为:垂直方向终孔距离煤层顶板12~25 m,水平方向终孔距离回风巷上帮帮平距为18~36 m。     

采空区上覆围岩裂隙带瓦斯抽采利用技术研究

针对回采工作面采空区瓦斯涌出量大,严重制约工作面安全高效生产的不利影响,通过研究分析回风流瓦斯涌出来源,确定利用高位抽放巷抽采采空区上覆围岩裂隙带瓦斯,改变了采空区瓦斯运移路径,有效控制了回风流瓦斯。并对抽采瓦斯利用,减少了“温室气体”排放,变废为宝,取得了良好的效果。     

采空区高位瓦斯抽采技术应用研究

魏家地矿北1103工作面在回采过程中,采空区瓦斯会大量涌入工作面造成上隅角和回风巷瓦斯超限。为治理采空区瓦斯,计算钻孔参数并设计布置方案,在北1103工作面回风巷先后开掘1号、2号钻场,利用高位瓦斯钻孔接续进行瓦斯抽采作业并监测分析上隅角及回风巷瓦斯变化情况。治理结果显示,1号钻场抽采期间,工作面上隅角平均瓦斯浓度为0.48%,回风巷平均瓦斯浓度为0.25%;2号钻场抽采期间,工作面上隅角平均瓦斯浓度为0.37%,回风巷瓦斯浓度为0.22%;平均瓦斯浓度均在0.5%以下,未发生瓦斯超限现象,瓦斯抽采效果显著,治理方法与设计可为相关工程项目提供参考。     

基于裂隙带展布的采空区瓦斯抽放方法研究

针对新安矿14221工作面采空区瓦斯涌出量高,对于裂隙带高度、厚度与瓦斯抽放内在关系不清楚,施工钻孔抽放瓦斯效果差等问题,通过经验公式计算、计算机模拟和现场实测3方式确定煤层采动后采空区裂隙带的高度及分布规律,查明钻孔高效抽放的最优区域。分析试验数据,提出交替施工2种裂隙带钻孔配合抽放采空区瓦斯。通过效果分析,单孔瓦斯浓度最高可达采48%,采空区瓦斯抽放浓度平均达到36%,瓦斯抽放纯量达3.8 m3/min,显著的提升了采空区瓦斯抽放效果,有效解决了该工作面存在的难题,保障了工作面的安全回采。     

基于CFD模拟的采空区瓦斯分布规律研究

为了研究高瓦斯综采工作面下的采空区瓦斯分布规律,以某矿15110综采工作面采空区为原型,使用FLUENT软件对U型、U型+高抽巷、Y型、Y型+高抽巷+采空区埋管抽采进行数值模拟和分析。结果表明:相比于U型通风下采空区上部瓦斯积聚严重,U型通风联合高抽巷能有效降低采空区裂隙带的瓦斯,高抽巷瓦斯浓度和混合流量模拟值分别为43.52%、197.50 m³/min,与现场监测值接近;但上隅角瓦斯浓度偶尔超限。在Y型通风下,瓦斯浓度随着采空区深度的增加而升高,随着靠近沿空回风巷而升高;上隅角瓦斯浓度相比于U型通风能有效降低。相比于Y型通风下沿空回风巷瓦斯浓度容易超限,Y型通风联合高抽巷、采空区埋管抽采的瓦斯防控体系能有效降低高瓦斯综采工作面的瓦斯浓度,为解决高瓦斯综采工作面瓦斯超限难题提供了理论指导。     

远距离抽采条件下采空区煤自燃区域分布规律

针对塔山煤矿8204-2工作面上方地形复杂、只能在回采起点集中布置钻孔抽采瓦斯的特殊情况,利用数值模拟软件研究分析回采期间不同回采长度和不同注氮量下采空区氧气摩尔浓度分布情况,确定该特殊情况下采空区自燃"三带"和煤自燃危险区域。结果表明:远距离抽采瓦斯使煤自燃危险区域变大;随着回采长度的增长,自燃带逐渐变宽;当回采长度为50 m时,自燃带宽度增宽速率突然变大,进风侧自燃带变宽幅度与回采长度变长幅度比例比回采长度为30~50 m时高出180%,回风侧相应宽度则高出140%,遗煤自燃危险性变大;注氮可大幅度减小采空区煤自燃危险区域。     

采空区瓦斯涌出情况对瓦斯浓度及自燃带分布的影响

利用Fluent软件,对采空区瓦斯为均匀涌出、分段均匀涌出及连续涌出条件下的采空区瓦斯浓度及自燃带分布情况进行了数值模拟研究。结果表明:瓦斯均匀涌出时,采空区浅部的瓦斯浓度低于分段均匀涌出及连续涌出下的瓦斯浓度,在采空区深部其瓦斯浓度高于其他2种情况下的瓦斯浓度。针对瓦斯分段均匀涌出与连续涌出2种情况,采空区浅部区域两者瓦斯浓度相差不大;而在采空区深部,前者瓦斯浓度要大于后者。瓦斯均匀涌出时,其自燃带宽度较其他2种情况小;瓦斯分段均匀涌出时,其自燃带宽度比瓦斯连续涌出时略大。对采空区流场进行研究时,将瓦斯考虑为均匀涌出或者分段均匀涌出都是不准确的,应根据采空区瓦斯涌出的实际特点进行研究。     

基于数值模拟的采空区瓦斯分布规律研究

随着我国煤矿开采深度的延伸,瓦斯问题显得十分严峻,尤其上隅角瓦斯超限现象普遍存在,是影响矿井持续、稳定、安全及高效生产的重要制约因素。为探讨上隅角瓦斯聚积的原因,根据流体力学中的渗流理论,通过建立采空区瓦斯渗流和分布数学模型的数值模拟,对采空区瓦斯流动分布规律进行研究,为分析上隅角瓦斯浓度分布及预测其浓度提供理论依据,对上隅角瓦斯治理具有重要的指导意义。     

采动裂隙带高位定向长钻孔瓦斯抽采技术

为解决高瓦斯综采工作面采空区瓦斯涌出量大而导致的上隅角瓦斯超限问题,提出采用高位定向长钻孔瓦斯抽采技术对采空区瓦斯进行治理。数值模拟计算了工作面开采时上覆岩层裂隙带发育高度,设计了合理的定向长钻孔抽采参数。现场应用结果表明：采用高位定向长钻孔瓦斯抽采技术,瓦斯抽采浓度高、流量稳定、有效抽采时间长,回采期间尚未发生上隅角瓦斯超限,瓦斯抽采效果显著,保证了矿井安全高效生产。     

采空区上覆岩层裂隙发育及瓦斯流动规律分析

针对煤矿采空区上覆岩层裂隙发育,采动裂隙瓦斯流动规律等对合理确定高位钻孔抽采区域的重要性,对采空区上覆岩层的裂隙发育规律和采动裂隙场的瓦斯流动规律进行分析,从采空区覆岩"竖三带"裂隙分布特征、采动裂隙"O"形圈以及U型通风采动裂隙瓦斯流动规律出发,找出采空区对工作面上隅角瓦斯超限影响较大的区域,得出高位钻孔的理论最佳抽采区域大致为工作面后方50 m区域,这个区域的覆岩裂隙发育情况是高位钻孔层位优化设计的关键,为高位钻孔抽采参数优化提供了理论基础。     

采空区瓦斯运移规律研究

根据回采工作面采空区顶板垮落规律,分析了瓦斯在采空区内运移规律及流动方程,得出沿采空区深处方向瓦斯浓度变化规律和等浓度场,结合现有的采空区瓦斯抽放方法,对煤矿回采工作面采空区瓦斯抽放有一定的指导作用。     

采空区瓦斯运移规律研究

根据回采工作面采空区顶板垮落规律,分析了瓦斯在采空区内运移规律及流动方程,得出沿采空区深处方向瓦斯浓度变化规律和等浓度场,结合现有的采空区瓦斯抽放方法,对煤矿回采工作面采空区瓦斯抽放有一定的指导作用。     

基于切顶卸压技术的导水裂隙带发育规律

针对陕北侏罗纪煤田厚煤层、浅埋深、风氧化带弥合等特点,建立导水裂隙带发育模型,采用UDEC数值模拟技术,研究长壁切顶卸压无煤柱开采技术对上覆岩层导水裂隙带发育的影响规律。在柠条塔煤矿应用结果表明,使用切顶卸压无煤柱开采技术能够有效控制导水裂隙发育高度及地表下沉,为陕北浅埋深煤层安全生产、保护水资源和地面生态环境提供基础依据。