煤层空巷内氮气驱替瓦斯过程数值模拟

为探索煤层空巷内氮气驱替瓦斯过程,了解氮气在驱替煤层空巷内原有气体过程中扩散运动的状态,通过建立巷道建模,利用Fluent软件对氮气在煤层空巷驱替过程中状态进行模拟分析。分析得出在注氮的初始阶段氮气截面呈现线性缓慢扩散,但随着时间的推移,注氮量的增加,注入的氮气与原有空巷内的气体呈现了对流与扩散的状态,形成了氮气完全置换段与混合置换段,并逐步向巷道前方推移。同时结合德通煤业空巷持续注氮驱替瓦斯的工程案例,考察了注氮驱替瓦斯的有效性及稳定性。     

多煤层共采区域通风防火控制技术

针对白皎煤矿煤层群间距近、瓦斯含量大、自然发火期短等问题,为实现瓦斯与火耦合影响下工作面低成本安全回采,白皎煤矿因地制宜地提出区域均压防火技术工艺及"瓦斯抽采影响下氮气动态补偿理论",并以白皎煤矿2274回采工作面为例,结合工作面煤层赋存条件、巷道布置、邻近老空区对本工作面影响等因素,应用区域通风防火控制技术工艺,保证了工作面的安全回采,总结出"注氮优先、抽注兼顾、动态控抽、实时监测"的氮气动态补偿基本原则,并得出瓦斯抽采下注氮量及氮气补偿瓦斯的影响因素等结论。     

唐口煤矿采空区注氮驱替瓦斯技术应用

唐口煤矿6309轨道巷道紧临6308采空区,在轨道巷道施工期间极易出现瓦斯超限和采空区遗煤自燃的危险。为保证作业人员的安全以及防止采空区遗煤自燃,进行了自燃危险性分析,模拟了注氮技术对火灾防治的情况,通过6309轨道巷道内的高位钻孔向6308采空区内部注氮气实行对6308采空区内部的瓦斯置换,以实现驱替瓦斯以及降低采空区温度从而防止已开采采空区遗煤自燃的目的。通过效果可知:注氮技术实施后上隅角CO浓度下降了78%,瓦斯浓度下降了76%,CO2浓度下降了100%。     

板集煤矿高氮成因分析及防治技术

板集煤矿巷道掘进过程中巷道内、钻孔中氮气含量较高,通过对板集煤矿各煤层瓦斯成分及典型钻孔气体成分分析,得出板集煤矿煤层处于"瓦斯风化带"内的结论,同时为防止采掘过程中高氮缺氧事故发生,提出了一些行之有效的防治措施。     

基于正压控制的采空区双重高效密封防火技术

构筑密闭墙是预防采空区自燃的主要手段,可以有效阻断与其连通的漏风供氧通道。借助具备流场分析功能的RFPA2D-Flow软件,模拟分析了注氮气室相对正压作用下采空区密闭裂隙漏风的受控演变规律,优化设计了保障注氮气室有效运行的井下注氮管路与自增压液氮罐配合注氮方案,通过现场案例分析了注氮气室与沙柱密闭联合密封采空区防火的效果。研究结果表明:随着注氮气室相对正压的逐步增加,通风巷道经由密闭裂隙向采空区漏风的速度迅速减小,并最终产生反向,形成由注氮气室向通风巷道微量渗漏氮气的状态;当4303采空区抽采负压为-300 Pa,瓦斯抽采流量为30 m3/min,甲烷体积分数为85%时,保持注氮流量0.15~0.20 m3/min,气室内相对正压可维持在20~30 Pa,采空区自燃指标气体和温度在3 d内即得以有效抑制和降低。     

综采工作面易自燃煤层撤架期间自然发火及瓦斯防治技术

综合机械化采煤工作面撤架期间的自然发火及瓦斯防治技术是易自燃煤层、瓦斯矿井经常面临的一大课题,通过选择封闭注氮回撤支架的方法,并采取综合性防灭火及瓦斯防治技术,可有效防治煤炭自然发火、防止瓦斯超限,保证安全生产。     

红旗煤矿1510辅助系统注氮启封火区技术研究

采空区发生煤炭自燃不仅会威胁到工人的安全,还会引发瓦斯爆炸,造成严重后果。注氮防灭火技术作为煤层自燃防治手段之一,可以降低采空区内部氧气的浓度,缩小氧化带范围,降低事故率。本文对红旗煤矿1510辅助巷火区治理工作的成功经验进行总结分析,分析了氮气防灭火作用原理,通过分析1510辅助巷火区注氮方案,观测注氮后的数据,分析注氮前后火区的变化规律,从而得到一套安全可靠的同类型火区的注氮防灭火技术。     

梁宝寺煤矿空间立体自燃隐患防控技术与实践

结合梁宝寺煤矿的实际情况,对煤自然发火存在的问题及煤空间立体自燃隐患的特点进行了分析,提出了大流量液态氮气采空区惰化与瓦斯气体置换技术,针对氮气灭火机理进行了分析,确定了氮气防灭火的工艺及方法、注氮防灭火惰化指标,可有效控制煤层自燃隐患。     

瓦斯风化带应预防高氮缺氧事故

由于瓦斯风化带距地表浅,煤层中大量瓦斯逸向大气,而大气中氮气进入煤层浅部的瓦斯风化带之内,造成该带内氮气含量达80%以上。因此,在该带内进行采掘作业时应以预防高氮缺氧事故为主。为了说明问题,文中例举了徐州、开滦、平顶山等局的高氮窒息事故案例。     

注氮对综放工作面采空区瓦斯分布的影响分析

向采空区注氮除了可以有效地防治采空区煤炭自然发火外,还有消除瓦斯爆炸危险的作用。现以Ⅱ863综放工作面为例,通过沿综放工作面全面布点测定方法,对采空区注氮前后瓦斯浓度进行抽样实测分析,根据各测点注氮前后瓦斯浓度的实测结果,分析注氮对采空区瓦斯分布的影响。     

易自燃厚煤层综放工作面采空区自燃灭火技术

针对综放工作面采空区自燃发火,采取了在运输巷、工作面开钻场、打钻孔注浆、注胶,封堵上、下隅角盲巷,注氮气、注三相泡沫,调节工作面风量等综合灭火技术,成功地扑灭了综放工作面采空区自燃发火,实现了矿井安全生产。     

基岩大口径垂直钻孔施工实践

针对基岩中施工大直径垂直钻孔的难点,介绍了采用小径导向孔、加放活导向器、用小径导向孔对大口径钻孔进行监测、使用具有超前导向的大口径扩孔钻头等技术措施,成功实现了在基岩中施工大口径垂直钻孔和全孔下放大直径钢管的施工过程。     

梧桐庄矿新增大口径3号排水孔施工技术

介绍了梧桐庄矿大口径排水孔钻探成井、固井施工技术。该孔设计孔深646 m,终孔直径520 mm,落点坐标水平位移≯5 m,下入重达90余吨的Φ426 mm套管646 m,水泥固井。由于钻孔直径大,垂直度要求高,施工难度大,预防钻孔超斜、确保顺利安全下入Φ426 mm套管并固井是关键。通过采用小口径先导孔钻进再扩孔成井的施工方法,并采取合理的钻具组合和泥浆,制定有效的防斜技术和下套管措施等,顺利完成了施工任务,施工质量满足设计要求。     

金华山煤矿大口径瓦斯抽排孔施工技术

为了减少煤矿瓦斯的危害以及对其综合利用,国家鼓励并大力支持大口径瓦斯抽排孔项目的建设。陕西铜川金华山煤矿一口大口径瓦斯抽排孔,孔径850 mm,终孔深度401.6 m。从钻进方法、钻具级配、钻进技术参数、冲洗液、圆孔、溜孔、井底护管安装固结、充填循环泥浆、下管、固管、透孔放水等方面详细地介绍了大口径瓦斯抽排孔小径透巷后的特殊施工工艺和相关的技术措施。     

大直径大功率定向钻机的研制

目前瓦斯抽采钻孔工艺向大直径、长钻孔、定向钻孔施工发展。针对现有定向钻孔技术及装备形成的钻孔直径较小、需进行二次扩孔、施工工艺与配套钻具复杂,基于大直径长钻孔定向施工工艺的发展,研制了一种适合大中型矿井进行大直径长钻孔施工的定向钻孔装备,其单位质量输出功率大、成孔能力强、结构紧凑,适合大中型煤矿的大直径长钻孔瓦斯抽采钻孔施工。     

地下矿山直眼掏槽爆破参数优化研究

针对凡口铅锌矿目前直眼掏槽钻孔数量多、凿岩效率低等问题,开展了直眼掏槽爆破参数优化研究。通过理论计算,确定了钻孔孔径以及装药孔与空孔间距的范围。运用LS-DYNA数值模拟软件对理论计算取值范围内不同孔径、装药孔与空孔间距等参数进行模拟研究,对各模拟方案下应力分布状态及关键单元的应力值进行分析。结果表明,空孔具有导向及应力集中作用,在装药孔及空孔孔径相同条件下,当孔径为0.051 m和0.058 m时,孔间距均应取0.30 m; 当孔径为0.064 m时,孔间距应取0.35 m。工程应用结果表明,这3种爆破参数方案均能达到预期爆破效果,综合爆破后矿石块度及凿岩效率,最终确定掏槽爆破参数为:孔径0.051 m,装药孔与空孔间距0.30 m。     

定向导孔全角变化率对大直径反井钻具扫孔影响研究

定向反井钻井施工时,首先使用定向钻机钻进先导孔并实现钻孔轨迹控制,随后使用反井钻机扫孔扩大先导孔。但由于先导孔存在偏斜,导孔轨迹的全角变化率会对大直径钻具的扫孔产生较大影响。通过弯曲应力理论分析,建立先导孔轨迹全角变化率与大直径反井钻具之间的关系|通过先导孔偏斜实测数据分析,建立先导孔轨迹模型|通过定向反井钻井工业性试验,研究导孔全角变化率对大直径反井钻具扫孔的影响程度。结果表明：该方法能够准确预测钻具扫孔时的状态,为保证大直径深井反井法施工过程中的钻具安全顺利扫孔提供理论与技术支撑。     

曹四夭钼矿大口径水文地质孔施工工艺

在曹四夭钼矿3个大口径水文地质孔的施工中,解决了上部大口径施工完成后要变径应用常规岩心钻探正常钻进的问题;大口径施工过程中保证钻孔垂直度的问题;在水文地质孔施工中禁止使用高分子护壁堵漏材料情况下,保证钻孔顺利施工到设计深度的问题等。介绍了针对这些问题的技术措施。     

新型大孔径静态破碎技术的试验研究

在传统静态爆破的基础上,提出了一种新型大孔径静态爆破技术,使用新型扩孔钻头结合机械堵孔器解决了大孔径静态爆破的冲孔问题。由于孔径的增大,使得破碎剂膨胀压力增大,膨胀剂反应速度加快,加大了堵孔难度。设计的新型扩孔钻头和新型堵孔器进行了孤岩块的大孔径静态爆破试验,试验结果证实了该新型大孔径静态爆破技术的可行性,达到了提高爆破能力和缩短破坏时间的预期目的。为今后的敏感地区岩石爆破工程开挖提供了新途径。     

复杂地层大直径高位定向钻孔代替高抽巷瓦斯抽采可行性及效果分析

针对高抽巷瓦斯抽采存在施工成本高、周期长、劳动强度大等问题,开展在复杂地层中采用定向钻机施工大直径高位定向钻孔代替高抽巷的技术研究,并形成 “定向先导孔+正向分级扩孔”成孔工艺,确保特殊地质条件下大孔径钻孔的成孔率。赵庄煤业在3307和1309工作面施工大直径高位定向钻孔,最大孔深突破600 m,最大孔径203 mm。1309工作面大直径高位定向钻孔单孔最高日抽采量突破3.3万m³,单个钻场最高日抽采量突破5万m³,与高抽巷瓦斯治理能力相当,证明了复杂地层条件下定向钻机施工大直径高位定向钻孔代替高抽巷抽采瓦斯的可行性。结合“竖三带”和椭抛带理论,对大直径高位定向钻孔最佳布孔范围进行了分析和确定。