回采工作面瓦斯抽采系统优化研究

利用FLUENT软件对阳煤集团开元煤矿3号煤层瓦斯抽采系统中的瓦斯流动进行了数值模拟,并以所建立的模型为基础对开元煤矿瓦斯抽采系统进行了优化设计。研究结果表明,开元煤矿如需达到瓦斯抽采率40%的要求,主管路管径需增大至510 mm。为矿井制定控制瓦斯灾害、提高回采工作面瓦斯抽采率的技术措施提供参考。     

回采工作面超前支承压力对瓦斯抽采效果的影响

针对开元煤矿本煤层瓦斯抽采量偏低的问题,以该煤矿3710工作面为研究对象,对工作面超前支承压力及顺层钻孔瓦斯流量进行了现场实测,掌握了3710工作面超前支承压力对本煤层瓦斯抽采效果的影响规律。通过现场考察,工作面前方按支承压力对瓦斯抽采的影响可分为4个阶段,并对各阶段瓦斯抽采效果进行了考察分析,结果表明:第Ⅲ、Ⅳ阶段单孔瓦斯抽采量明显大于第Ⅰ、Ⅱ阶段;在工作面强化了第Ⅲ、Ⅳ阶段本煤层瓦斯抽采后,其抽采量较以往增加了38%,取得了较好的本煤层瓦斯抽采效果。     

回采工作面瓦斯抽采钻孔布置技术研究

针对顺层钻孔漏气及顶板裂隙钻孔瓦斯抽采效率低的问题,通过对顺层钻孔采取孔内下筛管实施全程护孔、加深封孔深度及优化管路连接措施,以及优化钻场布置间距、调整终孔距煤层距离等措施,瓦斯治理取得良好效果,工作面上隅角最高瓦斯浓度0.67%,平均瓦斯浓度0.48%;回风流最高瓦斯浓度0.5%,平均瓦斯浓度0.36%,回采期间工作面未出现瓦斯超限情况。     

某矿回采工作面瓦斯抽采系统优化研究

通过分析9404回采工作面抽采系统的抽采能力及影响抽采能力大小的因素,运用计算机数值模拟的方法对系统管网进行模拟优化。对比现场实测数据后发现计算模拟结果与实测数据基本一致,进而对邻近层抽采系统抽采能力与抽放钻孔孔径进行匹配优化,确定最合理的瓦斯抽放钻孔孔径。     

回采工作面采空区插管抽采参数优化

为优化回采工作面采空区插管参数,针对布尔台煤矿采用的联巷插管或煤柱大直径钻孔桥接采空区的回采工作面采空区瓦斯治理措施,采用FLUENT软件进行了数值模拟分析。结合42201综放工作面瓦斯抽采方式及抽采参数为基础数据,对采场瓦斯分布规律及采空区插管间距、插管管径、插管深度、抽采负压等插管抽采参数进行模拟。获得了不同抽采参数状态下的运移规律和瓦斯抽采效果,进而确定了采空区插管的插管间距布置为60 m、抽采负压保持在10~20 kPa、主辅进风比为1.5∶1~3∶1等最优技术参数。     

回采工作面水力卸压抽采技术应用

煤层注水防突主要体现在注水使煤体的力学性质产生变化,增加塑性,使煤体弹性和强度减小,转移巷道应力集中区至煤体深部;大大降低煤体透气性,减少解吸瓦斯,使煤层瓦斯涌出初速度大幅降低。试验采用现场观测、数值计算和数据对比分析等进行综合研究,确定了回采工作面动压区本煤层注水钻孔的施工工艺及参数,有利于实现安全高效生产。     

回采工作面采空区埋管抽采瓦斯模拟研究

根据采空区瓦斯分布及流动规律理论建立瓦斯流动数学模型,模拟研究采空区不同位置瓦斯浓度分布情况,调整风量、埋管深度和埋管高度等参数模拟分析。结果表明:改变风量对于上隅角瓦斯浓度变化影响不显著,得出不同埋管长度和埋管高度与上隅角瓦斯浓度的函数关系。     

顶层回采工作面高位钻孔瓦斯抽采规律研究

河南能化焦煤公司中马村矿为严重煤与瓦斯突出矿井,随着矿井开采水平的延深,煤层瓦斯含量也随之增加,瓦斯问题始终威胁着矿井的安全生产,尤其是顶层回采工作面上隅角瓦斯问题严重制约着工作面的回采安全。通过在工作面回风巷道内施工高位抽采钻孔,对高位钻孔瓦斯抽采浓度和瓦斯流量数据的分析,对比钻孔终孔位置与工作面相对位置变化关系的研究,得出顶层回采工作面采空区瓦斯最佳抽采效果时的高位钻孔施工参数,以工作面回采动压形成的顶板裂隙作为通道对采空区积聚的瓦斯进行抽采,从而降低工作面采空区瓦斯浓度,避免上隅角瓦斯超限,实现矿井安全生产的目的。     

深部煤层回采工作面高抽巷瓦斯抽采技术

为实现高瓦斯矿井的安全开采,针对深部煤层回采工作面瓦斯超限问题,确定高抽巷的合理布置层位,以保安矿为研究对象,通过高位钻孔现场试验,得到抽采层位大于50 m时,抽采浓度变化不大,且出现抽采浓度降低的现象,在抽采层位为20 m,抽采纯量最大。利用Fluent模拟,结合现场的地质条件,分析了高抽巷不同层位的瓦斯抽采浓度,确定了高抽巷位置为底板上方25 m的合理层位。通过现场实测分析得出,在该层位下,可以有效地降低采空区瓦斯浓度,保证安全生产的顺利进行。     

寺家庄矿回采工作面预抽钻孔抽采半径考察研究

寺家庄矿通过在回采工作面制定多组不同间距的抽采钻孔试验方案,考察了预抽钻孔的抽采半径,得出在钻孔有效抽采时间内,当抽采时间相同时,钻孔间距越小,预抽率越高;预抽率随时间延长有整体增加的趋势,但增加的速度逐渐减小;对于一定间距的钻孔而言,当抽采时间达到某一值时,抽采率的变化与抽采时间的延长无关,即存在一个合理预抽时间的概念;根据允许预抽时间的长短,由相关公式可得出合适的抽采半径,为科学布置预抽钻孔提供依据,保障矿井采、掘、抽平衡。     

回采工作面高位抽采钻孔布置与应用

为保障2-559工作面高位钻孔的瓦斯抽采效果,基于工作面地质条件,通过理论与试验分析的方式,进行高位钻孔各项布置参数的设计,确定钻孔布置在回风巷内、钻场步距为21 m、高位钻孔孔径为153 mm,落孔高度为25～30 m,布孔间距为2 m,在抽采期间进行抽采指标的监测,高位钻孔平均抽采纯量11.34 m3/min,抽采浓度平均12.3%,高位钻孔的平均瓦斯抽采量占到工作面瓦斯涌出量的33.4%,抽采效果显著。     

阳煤登茂通回采工作面抽采工艺优化

阳煤登茂通煤业公司在开采2号煤层过程中,在瓦斯抽采方法上,通过两种抽放方法在抽放效果、安全及成本方面综合对比,采用大直径钻孔抽放并缩短抽放间距的方法,在回采工作面回风巷与相邻备用工作面进风巷之间的煤柱上每隔20 m布置一个直径为400 mm的瓦斯抽放钻孔,代替巷道施工,避免了瓦斯抽放盲区,有效解决了工作面上隅角瓦斯超限问题,确保安全生产。     

回采工作面瓦斯分源抽采技术实践

介绍了回采工作面针对不同来源的瓦斯所采取不同的抽采方法,以及本煤层、"随打即抽"、高位抽采及上隅角埋管抽采的各种技术参数,实践表明瓦斯分源抽采技术是一种较为有效的瓦斯治理综合抽采方法。     

特厚煤层综放工作面回采期间瓦斯抽采效果及分析

针对乌东煤矿5754502工作面回采期间瓦斯治理问题,根据井下实测瓦斯抽采数据对工作面回采期间采空区埋管抽采和顶板走向高位钻孔抽采情况进行分析,结果表明:采取采空区埋管和顶板走向高位钻孔进行瓦斯抽采能明显降低工作面回风巷及上隅角的瓦斯浓度,特别是采空区埋管抽采措施对工作面瓦斯治理效果显著。通过对采空区埋管长度进行分析,得出45#煤层工作面采空区埋管合理深度为10~35 m,建议尽量不要超过35 m,最多不能超过100 m,以利于控制采空区火灾。     

高瓦斯矿井回采工作面瓦斯综合抽采技术实践

为了解决高瓦斯矿井工作面瓦斯涌出量大、瓦斯浓度高,制约工作面安全生产的问题,以亨元煤业为背景,结合矿井开采及瓦斯地质条件,确定了本煤层顺层钻孔抽采、穿层钻孔抽采邻近层和覆岩裂隙带瓦斯、以及对上隅角布置抽采管路进行抽采的综合治理方法。试验表明,工作面开采期间瓦斯涌出正常,上隅角瓦斯浓度保持在0.56%以下,实现了工作面安全高效开采。     

气室法提高回采工作面采空区瓦斯抽采浓度

对于多煤层开采时，邻近层瓦斯受开采卸压影响大量涌入开采工作面采空区，造成回采工作面上偶角与回风巷瓦斯严重超限，必须采取抽采方法解决，但普通的抽采方法抽出的瓦斯浓度低，影响居民瓦斯燃用。在工作面上安全出口附近掘进一段补充风巷、在老风巷打上一个临时密闭、与上偶角形成一个瓦斯气室，此气室与瓦斯抽采管路连接，提高了瓦斯抽采浓度和瓦斯利用率。     

上覆灰岩回采工作面顶板瓦斯高效抽采

为探索灰岩顶板条件下的瓦斯赋存状态及抽采方案,开展了灰岩的X射线衍射实验,研究了灰岩的物理化学特性,分析了灰岩对顶板瓦斯赋存和瓦斯抽采的影响。以山西沁源常信煤矿90107工作面为工程背景,先用经验公式理论计算顶板“两带”高度,再结合3DEC数值模拟软件分析回采过程中顶板破坏形态及裂隙发育特征,根据顶板裂隙发育优势区设计高位定向钻孔瓦斯抽采方案,最后通过现场实测验证。研究表明：随着工作面的推进,顶板初次垮落步距为40 m,周期垮落步距为40 m,垮落带高度为11.4 m,裂隙带发育高度为50 m,裂隙发育优势区为11.4～25.0 m;现场实测发现上隅角和工作面瓦斯超限问题得到有效解决。抽采后,上隅角瓦斯浓度始终保持在0.8%以下,上隅角瓦斯浓度降幅最大可达87.5%。研究结果为相似灰岩地质条件下瓦斯高效抽采提供了参考依据。     

基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计

为了解决高瓦斯长推进距离回采工作面各区域瓦斯预抽时间极不均衡的问题,提出了基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计方案：采用瓦斯储量法对回采工作面瓦斯预抽钻孔有效抽采半径进行考察,得出工作面瓦斯预抽钻孔不同预抽时间的有效抽采半径,将高瓦斯长推进距离回采工作面按瓦斯预抽时间长短的不同划分为若干个区块,每个区块瓦斯预抽钻孔根据其有效抽采半径设计钻孔间距,预抽时间长的区块钻孔间距较大,预抽时间短的区块钻孔间距较小,实现工作面瓦斯抽采达标的同时最大限度的减少钻孔工程量。现场应用结果表明,2311回采工作面采用优化的瓦斯预抽钻孔设计方案,钻孔工程量减少约7万m,节约工作面瓦斯预抽时间约15d,并且在开采期间实现了瓦斯抽采达标和安全回采,高瓦斯长推进距离回采工作面采用基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计方案,取得了良好的技术经济效益。     

高瓦斯回采工作面卸压瓦斯抽采与配风量相关性研究

对阳煤集团3个矿近年来12个回采面不同配风量,矿井主要通风机不同运行状态时的卸压瓦斯抽采数据进行统计分析发现:回采面卸压瓦斯抽采率与配风量成反比。当瓦斯抽采系统能力确定后,加大工作面配风量会使瓦斯抽采率降低;而增加风排瓦斯量,甚至会使上隅角、回风流及瓦斯排放巷的瓦斯浓度升高,与期望目标相背离;采空区卸压瓦斯在其体积浮力和通风流场的共同作用下不断向垮落带顶部的O形圈通道的回风侧区域运移,形成卸压瓦斯抽采的最佳区域;强化瓦斯抽采是保障安全高效生产的关键。