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。     

潘一东矿Y型回采工作面采空区漏风检测

为了揭示Y型通风回采工作面采空区漏风规律,采用示踪技术,用SF6示踪气体对淮南矿业集团潘一东矿1252(1)综采工作面采空区漏风进行了现场检测。研究发现:1252(1)综采工作面采空区漏风区域广,整个沿空留巷都是其漏风汇,漏风风速与工作面位置之间呈负指数关系,距综采工作面30~150 m为该采空区漏风过渡区。     

Y型通风采空区风流和瓦斯分布数值模拟研究

目前,很多煤矿开始运用两进一回Y型通风方式(机巷和风巷进风,沿空留巷回风),来解决上隅角和回风巷瓦斯浓度超限的问题。为了掌握Y型通风采空区风流与瓦斯运移的分布规律,根据现场实际首先运用Gambit建立了两进一回Y型通风采空区物理模型,并进行网格划分,然后运用Fluent软件对两进一回Y型通风方式采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)、自燃三带和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。通过模拟结果得出了,两进一回Y型回采工作面采空区漏风流场、漏风量(沿采空区边界风速分布)、自燃三带和瓦斯浓度分布的一般规律,为治理上隅角、回风巷瓦斯超限及采空区遗煤自燃和瓦斯爆炸提供了理论依据。     

基于示踪技术的Y型通风工作面采空区漏风检测

采用示踪技术对Y型通风试验工作面采空区漏风进行了现场检测,估算了采空区漏风风速,研究了漏风分布特点。研究发现:试验工作面采空区漏风范围较广,漏风风速与工作面位置之间呈负指数关系;在距离工作面50m范围内,漏风风速为0.033～0.043m/s;距离工作面200m以远,采空区漏风风速平均为0.018m/s;距离工作面50—200m是漏风过渡区。     

沿空留巷“Y”型通风条件下采空区漏风测试及分析

在利用束管采样系统长期监测采空区气体变化的基础上,结合瞬时释放SF6示踪气体技术,对凤凰山矿首个采用沿空留巷"Y"型通风的154307工作面采空区漏风状况进行了测试。结果表明,沿空留巷"Y"型通风条件下采空区漏风范围较广,漏风量大。采空区距工作面400 m范围内,O2浓度在20%左右,漏风风速0.027～0.075 m/s,为风速急变区;距离工作面400 m以外,O2浓度在16%左右,漏风风速为0.017～0.024 m/s,为风速变缓区。     

U型通风工作面采空区漏风规律研究

通过SF6示踪气体法对温庄煤矿15012 U型通风工作面采空区进行漏风测定。结果显示,15102工作面漏风率为16.31%,采空区内存在多条漏风通道,漏风风速为0.032～0.128m/s。数值模拟结果显示,U型通风系统采空区内漏风风流流线呈U形分布,由工作面进风侧流入,回风侧流出。工作面下隅角区域采空区上部,更易发生自燃。采空区三带呈条状分布,三带范围随高度升高而变化,氧化带随高度增加先增大后减小,散热带随高度增大而缩小,高度大于16.3m时消失。     

U型通风方式采空区漏风流场和瓦斯分布规律研究

在分析了采空区漏风的基础上,通过Fluent软件,对采煤工作面的U型通风方式进行了模拟。通过模拟结果对采空区漏风风流的分布和采空区的瓦斯流动分布以及漏风对采空区自燃三带的影响进行了分析,发现了在U型通风方式下,漏风对采空区的风流分布、瓦斯流动分布及自燃三带分布的普遍规律。这一发现对于指导U型通风方式下的瓦斯抽放、瓦斯防治和防灭火具有指导意义。     

“Y“型和“U”型通风采空区数值模拟分析

为了掌握"Y"型和"U"型通风方式下采空区自燃三带的分布情况,采用FLUENT数值模拟软件对某矿62711工作面两种类型的通风系统进行模拟分析,结果表明,"Y"型通风系统从根本上解决了上隅角瓦斯积聚问题,但由于加大了采空区的漏风,在相同的进风情况下,自燃带最大宽度增大了171 m,与工作面的距离平均增加40 m.因此,必须减少采空区漏风,降低遗煤自燃条件,保证工作面安全生产。     

风速对近距离煤层采空区漏风及煤自燃影响研究

为研究进风巷风速变化条件下近距离煤层采空区漏风强度及煤自燃规律,基于采空区"横三区"、"竖三带"理论,以某矿综采工作面为原型建立了U型通风近距离煤层采空区三维模型,运用Fluent软件对进风巷不同风速下采空区的流场状态进行模拟计算,根据模拟结果对采空区自燃三带进行划分;利用面积计算软件和Origin数值分析软件,分析计算得到进风巷不同风速条件下的采空区氧化带面积变化曲线,并推导出不同风速下采空区高度所对应的煤自燃氧化带面积的计算公式。研究结果表明:采空区漏风区域主要集中在至工作面进风端起水平距离0～23 m,采空区漏风过程中,上覆采空区煤自燃危险性大于下伏采空区煤自燃危险性;当进风巷风速一定时,采空区氧化带面积与其高度成正比,当采空区高度一定时,在风速为3 m/s条件下,采空区氧化带面积达到最大值;不同风速情况下,采空区氧化带面积与其对应高度成正比;在实际应用时,应结合采空区具体情况合理控制进风巷风速,加强采空区内气体的实时监测及煤自燃预测技术手段,提高矿井开采作业安全性。     

一进两回Y型通风采空区气体分布数值模拟

为了掌握Y型通风采空区气体分布规律,根据现场实际建立了一进两回Y型通风采空区物理模型,运用Fluent软件对一进两回Y型通风采空区漏风流场、漏风量和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。结果表明:随至下隅角距离的增大,工作面向采空区的漏风量减小,在上隅角附近漏风量急剧增大;沿采空区长度方向,越靠近采空区深部瓦斯浓度越大;沿工作面方向靠近运输巷侧瓦斯浓度低,靠近沿空留巷侧瓦斯浓度高。     

综放工作面瓦斯涌出规律分析

为给解决高瓦斯单一低透气性难抽煤层综放开采工作面上隅角瓦斯积聚难题提供数据支持,采用控制单元体法,进行立体网格状的测点布置,对某工作面瓦斯浓度三维分布进行了测定和分析,绘制了瓦斯浓度分布等值线图,根据数据分析结果及瓦斯守恒方程和风量守恒方程,获得了采煤时采空区瓦斯涌出总量为1.77 m3/min;煤壁瓦斯涌出量为2.30 m3/min;落煤瓦斯涌出量为1.87 m3/min;工作面风排瓦斯总量为11.88 m3/min;工作面落煤、煤壁和采空区瓦斯涌出量的比值分别为31.5%、38.7%、29.8%。     

高瓦斯突出矿井综采工作面瓦斯综合防治技术

为了控制高瓦斯突出矿井屯兰矿18205综采工作面的瓦斯,以Y型通风系统为基础,底板瓦斯抽采巷瓦斯抽采为主体,配以本煤层顺层瓦斯抽采、上邻近层瓦斯抽采和沿空留巷隔离墙埋管瓦斯抽采等方法进行现场试验。采用上述治理措施后瓦斯抽采率达70%以上,工作面风排瓦斯量仅为5. 93 m3/ min,相对瓦斯涌出量4. 51 m3/ t,分别下降76% 4%和70. 7%,矿井瓦斯治理能力得到了总体提升。     

屯留煤矿高瓦斯松软厚煤层大采高综放开采技术

基于高瓦斯松软厚煤层通常采用普通综放开采,工作面割煤高度小于3.0 m,同时受工作面通风断面影响,工作面瓦斯经常超限,工作面单产较低.屯留煤矿为提高工作面单产,在数值模拟分析煤壁稳定性的基础上,论证了大采高综放开采工艺是适应的,确定了该矿大采高综放液压支架主要参数.实践表明,大采高综放开采是高瓦斯松软厚煤层进一步提高单产的有效途径.     

沿空留巷在综采工作面瓦斯治理中的应用

针对24202综采工作面原有的"U+L"型通风方式所存在的瓦斯问题,在胶带巷进行沿空留巷,形成简易的"Y"型通风方式,从而彻底解决了工作面上隅角瓦斯超限与回风流中瓦斯积聚以及采空区回风横贯和尾巷中高瓦斯积聚等问题。     

沿空留巷Y型通风瓦斯治理效果分析

由于高瓦斯矿井中,无煤柱沿空留巷Y型通风比传统的U＋L、U型通风方式更有利于解决工作面瓦斯超限、缓解生产衔接紧张等问题,基于此,介绍了屯兰矿沿空留巷Y型通风技术在18205采煤工作面的应用效果,结果表明采用沿空留巷Y型通风技术后,工作面通风能力和安全生产可靠程度大幅提升。同时,通过实施底板瓦斯抽采,消除了18205工作面底板瓦斯涌出的现象,工作面风排瓦斯涌出量下降3~4 m3/min,较未实施底板瓦斯抽采前下降了15%~20%,工作面瓦斯抽采率由60%提高到70%以上,工作面底板及回风瓦斯体积分数均稳定在0.5%以下,瓦斯治理效果良好。     

基于瓦斯抽放确定高瓦斯单一厚煤层综放工作面的合理宽度

针对综采放顶煤采煤工艺的特点,结合高瓦斯厚煤层瓦斯抽放方式和抽放系统布置的特点,提出适应高瓦斯厚煤层瓦斯抽放要求的合理工作面宽度确定方法,推导出满足瓦斯抽放要求的综放工作面合理宽度的计算公式,并将其应用于鹤壁矿区。     

高位钻孔配合埋管抽放治理采面上隅角瓦斯

为了解决高瓦斯矿井综采工作面上隅角瓦斯积聚的问题,通过采用高位瓦斯钻孔配合上隅角埋管抽放方法进行综采工作面的瓦斯抽放,结果发现:瓦斯抽放率由在上隅角单纯埋管抽放时的53%提高到71%,确定了高位瓦斯钻孔配合上隅角埋管抽放方法是解决上隅角瓦斯积聚的有效手段,综采面产量提高了1200t/d。     

顾北煤矿综采工作面制冷设备安装位置研究

为有效解决顾北煤矿综采工作面温度较高的问题,采用Fluent软件对综采工作面制冷设备的安装位置进行了模拟,发现制冷设备至工作面距离越近,工作面温度降低越明显;但如果制冷设备至工作面太近,冷空气和热空气不能充分混合,对工作面的降温效果有一定的影响。实践应用结果表明制冷设备风筒出口距工作面50 m时降温效果较为理想。     

易燃煤层综放工作面安全配风量计算方法及实践

为了提高自燃煤层综放工作面风量配备的安全性,补充该类工作面配风量的计算要素.按照<煤矿安全规程>的规定,将"采空区氧化带宽度与供风量之间的关系"和"两巷通风断面"纳入计算范围,给出了计算公式和风量确定方法.该方法在义煤集团公司多个综放工作面的应用结果表明:巷道风流的通畅性增大,反膨胀压缩作用和采空区的漏风强度降低,风压风量匹配性增加,安全性提高.该计算方法能够提高开采易自燃煤层矿井综放工作面的安全性,可供相似条件的煤矿配风量计算参考.     

大采长综放面瓦斯来源及浓度分布测定及分析

论述了单元法测定大采长综放工作面各种瓦斯涌出源比例以及瓦斯浓度分布的方法原理.根据单元法实测数据分析可知:工作面漏风方向和漏风量大小、不同瓦斯涌出源的涌出量大小、综放面瓦斯分布规律以及该工作面走向高抽巷和内错尾巷的瓦斯抽放效果.