掘进过程中瓦斯涌出量与掘进速度的关系研究

应用数值模拟的方法对动态掘进工作面瓦斯涌出量进行了计算,得出在不同掘进速度下巷道的瓦斯涌出规律,并建立二元回归模型分析了掘进速度和掘进距离与巷道的瓦斯涌出量之间的关系。     

掘进工作面动态瓦斯压力分布及涌出规律

利用有限差分法对移动掘进工作面巷道周围瓦斯压力分布以及瓦斯涌出规律进行了数值模拟.结果表明：当工作面以一定的速度向前掘进时，巷道周围瓦斯压力分布呈子弹头形状向前移动，掘进巷道周边煤层瓦斯压力随煤壁暴露时间的增长逐渐降低,工作面瓦斯涌出量呈锯齿状周期增加.当掘进工作面以一定速度向前掘进时，每一循环内瓦斯涌出变化量基本相同，每一循环内从工作面迎头煤层内涌出的瓦斯量基本相同.     

矿井掘进工作面瓦斯涌出规律分析

为防止掘进工作面瓦斯异常涌出给矿井安全生产带来影响,在掘进面瓦斯涌出量实测数据的基础上对其涌出规律进行了分析,研究了掘进工作面在不同巷道长度以及不同掘进速度条件下的瓦斯涌出规律,为矿井通风设计以及瓦斯治理提供参考数值。     

基于固气耦合模型的煤巷掘进煤壁瓦斯动态涌出规律

为掌握煤巷掘进煤壁瓦斯涌出量的动态变化规律,在传统二维煤巷瓦斯涌出量计算方法中引入固气耦合模型,提出基于固气耦合及巷道断面瓦斯涌出量时间积分的煤壁瓦斯涌出计算方法,并通过现场实测瓦斯涌出量验证了计算结果的准确性。研究结果表明:煤巷掘进速度恒定,煤壁瓦斯涌出量随掘进距离逐渐增大,增幅不断减小,符合指数衰减多项式的变化规律;间断式掘进循环的煤壁瓦斯涌出量呈锯齿状增加,总体涌出趋势与恒速掘进相同;随时间增加,不同掘进循环瓦斯涌出总量差异趋于稳定,长时间掘进,掘进循环内瓦斯涌出量波动对瓦斯涌出总量的影响可忽略;瓦斯压力对煤巷煤壁瓦斯涌出具有较大影响,瓦斯压力越大,煤壁瓦斯涌出量随掘进距离的增幅越大,且存在瓦斯压力临界值,当巷道煤层瓦斯压力超过该值后,巷道瓦斯浓度可能超限。根据项目背景的工程条件,计算得到该煤巷掘进的临界瓦斯压力。     

高瓦斯掘进工作面瓦斯治理技术实践

高瓦斯矿井在巷道掘进过程中,瓦斯涌出量大、涌出均匀性差制约巷道的快速掘进。为解决该难题,提出煤壁喷浆工艺优化技术,对煤巷掘进工作面迎头释放孔施工进行优化设计,变"本巷跟进"为"邻巷跟进",对煤层瓦斯涌出进行有效控制,快速降低煤层瓦斯涌出量,提高瓦斯涌出均匀性,降低回风流瓦斯浓度,从而提高掘进效率,利用煤壁喷浆工艺优化提高喷浆效率。喷浆速度提高5倍,降低掘进期间煤壁瓦斯涌出,回风流瓦斯平均最大浓度分别由0.75%降至0.55%,涌出量由12.5 m~3/min降至8.5 m~3/min,迎头50 m范围瓦斯涌出量由8 m~3/min降至5 m~3/min,有效降低了巷道生产过程中瓦斯涌出。     

高瓦斯掘进工作面瓦斯涌出规律研究

高瓦斯掘进工作面掘进过程中经常出现瓦斯异常涌出、频繁预警现象,为加强掘进工作面的瓦斯治理提高掘进速度,对余吾煤业高瓦斯掘进工作面生产与停产期间的巷道瓦斯涌出量进行了实测,得出了高瓦斯掘进工作面的瓦斯涌出规律。在此基础上,提出了相应的瓦斯治理措施,对高瓦斯掘进工作面的通风与抽采设计具有重要指导意义。     

高压注水对掘进工作面瓦斯涌出的影响

严重突出煤层掘进煤巷期间,一般采取超前排放钻孔等防突措施,掘进放炮后由于瓦斯涌出量急剧涌出,往往影响实际掘进速度,并埋下安全隐患。采取高压注水防突措施后,不仅有效防治了煤与瓦斯突出,而且使得巷道掘进期间瓦斯涌出变得均匀,有效保证了施工安全,提高了掘进速度。     

掘进巷道煤壁瓦斯涌出极限长度研究

矿井瓦斯涌出量预测是矿井通风设计、制定瓦斯防治措施的依据,巷道煤壁瓦斯涌出极限长度的确定对于煤巷掘进工作面瓦斯涌出量预测尤为关键。通过对保德煤矿88501回采工作面胶运顺槽试验研究,得出了保德煤矿88501回采工作面掘进巷道瓦斯涌出极限长度,提高了煤巷掘进工作面瓦斯涌出量预测的准确性。     

高压注水对掘进工作面瓦斯涌出的影响

严重突出煤层掘进煤巷期间，一般采取超前排放钻孔等防突措施，掘进放炮后由于瓦斯涌出量急剧涌出，往往影响实际掘进速度，并埋下安全隐患。采取高压注水防突措施后，不仅有效防治了煤与瓦斯突出，而且使得巷道掘进期间瓦斯涌出变得均匀，有效保证了施工安全，提高了掘进速度。     

厚煤层沿底掘进工作面瓦斯涌出及防治技术

为了解决厚煤层沿底煤巷掘进过程中绝对瓦斯涌出量过高的问题,首先推导了煤壁绝对瓦斯涌出量的理论计算公式,基于理论公式,对成庄矿4219煤巷绝对瓦斯涌出量进行了预测,根据瓦斯涌出量预测值与实测值的对比结果表明当巷道掘进长度越大时,公式预测值越接近于实测值。瓦斯涌出量预测值和实测值均说明4219煤巷在今后的掘进过程中煤壁瓦斯涌出量处于居高不下的态势,为了降低煤壁瓦斯涌出量,实施了双巷掘进迈步式抽放系统。根据瓦斯含量测定结果,瓦斯含量较以往大大降低,为巷道的安全掘进提供了保障。     

石港矿东回风大巷掘进面瓦斯涌出规律研究

通过对石港矿东回风大巷掘进期间煤壁暴露面和落煤的瓦斯涌出强度与时间的关系进行现场测试和理论研究,得出掘进巷道瓦斯涌出量与掘进长度、掘进速度的关系式,为该矿今后的巷道掘进确定合理的通风方式和通风参数提供依据。     

掘进工作面煤层渗透率变化对瓦斯涌出量的影响分析

利用有限差分法对掘进工作面巷道周围瓦斯压力梯度的分布进行了数值模拟,通过考察和对比在渗透率恒定不变和考虑巷道周围一定范围内围岩应力发生变化而引起渗透率变化时煤层巷道瓦斯涌出量的变化和分布,得出结论:在煤壁暴露初期,由于工作面掘进引起渗透率的变化对巷道瓦斯涌出量影响较大,随着暴露时间增长影响越来越小。但是由于瓦斯涌出量的大小与煤壁处渗透率成正比,所以在计算掘进巷道瓦斯涌出量时,必须考虑渗透率为变量对瓦斯涌出量大小的影响。     

移动坐标下掘进工作面瓦斯涌出的无因次分析

为研究厚煤层中巷道掘进时的瓦斯涌出规律,建立了移动坐标下的掘进工作面瓦斯涌出数学模型,通过引入巷道半径与长度准数、压力准数、掘进速度准数等无因次参数,将模型无因化,利用有限体积法对无因次方程进行离散,然后采用迭代法求解,并编制解算程序。解算结果表明,巷道周围煤体中的无因次瓦斯等压线呈子“弹头”状分布;随着速度准数的增大,无因次瓦斯压力及含量的分布等值线都向煤壁收拢,煤壁附近的无因次瓦斯比流量显著增大,从而导致无因次瓦斯涌出量急剧上升,且掘进工作面处的无因次涌出量增速更大。     

掘进工作面瓦斯涌出影响因素分析及预测模型

为了准确掌握高瓦斯矿井巷道掘进时的瓦斯涌出量,对山西焦煤屯兰矿2#煤层401胶带巷、8#煤层203胶带巷在巷道掘进时的瓦斯涌出情况进行了考察。通过对考察数据的整理分析,找出了影响大断面、高瓦斯矿井掘进工作面瓦斯涌出的主要影响因素,提出了巷道掘进时的瓦斯涌出量计算模型。实际验证结果表明,该预测模型的准确率更高。     

基于稳态渗流的煤巷掘进瓦斯涌出连续性预测

为了寻求一种简便的预测方法实现煤巷掘进过程中瓦斯涌出的动态连续预测,在对煤层进行近似假设的基础上,研究了煤巷掘进过程中煤层瓦斯流动及涌出规律,给出了煤巷掘进时煤层瓦斯压力分布和煤壁瓦斯渗流速度的分析解,采用积分的方法建立了掘进巷道瓦斯涌出连续预测模型,并介绍了该模型的计算方法。通过实例计算表明：该模型利用巷道掘进速度、掘进长度和煤层瓦斯基本参数这些易得数据实现了对煤巷瓦斯涌出的动态、连续和快速预测,且预测值与实测值基本一致。     

掘进工作面放炮后瓦斯涌出与运移规律研究

针对掘进面放炮以后瓦斯的异常涌出现象,分析了放炮后瓦斯异常涌出的原因,并研究了瓦斯的异常涌出及其在巷道内运移衰减的规律。利用流体数值分析常用软件Fluent,采用自定义函数,定义随时空变化的速度边界,并利用模拟结果分析了异常涌出瓦斯的在掘进巷道内的运移衰减过程,为矿井治理掘进面瓦斯在还提供了理论指导。     

掘进工作面瓦斯动态涌出规律数值模拟研究

为研究掘进过程瓦斯涌出规律,基于有限体积法的C—N格式离散方法,编制程序并对移动掘进工作面巷道周围瓦斯压力分布、煤体透气性变化及瓦斯涌出速率变化情况等进行了数值模拟。结果表明,随着工作面向前掘进,掘进工作面一定区域内巷道围岩煤体瓦斯压力分布向前移动。掘进过程中巷帮瓦斯压力存在转折点,转折点之前的瓦斯压力梯度减小速率大于转折点之后的瓦斯压力梯度。不同掘进长度下巷道沿程煤壁瓦斯涌出速率曲线基本一致,且瓦斯涌出速率较大区域主要集中在掘进头巷道部分。掘进过程中瓦斯涌出速率呈锯齿状变化,每一个掘进循环中掘进头巷道部分刚被掘开时瓦斯涌出异常剧烈。随着掘进巷道增长,瓦斯涌出速率总体上逐渐增大。     

掘进煤巷气相压裂瓦斯涌出规律研究

通过对新元煤矿31004掘进工作面进行气相压裂试验,分析总结出实施气象压裂后的瓦斯涌出规律:巷道回风流中瓦斯浓度升高出现一个峰值,主要原因是气相压裂的扰动,煤层造成裂缝,煤层瓦斯沿裂缝涌向巷道;实施气相压裂措施后,煤巷掘进过程中,瓦斯涌出均衡,而且数据监测显示,双孔气相压裂后割煤时的瓦斯涌出量大于单孔压裂后割煤时的瓦斯涌出量。实施气相压裂措施后,实现了煤巷安全高效快速掘进。     

余吾煤业高瓦斯掘进巷道快速预抽技术的应用实践

余吾煤业为高瓦斯矿井,在巷道掘进过程中,瓦斯涌出量大、涌出均匀性差,制约了巷道快速掘进。为此,采用大孔径快速预抽及浅孔释放技术对煤巷掘进工作面迎头释放孔施工进行优化设计,变"自然释放"为"主动抽放",对深部煤体进行泄压,快速降低煤体瓦斯含量,提高瓦斯涌出均匀性,降低回风流瓦斯浓度,从而提高巷道掘进效率。研究表明:3个超前探钻孔、4个预抽孔带抽后,累计抽采量为782.4 m~3/min,且钻孔抽采的瓦斯均为巷道掘进期间煤体释放的瓦斯,风流、回风流瓦斯平均最大浓度分别由0.6%、0.68%降至0.39%、0.52%,有效降低了巷道掘进过程中的瓦斯涌出量。     

独头煤巷掘进过程中瓦斯分布规律研究

根据独头掘巷压入式通风风筒漏风规律、煤巷瓦斯涌出规律,从理论上分析了压入式通风掘进煤巷的瓦斯分布规律,给出了巷道中瓦斯最高浓度及其距掘进工作面长度的计算方法。分析结果表明瓦斯浓度随至掘进工作面距离增大,先急剧增大,然后缓慢减小。结合坦家冲矿2264掘进煤巷的具体参数,分析了巷道风量分布规律、瓦斯分布规律和至掘进工作面不同距离的瓦斯涌出量,并与巷道瓦斯浓度分布实测值进行对比,定量计算了2264掘进煤巷在至掘进工作面约260 m处,瓦斯体积分数最大达0.78%,在至掘进工作面约380 m以后,瓦斯涌出量基本稳定,从而验证了规律的正确性。