U型通风综采工作面瓦斯综合治理技术实践

针对成庄矿U型通风综采工作面回风上隅角瓦斯易积聚、不可控等问题,采用采空区大流量埋管抽放、采空区顶板走向长钻孔抽采、地面采动区L型井抽采和上隅角导风筒抽放综合治理措施,对4322综采工作面的治理效果进行跟踪考察,统计工作面回采期间风排瓦斯量、瓦斯抽采量和绝对瓦斯涌出量的变化对应关系,瓦斯抽采量占比工作面绝对瓦斯涌出量平均值达到70%,上隅角瓦斯浓度可控制在0.8%以下,回风巷瓦斯浓度可控制在0. 6%以下,证明了瓦斯综合治理措施效果良好,U型通风综采工作面实现了安全生产。     

超大直径钻孔采空区瓦斯抽采技术研究

为了降低U型通风采煤工作面上隅角瓦斯浓度,弥补高抽巷层位布置不合理造成的抽采量的不足,节省前期采用Y型通风进行沿空留巷的施工成本,提出了超大直径钻孔(550 mm)采空区瓦斯抽采技术。基于理论分析和现场分析试验,发现超大直径钻孔间距定为15 m或者20 m时抽采效果较为理想。现场应用实践表明:大直径钻孔抽采采空区瓦斯与普通采空区埋管抽采相比,抽采纯量提高了54.9%,抽采瓦斯体积分数提高了1.33倍。和沿空留巷"偏Y型通风"治理瓦斯相比,可使得回风流中的平均瓦斯体积分数降低12.7%,大幅节省了人员的投入。U型通风采煤工作面上隅角的瓦斯浓度得到有效控制,有效取代了上隅角埋管和沿空留巷,大幅提高了煤矿的生产效益。     

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。     

高抽巷联合高位钻孔治理上隅角瓦斯合理层位研究

针对黄岩汇煤矿"U"型通风综采工作面高抽巷层位高、错距大,导致的上隅角瓦斯超限问题,提出了高抽巷联合走向倾斜高位钻孔立体化抽采技术来治理上隅角瓦斯涌出。以黄岩汇煤矿15108、15105综采工作面为研究对象,现场跟踪考察了高抽巷和高位钻孔联合抽采的合理布孔层位及上隅角瓦斯治理效果。研究表明:高抽巷层位在50～60 m时,抽采瓦斯纯量稳定,平均抽采纯量可达到80 m3/min,可以有效地阻截邻近层瓦斯涌向采空区,降低采空区瓦斯总量。走向倾斜高位钻孔作为高抽巷的补充措施,其层位布置在煤层顶板以上25～30 m时,能够较好地发挥对采空区上隅角瓦斯流场的干预作用,达到较好的瓦斯防治效果。在联合层位下,高抽巷和高位钻孔联合抽采作用下,能够将上隅角瓦斯浓度控制在0.3%以下,该技术对相似条件下上隅角瓦斯治理具有指导作用。     

尾巷超大直径管路横接采空区密闭抽采技术

针对高瓦斯低透近距离煤层群开采条件下“U+L”型通风系统上隅角和尾巷瓦斯浓度严重超限的治理难题,基于试验区综采工作面瓦斯涌出特征和“U+L”型通风系统瓦斯尾巷的优点及其局限性,提出尾巷超大直径管路(1 200 mm)横接采空区密闭抽采技术,并阐述了其控制采空区瓦斯渗流场的抽采原理。依据采空区瓦斯大气混合气体渗流的控制方程,建立了采空区三维渗流的CFD模型,分析得出上隅角瓦斯浓度、采空区渗流场与抽采位置距工作面距离的关系,确定了密闭抽采技术的关键参数。现场实践表明,尾巷超大直径管路横接采空区密闭抽采技术治理瓦斯效果显著,上隅角瓦斯浓度稳定在0.9%以下,尾巷瓦斯浓度从6.0%降低到1.7%以下,实现了复杂瓦斯地质条件下的安全高效开采。     

寺河矿大采高工作面新型“U”型通风瓦斯治理技术

针对"三进两回"、"两进一回"等偏"Y"型多巷通风系统存在的部分工作面回风流经采空区、工作面回风巷瓦斯浓度高、区域需风量大等缺点,以及"U"型通风上隅角瓦斯难治理等难题,结合寺河矿东井抽放系统能力,利用Fluent模拟软件分析了大采高综采工作面采空区及上隅角瓦斯流场变化情况,并提出了"高位钻孔+中位钻孔+穿透钻孔+闭墙埋管"一体化瓦斯治理措施。通过对采空区高浓度瓦斯进行抽放拦截,使上隅角负压点朝向采空区,避免了采空区高浓度瓦斯向上隅角运移,解决了"U"型通风上隅角瓦斯易超限的难题,杜绝了综采工作面瓦斯事故的发生。     

U型通风系统在高瓦斯矿井综采工作面瓦斯治理中的研究及应用

为了彻底消除采空区通风的隐患,晋煤集团岳城矿在综采工作面先后尝试大U套小U、二进二回系统、三进一回偏Y型等通风系统,在先期回采工作面采空区瓦斯抽采基础上,提出了回风横川埋管低位抽采、倾斜钻孔中位抽采、高位钻场高位钻孔(定向高位钻孔)的立体式瓦斯抽采模式,并结合地面采空区钻井抽采的措施,形成了四位一体的采空区瓦斯抽采模式,实现采面U型通风。     

综采工作面通风系统优化及瓦斯治理技术

针对成庄矿综采面传统使用多巷通风导致的采空区通风或冒顶区等问题,对原有通风系统进行改造,通过使用高位钻孔、中位钻孔和采空区埋管治理措施,对4312采面的治理效果进行了跟踪考察,并统计了产量与采面上隅角瓦斯浓度的变化对应关系,验证了通风系统改造方案可行,上隅角瓦斯浓度可控制在0.55%以下,采面日产煤量保持在0.96～1.45万t的高效率水平。     

综采工作面上隅角瓦斯治理方法在寺河矿的应用

为了缓解寺河矿5302综采工作面上隅角瓦斯浓度超限对安全生产的制约,对寺河矿综采工作面上隅角瓦斯治理方法进行了探讨。通过对上隅角瓦斯治理不同方法进行对比分析,认为联合使用提高综采工作面采空区瓦斯抽采量法与减少综采工作面采空区瓦斯风排量法是安全可靠且具有经济效益的治理方法。通过现场实践了高位钻孔、中位钻孔、低位钻孔抽采采空区瓦斯方法,提高了抽采效果;通过封闭尾巷横川提高通风系统的稳定性与可靠性,工作面风排瓦斯量、上隅角瓦斯浓度显著降低。现场应用治理效果较显著。且该方法对提高矿井通风能力,促进矿井安全生产具有重要指导意义。     

高瓦斯综放面外错高抽巷及穿层钻孔合理层位研究

针对高瓦斯综放工作面回采工程中上隅角瓦斯超限问题,以华彬煤业蒋家河煤矿203工作面为研究背景,提出顶板走向外错高抽巷配合穿层钻孔抽采采空区瓦斯技术。通过理论计算和数值模拟结果,确定了高抽巷合理层位布置,根据现场抽采参数及效果分析,外错高抽巷配合穿层钻孔抽采稳定后,高抽巷穿层钻孔抽采瓦斯平均浓度为26%,上隅角瓦斯浓度平均值稳定到0.45%左右,回风巷口瓦斯浓度平均值稳定到0.42%,解决了该矿井上隅角及回风巷口瓦斯超限难题,确保了矿井的安全生产。同时,为类似条件综放工作面采空区瓦斯治理具有一定的理论指导意义和实用参考价值。     

寺河矿二号井9号煤层工作面采空区瓦斯抽采及通风改造实践

为使寺河矿二号井9号煤层工作面的偏Y型通风系统顺利改造成U型通风系统,在矿井原有的高位钻孔、穿透钻孔布置基础上,通过新建移动泵站接抽闭墙埋管,强化采空区瓦斯抽采,得到结论:高位钻孔和穿透钻孔的抽采效果受通风系统改造的影响不大,闭墙埋管的抽采纯量随着抽采混量的增大而增大,抽采浓度随着抽采混量的增大而减小。工作面实现U型通风之后,工作面回采过程中抽采率达到86.4%;在区域配风量减少的条件下,上隅角瓦斯浓度减小至0.24%,回风巷瓦斯浓度减小至0.26%。     

大采高采场瓦斯治理模型分析及通风系统优化研究

为解决大采高采场多巷通风系统采空区通风的安全隐患及U型通风系统的瓦斯超限问题,基于大采高采场通风系统及瓦斯抽采现状建立了其瓦斯治理模型,应用采空区瓦斯运移的抽采-渗流模型及数值模拟分析了不同通风系统下大采高采场的瓦斯运移特征,实测优化了U型通风系统下定向钻孔及穿透钻孔的布置参数,并进行了抽采验证。结果表明:大直径抽采钻孔的导向作用系统改变了大采高采场及采空区流场,并使其采空区下部形成低瓦斯区域; U型通风系统下,顶板中高位裂隙带内153 mm大直径定向钻孔与间距5 m的250 mm大直径穿透钻孔结合,大幅提高了瓦斯抽采流量,避免了瓦斯超限。     

特厚煤层综放面采空区综合瓦斯治理技术研究

针对特厚煤层综放面回采时瓦斯涌出量大、上隅角瓦斯超限严重影响安全生产的难题,提出地面立孔、L型钻孔和高抽巷三种瓦斯治理技术。借助数值模拟软件得到采动覆岩演化规律及三种治理方法的合理布置参数。现场实测结果表明:L型钻孔瓦斯抽采浓度是高抽巷的0.5倍,地面立孔瓦斯抽采浓度仅为2.4%。高抽巷的抽采瓦斯纯量是地面立孔的1.5倍,是L型钻孔的5倍,高抽巷抽采瓦斯纯量高达32m~3/min,瓦斯抽采浓度高达36%,治理效果良好。对比分析工程造价、抽采效果及经济效益等因素,决定实施高抽巷和地面立孔来治理采空区瓦斯。     

东河煤矿移动瓦斯抽放技术的应用实践

东河煤矿采用混合式通风方式,矿井开拓方式为斜井、立井混合开拓。该矿回采工作面绝对瓦斯涌出量为0.96 m~3/min,采用U型通风系统,工作面上隅角是综采面通风压力最低的地点,因而采空区瓦斯大量向该处汇集,致使该处瓦斯浓度居高不下,上隅角瓦斯靠自然风稀释浓度较困难。为有效治理该矿二采区工作面上隅角瓦斯,设计采用高位钻孔法进行抽采,构建了瓦斯抽采系统,并对相应的工艺流程进行了分析。实践表明:抽采系统建立和运行以来,综采面上隅角瓦斯浓度降至0.3%左右,抽放效果显著,确保了采煤工作面顺利正常推进。     

U型和W型通风采空区瓦斯运移规律模拟研究

采用计算流体力学Fluent数值模拟软件对贵州某矿33041综采面调整为"两进一回"W型通风系统前后采空区的瓦斯运移规律进行模拟研究。模拟结果表明:U型和W型通风的漏风流场明显不同,W型通风可以有效抑制采空区的漏风,漏风量比U型通风降低约31%,W型通风工作面两端的压差明显降低,降低约35%;W型通风可以有效解决U型通风上隅角瓦斯超限问题,能更有效的排放工作面和回风巷的瓦斯,还可以减少采空区瓦斯爆炸范围,有效避免采空区瓦斯爆炸的发生。通过对数值模拟结果与现场实测结果对比,验证了数值模拟结果的可靠性,研究成果对综采面的瓦斯治理及抽采设计提供了一定的理论依据。     

大采高综采面高瓦斯综合治理技术优化研究

针对高瓦斯矿井产量大、存在瓦斯突出和爆炸危险,研究分析大采高综采工作面卸压瓦斯运移规律,提出U+I型通风、顺层钻孔抽采本煤层瓦斯和走向高抽巷抽采的综合治理技术。结果表明:对采空区、本煤层和邻近层及工作面顶板裂隙带内瓦斯抽放效果良好,实测工作面瓦斯浓度和抽采率分别为0.265%和83.3%,满足安全生产要求。     

高瓦斯综采工作面瓦斯治理技术研究

W3227工作面为高瓦斯矿井首采工作面,针对该工作面瓦斯涌出量超限,制定了风巷高位钻场高位钻孔抽采采空区瓦斯、风巷埋管抽采上隅角及老塘瓦斯、机巷沿空掘巷抽采3213采空区瓦斯、顺层钻孔抽放本煤层瓦斯、风巷辅助高位边孔抽采采空区瓦斯等综采工作面瓦斯治理技术。实践结果表明,通过以上的瓦斯抽放方式,回风巷瓦斯体积分数完全可控制在0.5%以内。     

特厚煤层综放采空区“U+I”式瓦斯治理技术

下沟矿301特厚煤层综放工作面在回采过程中采空区瓦斯涌出量较大,为有效治理采空区瓦斯,通过分析工作面通风及瓦斯情况,在U型通风系统基础上,提出煤层瓦斯抽采巷密闭抽采的"U+I"式治理技术,结合301综放采空区实际情况,基于FLUENT软件,建立了采空区和工作面在煤层专用瓦斯抽采巷抽采条件下的数值模型。实践结果表明:"U+I"式采空区瓦斯治理技术可保证301综放采空区抽采纯量稳定在18~28 m3/min,并兼顾了通风系统的稳定,回风风排瓦斯量为3~4 m3/min,取得较好效果。     

近距离高瓦斯煤层群首采层“一面四巷”瓦斯治理技术

针对近距离高瓦斯煤层群首采层回采工作面“U”型通风条件下，邻近层瓦斯通过煤岩体卸压产生的裂隙大量涌入到上隅角并进入回风流造成瓦斯超限的问题，以东于煤矿03X04回采工作面为研究对象，分析了回采工作面“U”型通风条件下采空区卸压瓦斯运移规律，从而确定了“回采工作面运输、轨道巷+高、底抽巷”相结合的“一面四巷”联合瓦斯治理技术方案。现场应用结果表明：回采工作面瓦斯抽采率达到81%,本煤层瓦斯含量下降了33%,完全处于卸压范围内的边部底抽巷拦截钻孔抽采纯量达到单孔0.02～0.03 m³/min,瓦斯抽采浓度最高达90%,抽采纯量提升2倍以上，大幅度减小了下邻近层瓦斯涌入回采工作面和上隅角，回采工作面轨道巷和边部底抽巷回风流瓦斯浓度稳定在0.2%～0.4%,上隅角瓦斯浓度处于0.3%～0.4%,有效地解决了回采工作面“U”型通风条件下上隅角和回风流瓦斯超限的问题，保证了矿井安全高效生产。     

超大直径钻孔采空区瓦斯抽采技术研究及应用

为有效解决U型通风工作面回采期间采空区和上隅角瓦斯治理难题,提出利用超大直径钻孔(φ550 mm)替代联络巷埋管抽采采空区瓦斯治理技术,形成了超大直径钻孔“以孔代巷”施工工艺及装备,包括ZDJ10000L型大功率钻机、大直径钻头和钻杆的一次成孔工艺,多截齿旋挖钻头和高强度、高叶片螺旋钻杆的自排渣工艺;首节带有导向头、采用“半包围式”连接、预埋护孔管安装工艺。在王坡煤矿试验表明,上隅角瓦斯浓度控制在0.25%~0.55%,采空区瓦斯抽采纯量提高了46.8%,抽采瓦斯浓度提高了1倍。