低渗自燃煤层采空区瓦斯与火共治平衡点研究

针对斜沟煤矿8#煤为低渗透性自燃煤层难以施工预抽瓦斯钻孔、采空区瓦斯治理难度大的现状,提出采用上隅角浅部埋管抽采与筛管注氮耦合治理技术以防治瓦斯与火共生灾害。利用COMSOL软件数值模拟,研究当抽采量80 m3/h和注氮流量700 m3/h时,采空区自燃"三带"与注氮时间和配风量之间的关系。结果表明,当注氮时间为15 h和配风量为2 000 m3/min时,可以有效消除瓦斯与火共生致灾的危险,保障安全生产。通过现场监测,采用下限8%氧体积分数曲线与上限0.004 m/s漏风风速曲线划分采空区自燃"三带",并绘制自燃"三带"曲线,发现二者基本吻合,模拟结果准确可靠。     

某煤矿综放采空区瓦斯与火治理技术

某矿综放工作面放顶煤开采会使采空区遗留大量煤炭,采空区在采取瓦斯抽采措施时,会导致工作面风流漏入采空区,导致采空区内风流场变化,进而增加采空区自燃危险性。针对此问题,使用FLUENT数值软件建立了采空区自燃危险区仿真数值模型,计算得到工作面适宜风量为1 200 m³/min,抽采量为140 m³/min,注氮量为1 000 m³/h,确定工作面最小推进速度为2.05 m/d。经现场检验,抽采纯量为15 m³/min,风排量为4 m³/min,采空区深部CO最大值在2～23 ppm,较好地兼顾了瓦斯与火治理。     

注氮条件下瓦斯抽采对采空区自燃“三带”的影响

为了解决高抽巷抽采引起采空区漏风量增加导致采空区遗煤自燃倾向增大的问题,针对正行煤矿1502综放工作面开采具有高瓦斯易自燃的特点,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,通过Fluent软件模拟了采空区未采取注氮和抽采措施、高抽巷抽采和注氮条件下高抽巷抽采等3种情况的采空区瓦斯浓度场、漏风场、氧气浓度场的变化情况,得出了采空区自燃"三带"分布范围:散热带0~23 m,氧化带23~69 m,大于69 m为窒息带;将采空区自燃危险性区域确定为23~69 m。根据以上结果,对注氮效果、抽采负压进行评价,完善了采空区在注氮条件下高抽巷抽采防灭火系统。     

采空区瓦斯抽采量对自燃氧化带影响的模拟分析

为研究5212综放工作面采空区瓦斯抽采量对遗煤自燃的影响,基于计算流体力学相关理论,建立采空区二维数值模拟模型,采用COMSOL Multiphysics 5.0仿真软件,对不同瓦斯抽采量下的采空区氧化带宽度进行数值模拟计算。研究结果表明:氧化带宽度与瓦斯抽采量成线性关系,现有的生产工艺参数易诱发采空区遗煤自燃,可通过适当加快回采速度和增加瓦斯抽采量来实现工作面的安全生产。     

基于COMSOL动态模型的采空区连续注氮模拟研究

为明确煤矿采空区动态连续注氮的可行性及优点,以瑞安公司014N1-1综放工作面为例,使用COMSOL模拟软件建立采空区动态连续注氮模型,开展数值模拟研究,分析了采空区N2动态分布、最高温度变化规律,以及采空区氧化带宽度、工作面和采空区瓦斯及CO体积分数动态变化规律等。在动态注氮口距切顶线20 m、注氮量为360 m~3/h条件下,可以提高高浓度N2的连续分布效果,能显著降低采空区温度增长率、温度、氧化带宽度,还可有效降低采空区及工作面的瓦斯、CO体积分数。动态连续注氮不但能在小注氮量条件下有效防治煤炭自燃,还能治理工作面瓦斯及CO体积分数超限。     

综放工作面采空区抽放注氮与遗煤自燃三耦合关系研究

为研究高瓦斯综放工作面采顶抽巷治理瓦斯和注氮与遗煤自燃三者的相互影响,寻找最佳的抽放量与注氮流量,进行实验分析;并分析了遗煤自燃抽放、注氮、温度场、O2场、CH4场影响关系图。实验表明:顶抽巷附近20 m范围内随抽放量的增加,O2浓度10%曲线逐渐向采空区延伸,采空区"三带"随之增加。受抽采半径及吸入工作面空气影响,抽放瓦斯纯度出现先增加后降低情形。随着注氮量的增加,进风侧"三带"变化浮动明显,并且对顶抽巷附近"三带"宽度也有所降低。"三带"降低率先增加后降低。81505工作面抽放量700 m³/min,注氮量2 200 m³/h时,有利于采空区防灭火。该研究为综放工作面采空区遗煤自燃治理提供参考。     

特厚煤层综放采空区“U+I”式瓦斯治理技术

下沟矿301特厚煤层综放工作面在回采过程中采空区瓦斯涌出量较大,为有效治理采空区瓦斯,通过分析工作面通风及瓦斯情况,在U型通风系统基础上,提出煤层瓦斯抽采巷密闭抽采的"U+I"式治理技术,结合301综放采空区实际情况,基于FLUENT软件,建立了采空区和工作面在煤层专用瓦斯抽采巷抽采条件下的数值模型。实践结果表明:"U+I"式采空区瓦斯治理技术可保证301综放采空区抽采纯量稳定在18~28 m3/min,并兼顾了通风系统的稳定,回风风排瓦斯量为3~4 m3/min,取得较好效果。     

综放工作面瓦斯运移影响因素优化的数值模拟

提出了运用正交试验设计的方法来考察综放工作面推进速度、配风量和上隅角抽风量这3个影响因素对采空区瓦斯浓度分布的影响。数值模拟和正交试验分析表明工作面推进速度对相对瓦斯涌出量的影响最大,其次是上隅角抽风机抽风量,而配风量的影响最小。当工作面产量为5 900 t/d、配风量为2 600 m3/min、回风上隅角抽风量为330 m3/min时,工作面相对瓦斯涌出量最小,且瓦斯浓度不超限。实测数据与数值模拟结果较吻合,表明运用Fluent软件可以用来确定3个影响因素的最优组合。     

二场叠加原理的采空区自然发火危险区判定研究北大核心

为有效解决综放工作面采空区自然发火的问题,采用CFD技术对采空区流场进行数值计算,以氧气体积分数及速度的叠加场作为采空区自然发火危险区域划分标准,分析了自然发火危险区与工作面供风量的关系,以及注氮和瓦斯抽采对自然发火危险区的影响。研究结果显示,随着工作面供风量增大,氧化带的形态并未发生改变,只是整体后移,但呈"L"形的自然发火危险区域面积增大,加大了发火危险;注氮后,自然发火危险区主要集中在靠近工作面运输巷位置,为一狭长区域;瓦斯抽采对自然发火危险区影响较大,随着抽采量增加,自然发火危险区域面积明显增大。     

综放面采空区氧化带分布规律的CFD模拟

为研究综放面采空区氧化带分布规律及其与配风量的关系,开发了采空区氧体积分数场的CFD模型;结合实测数据的校准与验证,应用CFD技术模拟了一号井工矿4106综放面采空区氧浓度场的分布,模拟结果与实测数据基本吻合;应用验证了CFD模型,研究了不同配风量下4106综放面采空区"氧化带"的分布规律,得出配风量与氧化带分布规律的函数关系式.研究表明,随着配风量的增加,氧化带宽度加大,并且配风量对"两道"氧化带的分布规律影响较大,对中部氧化带的分布规律影响较小.     

基于混源气计算模型的煤油气共存采空区瓦斯定量分析

为了查明黄陵二号煤矿203工作面采空区煤层气与油型气混源瓦斯的构成比例,通过分析采空区瓦斯涌出来源,建立了煤层气与油型气混源构成比例同位素的计算模型,并利用该模型计算得出:203工作面采空区中油型气占比为77.61%,煤层气占比为22.39%。模型计算结果与统计法获得的油型气和煤层气构成比例相比误差为1.9%,验证了混源天然气比例计算模型的合理性。     

测定瓦斯抽放管路流量的涡街气体流量计设计

通过与煤矿管道瓦斯抽放中采用的孔板流量计相比较,涡街流量计是煤矿瓦斯抽放管道流量测量的理想仪表。为了解决在小流量测量和管道周围存在周期振动的场合下涡街流量计显示出的不足,提出了一种新的信号处理法。通过大量试验证明,设计出了适合在煤矿瓦斯抽放管路中使用的新型涡街流量计。     

低瓦斯矿井高瓦斯区域工作面瓦斯治理技术

为了解决低瓦斯矿井高瓦斯区域工作面瓦斯治理的问题,针对四侯煤业3105工作面在回采期间需通过多个地质异常区域,存在工作面上隅角瓦斯超限的隐患,通过建立瓦斯监测体系,采取上隅角切顶控制悬顶、上隅角瓦斯抽放及高位钻孔抽采等瓦斯治理技术措施,可以有效解决工作面上隅角瓦斯超限问题。     

高瓦斯矿井瓦斯运移规律及瓦斯抽放技术优化研究

对阿刀亥矿煤层瓦斯运移规律及如何设计最优瓦斯抽放方法进行了研究,通过对采煤期间瓦斯数据收集,运用流动方程及流体模拟软件fluent对煤层瓦斯运移规律进行了深度分析,将得出的结论作为指导优化瓦斯抽放技术的数据支撑,提出了适用于本矿的瓦斯抽放技术,并取得了很好的实际应用效果。     

瓦斯压力随瓦斯量变化的特性

根据范氏气态方程,结合实例分析说明,在瓦斯温度和贮存瓦斯容器的容积一定的条件下,瓦斯压力总是随着容器中的瓦斯量的增大而增大,但这种增大不是直线上升,而是一个由减速增大过渡到加速增大的过程。     

由残存瓦斯量确定煤层瓦斯压力及含量的方法

系统研究了突出煤样的破碎粒度、瓦斯压力对突出煤层残存瓦斯含量的影响.实验结果表明,煤的破碎粒度对残存瓦斯含量有显著影响,粒径越大,残存瓦斯量越大,当煤样粒径较大或较小时,煤样的残存瓦斯含量均趋于恒定.利用相同暴露时间下同一粒径煤样得出残存瓦斯含量与煤层瓦斯压力和瓦斯含量均存在幂函数关系.依据此规律,可在测定煤层的残存瓦...     

高瓦斯综采工作面治理瓦斯的方法

对综采工作面采用上、下隅角的封堵、仰角钻孔抽放瓦斯等综合治理瓦斯的技术,在治理瓦斯工作中取得了良好的效果,有效地解决了综采工作面上隅角及回风瓦斯超限的问题。     

采空区瓦斯流动规律及分源抽放技术的应用

为降低回采工作面采空区的瓦斯涌出及上隅角瓦斯浓度,对采空区顶板裂隙变化及瓦斯流动规律进行了理论分析,基于此,对主焦煤矿21141工作面的瓦斯抽放提出了分源抽放的综合治理方法,即上隅角采用埋管抽放,顶板裂隙内瓦斯采用高位钻场钻孔抽放。应用结果表明:分源抽放技术的应用使得21141回采工作面上隅角瓦斯体积分数由原来的0.6%左右下降到0.4%,高位钻场单孔瓦斯抽放体积分数平均为34%,瓦斯流量为0.062 m3/m in,这在一定程度上降低了采空区瓦斯的涌出量,保证了工作面安全生产。     

矿用气相色谱仪气路系统的优化

AQ/T 1019—2006煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选方法以及AQ/T 1084—2011煤矿灾变环境混合气体测试方法与爆炸危险性判定规则中规定了矿用气相色谱仪分析的组分10种和11种,而目前大多数气相色谱仪的分析组分为8种。在对气相色谱仪气路系统存在的问题进行了分析后,以气路系统优化为研究对象,并对气路进行了优化设计。优化后的气相色谱仪不仅增加了分析组分的数量,而且提高了色谱仪的分析精度、分析速度,并解决了在分析过程中由于阀切换造成的气流波动而引起分析误差的问题。     

城市燃气钢质管道带气碰头施工

城镇燃气事业的发展中,许多大中城市的燃气管道已不能适应新兴的工业区、民用住宅区的需求.目前,带气碰头作业在各城市的燃气公司已成常规施工了.通过笔者亲身经历与实践,与同行们共商带气碰头作业的安全施工.