综掘工作面硫化氢分布规律及泡沫治理技术

为治理煤矿综掘工作面的硫化氢危害,对东山矿71507综掘工作面硫化氢的分布规律进行现场测试分析,提出了采用泡沫吸收液对硫化氢进行治理的新技术方案;研究了泡沫治理硫化氢机理、泡沫发生装置及其布置方式。结果表明:在综掘工作面掘进机割煤时,使用质量分数0.4%的泡沫剂和流量40 L/min、质量分数0.8%吸收液治理硫化氢涌出,可使掘进机割煤涌出硫化氢体积分数由73.1×10-6降至10.6×10-6,硫化氢吸收效率达到85.5%,煤矿硫化氢危害治理效果显著。     

综掘工作面硫化氢抽取-净化一体化治理技术

硫化氢煤巷综掘工作面掘进时，受巷道独头通风作用，在掘进工作面迎头区域内极易造成硫化氢气体积聚、超限。为治理煤矿综掘工作面硫化氢气体积聚、超限所带来的作业人员伤亡及设备损害，采用CD4型硫化氢便携仪检测硫化氢气体体积分数的研究方法，对硫化氢气体涌出分布规律、掘进机停止割煤后硫化氢气体体积分数随时间变化规律进行了测试分析；揭示出综掘机割煤扰动是诱导综掘工作面硫化氢气体涌出的主因，且涌出后在回风流沿程方向上以及顶底板高度方向上均呈现出逐渐减小的分布规律。采用理论分析、实验室及现场实测试验手段，提出了煤矿综掘工作面硫化氢抽取-净化一体化治理的新技术方案，研究了硫化氢抽取-净化一体化治理机理，研制出用于煤矿综掘工作面硫化氢抽取-净化一体化治理的工艺技术及配套装置。现场应用研究表明，综掘工作面硫化氢抽取-净化一体化治理装置的抽吸风口后1 m及出风口后1 m位置，硫化氢气体涌出体积分数分别由抽取-净化前的169.2×10-6、155.9×10-6降至抽取-净化后的13.9×10-6、10.2×10-6，综掘工作面硫化氢抽取效率达到91.8%，硫化氢净化效率达到93.5%，硫化氢危害治理效果良好，为煤...     

综掘工作面分段式注水治理硫化氢工艺技术研究

针对乌东矿综掘工作面开采涌出硫化氢浓度高、危害性大的特点,提出了掘进面"三压带"分段注水防治硫化氢的新技术。运用理论分析及试验测试的研究手段,对迎头煤体"三压带"分段式注吸收液治理硫化氢原理、单孔分段式注水工艺参数、分段式注吸收液浓度理论计算方法、硫化氢降低效率与煤层注吸收液浓度的关系等进行了研究;探索出适合综掘面"三压带"分段式注水防治硫化氢的工艺技术参数。现场应用研究表明,综掘工作面迎头"三压带"煤体采用分段式注水技术后,掘进机割煤涌出硫化氢的降低效率达到75.3%。     

急倾斜特厚煤层硫化氢涌出规律及控制技术研究

为有效解决急倾斜特厚煤层放顶煤开采硫化氢超限的技术难题,阐述了硫化氢超限对人体健康和设备的危害,介绍了放顶煤开采时硫化氢的涌出规律,着重研究了采煤机割煤速度、放顶煤强度以及采煤机截割顶/底煤及拉溜工序对硫化氢涌出规律的影响,结果表明硫化氢涌出强度随采煤机割煤速度、放煤强度的增加而增多。通过对比分析采用喷洒吸收液和超前预注吸收液等技术措施有效解决了工作面上隅角、回风巷硫化氢超限的难题。在工作面回采过程中,工作面采煤机处硫化氢浓度由77×10-6降至12×10-6;前刮板机上方硫化氢由470×10-6降至62.6×10-6;回风巷硫化氢浓度由110×10-6降至15×10-6,硫化氢灾害治理效果显著,降低了硫化氢气体对人体健康及设备的危害;通过综合协调治理,硫化氢灾害治理技术取得了较大突破。     

斜沟煤矿23108材料巷综掘面硫化氢治理技术研究

为获得综掘面H₂S气体的分布规律，建立H₂S气体涌出数值模型，并利用COMSOL5.3软件进行模拟，结合现场实际提出泡沫吸收液与水幕净化治理措施。模拟结果发现：综掘面迎头回风侧“隅角”处最容易积聚H₂S气体；现场实践结果表明：实施综合治理技术后，综掘机割煤期间距迎头7 m处的H₂S浓度从47.9×10^-6减小到6.3×10^-6,H₂S平均吸收率达到83.9%.     

综掘机割煤产尘运移规律研究及其应用

选取山西中煤华晋某煤矿20105辅助运输巷综掘工作面作为研究对象,采用数值模拟和现场测试两种方法得到了生产作业时掘进工作面的粉尘浓度分布,并分析总结出综掘机割煤产尘的运移规律。提出采用煤层注水、高压外喷雾、调整风筒位置、控尘和除尘器抽尘净化、布置捕尘网等措施,进行粉尘综合治理,现场应用结果表明,掘进机司机处及机身后10 m处总粉尘的综合降尘效率分别达到96.2%和98.2%。     

急倾斜特厚煤层硫化氢涌出影响因素分析及控制技术

为有效解决急倾斜特厚煤层放顶煤开采硫化氢超限的技术难题,综合分析了硫化氢的涌出影响因素,并进行合理有效的控制,降低硫化氢对人体的危害。主要对采煤机割煤速度、放顶煤强度以及采煤机截割顶/底煤及移动刮板输送机工序对硫化氢涌出浓度影响进行研究,得出硫化氢涌出量随割煤速度、放煤强度增加而增多的规律。通过采取喷洒吸收液吸收硫化氢的治理手段,使工作面司机处、上隅角、回风巷涌出硫化氢的降低效率达到84.4%以上,硫化氢灾害防治取得了突破性的成果。     

综掘面泡沫治理硫化氢工艺参数研究

掘进过程中涌出的高浓度硫化氢严重危害着作业人员的身心健康。通过在斜沟煤矿25采区辅助运输上山掘进工作面研究硫化氢气体的分布规律,提出使用泡沫吸收液治理硫化氢的方案,分析泡沫治理硫化氢的原理,研究泡沫喷射装置的参数及安设方法。试验结果证明:在掘进面生产期间,最佳的喷洒泡沫吸收液参数为泡沫剂质量分数、吸收液流量和吸收液质量分数分别为0.4%、40 L/min和0.8%,此时掘进面的硫化氢浓度由73.9×10~(-6)减少到10.8×10~(-6),硫化氢吸收效率高达85.4%,实现了有效治理掘进面的硫化氢,改善了作业环境。     

综放工作面硫化氢分布规律及治理技术研究

采用硫化氢监测分析方法,得出采煤机割煤涌出硫化氢气体在下风流断面及沿程方向上的分布规律;在此基础上,首次提出在采煤机滚筒割煤处喷洒吸收液吸收,以及在采煤机下风流喷洒吸收液拦截捕获相结合的硫化氢治理新技术,并对喷洒吸收液装置的设计及布置进行了研究。通过对喷洒吸收液治理硫化氢效果的影响因素进行试验研究,得出治理煤矿采煤机割煤涌出硫化氢危害的工艺参数。测试分析表明,采煤机司机处及其下风流硫化氢气体浓度降低效率分别达到84.4%和86.7%,取得了良好的治理效果。     

回采面机载式同步吸收硫化氢设备工艺及应用研究

针对回采工作面割煤时硫化氢大量涌出严重危害作业工人的健康问题,以晋牛煤矿1303工作面为例,采用煤矿井下机载同步式硫化氢处理装置,在采煤机割煤破煤的瞬间,利用机头、机尾2个负压泵的强力抽吸作用,将机头和机尾的硫化氢引到碱液箱处,碱液箱处安设的喷嘴喷雾能够快速将硫化氢消除。研究结果表明,机载同步式消除硫化氢装置除了控制采煤机在割煤过程中产生的硫化氢外,它对风流的强力抽吸作用还能够增强采煤机机头和机尾附近风流的流动速度,防止硫化氢在机头和机尾处积聚,提高采煤机在工作面割煤的安全性,从而降低工作面硫化氢的浓度。通过在1303工作面的试验表明,采用机载同步式硫化氢处理装置,回采工作面的硫化氢平均浓度从125×10^-6降低到了50×10^-6,降低幅度可达60%,回采工作面硫化氢治理效果显著,大幅度降低了人工成本和工程施工投入,抽吸硫化氢的同时,从而保证回采面的安全高效生产。     

综采面废弃油井影响区域H2S涌出规律及防治措施

针对双马煤矿综采工作面废弃油井影响区域H2S涌出量较大的问题,通过现场考察I0104105工作面过马探31废弃油井期间H2S采动涌出分布规律,提出了以废弃油井地面超前封堵、井下气体超前探测为基础,以采前预注碱性吸收液主动治理和采中中高压喷雾、通风稀释被动治理为主要措施,以降低割煤速度、强化监测和人工检测、加强个体防护等为辅助的综合防治措施。通过现场应用,I0104105工作面H2S涌出浓度有大幅下降,工作面回风巷H2S涌出得到了较好地控制,安全通过了马探31废弃油井影响区域,为类似条件H2S治理提供了示范。     

急倾斜厚煤层硫化氢抽放工艺技术研究

硫化氢煤矿井下的有毒有害气体不容忽视的有毒气体之一,针对乌东矿区+575试验工作面开采扰动时涌出的硫化氢含量高的特点,开展了急倾斜厚煤层硫化氢抽放工艺技术研究,结果表明：煤体硫化氢抽放影响半径随抽放负压增加而增加；由钻孔硫化氢抽放浓度随抽放时间变化情况分析可以看出,硫化氢抽放浓度随抽放时间增加而呈现出逐渐减小的变化规律,且当煤体硫化氢抽放进行到13天左右时达到一个相对稳定状态； 煤体开展硫化氢抽放后硫化氢降低效率47.1%-55%范围内,显著地降低了煤体抽放后硫化氢含量。得出与+575试验工作面类似地质及开采条件下开采的工作面开展硫化氢抽放工作。     

煤矿井下硫化氢气体的快速控制实验研究

通过实验室模拟试验选择合适的化学吸收药剂,并以喷雾的方式使药剂与空气中的硫化氢充分接触,从而达到快速去除矿井下硫化氢的目的。试验结果表明：碳酸钠虽然对硫化氢有较好的初始去除率,但其吸收后产生的吸收尾液不稳定,在水流的扰动及稀释作用下,硫化氢会从溶液中逸出而再次释放到空气中;通过在吸收液中加入一种代号为NT的氧化剂可使吸收后的硫化氢直接氧化为单质硫,从而快速彻底地去除空气中的硫化氢;针对煤体内部赋存的硫化氢,可以通过在吸收液中加入表面活性剂以降低吸收液的表面张力,增加渗透半径,提高对煤体内部吸附的硫化氢的去除效率。     

突出煤层掘进工作面硫化氢综合治理技术

随着煤层开采深度的增加,煤层地质条件愈趋复杂,煤层掘进时硫化氢大量涌出,严重威胁井下工作人员的身体健康。阜康一矿11A221回风巷突出煤层掘进期间,在钻孔预抽消突后,残留的硫化氢气体掘进时大量涌出,导致工作面回风流中硫化氢浓度最高达73×10^-6,平均为55×10^-6,超出《煤矿安全规程》规定的6.6×10^-6。研究发现,单一增大风量至风速极限,硫化氢浓度仍不能降低至规定容许范围内。因此,采用增大风量和压注碳酸钠溶液综合治理硫化氢。对巷道轮廓线外2 m、工作面前方42~53 m的煤体压注浓度为5.73%的碳酸钠溶液,从源头降低煤体中硫化氢含量,并将工作面风量由530 m³/min提高至940 m³/min,提高稀释硫化氢能力。掘进期间工作面及回风流中的硫化氢浓度控制在5×10^-6和3×10^-6左右,低于安全允许值,有效保障了工作面安全生产。研究可为类似条件矿井硫化氢治理提供经验。     

长短钻孔脉冲动压注碱吸硫技术研究

为了降低硫化氢气体对主采工作面开采影响，保障工作面人员安全和矿井高效、快速、安全生产，提出长短钻孔脉冲动压注碱吸硫技术，基于巍山矿15#煤层煤质、赋存特征及生产条件，针对15107工作面硫化氢涌出异常现状，结合理论分析及现场试验等方法，研究了长短钻孔脉冲动压注碱吸硫机理|提出了巍山矿长短钻孔脉冲动压注碱吸硫技术|制定了巍山矿15107工作面硫化氢注碱吸硫方案并进行了现场试验，有效减少矿井工作面硫化氢异常涌出量，最终达到巍山矿安全高产高效目标。     

高硫化氢巷道煤层注碱防治参数优选及现场应用

煤矿井下硫化氢超限不但伤害作业人员,也会损坏井下设备。山西某煤矿巷道内水中硫化氢浓度为228.19 mg/m³,空气中硫化氢浓度为45.64 mg/m³,属于高硫化氢煤矿,拟采用煤层钻孔注碱的方法治理硫化氢。为确定最佳注碱参数,本文采用COMSOL Multiphysics软件对煤层注碱治理硫化氢的过程及效果开展单孔和双孔注碱数值模拟。结果表明：距离钻孔中心越远,煤层所受到的注碱压力越小;注碱时间越长,碱液的扩散范围越大,碱液的扩散速度随扩散范围的变大而逐渐减小;双孔注碱距离过近时,串流现象导致相同时间下碱液扩散范围变小;得出模拟最优方案为：孔距10 m、压力8 MPa、注碱时间48 h。在13103工作面注碱后,进行了为期28 d的现场数据监测,测得回风流硫化氢浓度最高为9.13 mg/m³,回采中未超限,表明最佳注碱参数可指导煤层注碱工作。     

矿井硫化氢危险性分源分级评估方法研究及应用

受煤矿开采深度等条件影响,硫化氢浓度较高的矿井在煤层回采时极有可能出现硫化氢异常涌出现象,严重威胁工人的生命安全.针对采煤工作面、原煤层、采空区3个区域硫化氢赋存特点,提出硫化氢分源分级评估原则、思路、依据及标准,构建出硫化氢分源分级评估体系,将工作面划分为低、中、高和超高硫化氢危险4个区域,将采空区和原煤层划分为易治...     

中厚煤层切顶卸压沿空留巷参数设计与实践

为解决综采面间留设煤柱而导致的采掘接续紧张、资源回收率低、采空区易形成应力集中等问题,采用实验室实验、数值模拟和现场实践等方法,对寺河煤矿二号井97307工作面97214巷道进行了切顶卸压沿空留巷技术研究.基于实验给出了煤岩体的物理力学参数,然后通过数值模拟分析给出了切顶高度、切顶角度、炮孔间距和补强支护等主要参数,最...     

酸刺沟煤矿综放工作面矿压显现异常及控制技术

针对酸刺沟煤矿6上煤层大采高综放工作面矿压显现强烈,对工作面矿压显现进行了实时在线监测与分析。结果表明:工作面周期来压步距为20.2 m,来压动载系数平均1.35,高压力区集中在20—130号支架,98%的支架日最大工作阻力达到或超过15 000 kN的额定工作阻力,工作面推采初期出现压架事故。采取了提高安全阀开启阀值、加快推进速度、来压期间减少放煤和在高压力区深空卸压爆破等措施控制顶板,减小压力显现强度,监测显示安全阀开启率降低至12.4%,支架工作阻力基本符合正态比例分布,提高了工作面安全生产水平。     

浅埋复合顶板沿空留巷矿压显现规律数值模拟研究

为研究浅埋复合顶板沿空留巷矿压显现特征,以哈拉沟煤矿12201综采面沿空巷道为研究对象,基于FLAC3D有限元数值模拟软件,分别模拟了顶板切缝对沿空巷道矿压显现规律的影响以及随工作面推进沿空巷道围岩体的变形特征。研究表明,对巷道顶板进行切缝,能够有效阻断采空区积聚应力向巷道传递的进程,减小煤体内部应力集中现象,随着回采工作面的推进,应力集中区域逐渐向煤体深处转移,在工作面后方0~30m范围内,沿空巷道垂直应力与垂直位移的峰值随距工作面距离增加逐渐增大,且增幅较快,工作面后方30~45m范围内,沿空巷道垂直应力峰值与垂直位移变化量增幅开始减小,并呈现出逐渐稳定的趋势。