瓦斯抽采强度对采空区遗煤自燃宽度的影响

为解决采空区瓦斯抽采与遗煤自燃的耦合问题,以阳煤集团某矿采空区作为研究对象,基于现场实测数据进行了数值模拟,研究不同抽采方案下,采空区流场分布情况和遗煤自燃的危险性.     

高瓦斯易自燃煤层高抽巷瓦斯抽采与浮煤自燃耦合研究

运用FLUENT数值模拟方法对采空区三维耦合场进行研究,简要概括FLUENT流体数值模拟软件基本理论,通过对FLUENT进行自行编程,利用开发模型对杉木树煤矿N3062工作面采空区三位耦合场进行模拟分析,得到漏风流场分布规律。通过理论分析,确定散热带与自燃带分界线处氧浓度降低值,进而准确判定高瓦斯易自燃煤层采空区"自燃带"范围,并通过预先铺设在采空区中的光纤测温系统进一步判定采空区"自燃带"范围。利用实测采空区"自燃带"范围验证数值模拟采空区流场分布准确性,进一步对不同高抽负压条件下采空区自燃带宽度进行模拟,并结合现场实测不同高抽负压条件下回风巷瓦斯浓度及瓦斯抽采率的变化,确定最佳高抽负压范围。最后,采空区三维耦合场数值模拟结果也表明自燃"三带"呈现立体分布,在紧邻支架后部上方位置存在一个自燃发火危险区域。     

高瓦斯自燃煤层瓦斯抽采及采空区防火技术

为有效开展寺河矿二号井高瓦斯抽采、自燃煤层采空区防火工作,以151306工作面为试验对象,采用本煤层瓦斯预抽及顶板穿层走向钻孔预抽,有效降低本煤层及邻近层瓦斯含量;同时加强采空区CO束管监测系统进行预测预报,结合阻化剂压注措施,防止了工作面采空区上、下隅角和遗留煤柱发生自燃发火现象,实现了该工作面的安全高效回采。     

高瓦斯自燃煤层采空区瓦斯抽采及防灭火技术实践

同时受瓦斯、自燃双重灾害威胁的矿井的瓦斯防治及防灭火工作,往往是困扰该类矿井的安全生产技术难题。以松河矿为例,探讨自燃、突出煤层群的采空区瓦斯综合抽采与预防煤层自燃技术,实现了该工作面的安全高效回采,取得了较好的经济效益。     

特厚无烟煤层瓦斯立体抽采规律及效果研究

针对于白芨沟井近水平二3特厚煤层瓦斯含量高、涌出量大的特点,为解决开采过程中瓦斯超限问题,提出了底板穿层钻孔+定向长钻孔+工作面顺层钻孔等的井下立体抽采技术,并采用现场试验分析了瓦斯抽采规律。结果表明:抽采钻孔瓦斯浓度和流量随时间变化呈现先降低后稳定的规律、随工作面推进变化呈现先增加后逐渐减小的规律,0102102首分层工作面预抽后,可解吸瓦斯含量最大5.354 8 m3/t,残存瓦斯含量2.82 m3/t,采前瓦斯抽采达标;回采期间回风瓦斯浓度最大0.58%,上隅角瓦斯浓度最大0.66%,安全回采1 100 m,无瓦斯超限现象,回采瓦斯涌出得到了很好的治理。     

特厚急倾斜煤层瓦斯抽采关键技术与实践

为了减少瓦斯对乌东煤矿特厚急倾斜煤层安全生产的影响,对水平分层综采放顶煤技术在特厚急倾斜煤层高瓦斯矿井中的应用进行了研究,分析了布孔间距、钻孔直径、钻孔有效长度,以及抽采负压等钻孔参数和瓦斯抽采工艺对瓦斯抽采效果的影响,并以顺层长钻孔瓦斯预抽、顶板走向高位钻孔抽采、采空区埋管抽采和卸压瓦斯抽采等技术手段为基础,建立了开采分层瓦斯抽采、开采分层下部煤体瓦斯抽采相结合的立体化瓦斯抽采成套技术体系,为建立特厚急倾斜煤层煤与瓦斯共采体系提供了理论依据和指导。     

高瓦斯易自燃煤层采空区抽采瓦斯方法对比分析

为了研究高瓦斯易自燃煤层采空区瓦斯与火灾复合灾害共存的情况下抽采瓦斯对采空区遗煤自然发火的影响,以彬长矿区文家坡煤矿高瓦斯易自燃的首采4101工作面为研究对象,利用ANSYS三维可视化数值模拟软件,建立了采空区漏风流场的数值模型,定量对比研究了高位钻孔抽采、邻近巷抽采和埋管抽采3种不同抽采瓦斯方法下采空区瓦斯浓度分布、采空区漏风流场以及采空区"三带"宽度范围变化的差异性。研究结果表明:采用高位钻孔抽采方法时采空区漏风流场和自燃带宽度范围在采空区深部30 m范围内的影响和变化都相对较小,能够有效的减少采空区瓦斯与火灾复合灾害的发生,从而对工作面的安全高效回采提供保障。     

采空区瓦斯抽采与浮煤耦合技术实验研究

为了解决杜儿坪煤矿采空区自燃以及瓦斯超限的耦合治理问题。利用Fluent软件对抽采前后情况下的采空区进行数值模拟研究,得出在抽采情况下采空区自燃三带区域的变化,也为62711工作面的防灭火提供理论基础。     

高瓦斯矿井采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害防控研究

以乌兰煤矿Ⅱ020803工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实践等手段对采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害防控进行研究,研究结果表明:瓦斯爆炸三角形区域主要位于工作面及沿空留巷区域,位于该区域混合气体浓度适宜,一旦遇到有足够能量的点火源时,就有可能发生爆炸。当同层位的采空区氧化带范围和可爆区域范围重合区域内遗煤发生氧化发应时,会使煤体及其周围温度升高,一旦超过CH₄着火点温度时,就会发生瓦斯爆炸。采用高位瓦斯抽放与防灭火一体化钻孔及采空区动态隔离控制技术可使工作面隅角CO浓度、CH₄浓度呈现下降趋势,可有效防控工作面瓦斯爆炸与煤自燃耦合灾害。     

急倾斜自燃煤层瓦斯抽采技术研究

以煤田内宏远煤矿开采的B1煤层为例,分析了急倾斜自燃煤层采空区瓦斯抽采易造成采空区火灾、不抽采易造成上隅角瓦斯积聚甚至超限的难点与不足,针对B1煤层在回采和掘进中存在具体问题,对矿井瓦斯抽采方式进行了改进,提出了适合高瓦斯矿井急倾斜自燃煤层的瓦斯抽采技术,取得了良好的效果。     

首山一矿突出煤层采空区瓦斯综合抽采技术研究

首山一矿瓦斯突出回采工作面采空区瓦斯涌出量大,依靠风排瓦斯以及上隅角封堵技术难以满足瓦斯治理的需要。基于己15-17-12041回采工作面采空区埋管的瓦斯测定,分析了采空区瓦斯浓度分布规律。依据回采过程中上覆岩层裂隙发育状况,着重分析采空区瓦斯运移规律以及上隅角瓦斯聚积的原因。基于上述分析,提出全封闭高位巷采空区瓦斯抽采、大孔径穿层钻孔低位巷采空区瓦斯抽采结合上隅角低负压采空区瓦斯抽采的立体式采空区瓦斯综合治理方案。工程实践表明,回采期间己15-12030和己15-17-12041回采工作面上隅角及回风巷瓦斯浓度显著降低。     

下邻近煤层的瓦斯抽放

水城矿区在开采上邻近煤层时，对下邻近层的卸压作用进行了考察，得出影响下邻近煤层卸压的有关参数，同时对各种抽放方法进行了论述。     

特厚易自燃煤层综放开采采空区防灭火技术

针对特厚煤层综放开采过程中工作面推进速度慢、采空区遗煤量大、漏风严重、极易自燃的特点,建立特厚煤层综放开采采空区渗流及扩散数学模型。利用富力矿-380 m前部22#层采空区的特征,对该特厚煤层采空区作出相应的假设,对该工作面采空区自燃“三带”进行划分,最终确定氧化带为采后距工作面25~60 m的范围。根据模拟结果,采取注氮注浆防灭火措施,取得较好的效果。利用该工作面现场数据进行数据拟合,验证防火措施效果,较好地达到防灭火的目的。     

埋管抽采参数对采空区自燃特性影响研究

为了提高采空区埋管抽采效果,以开滦集团吕家坨煤矿5877Y工作面为研究模型,通过COMSOL软件模拟不同埋管抽采参数条件下,采空区漏风流场和氧浓度场的变化规律,得到最优瓦斯抽采参数。研究结果表明:随着埋管长度的增加,采空区氧浓度分布情况变化较小,而漏风风流的汇集端不断向采空区深部位移,最佳埋管长度为30m;埋管半径的增加导致采空区"自燃带"逐渐变宽,漏风流速逐渐增大,最佳埋管半径为120mm。埋管抽采参数的确定对采空区瓦斯治理和火灾防治具有重要意义。     

考虑温度变化的采空区瓦斯抽采数值模拟

考虑采空区瓦斯抽采工作面漏风引起采空区遗煤氧化升温问题,基于Darcy渗流定律、Fick扩散定律和Fourier导热定律,利用质量守恒方程和能量守恒方程建立了考虑温度变化的采空区流场、瓦斯浓度场、氧浓度场、固体温度场和气体温度场的瓦斯抽采多场耦合数学模型;应用有限体积法分别离散了考虑温度变化下的采空区瓦斯抽采多场耦合二维数学模型,基于Microsoft Visual Basic编制了计算机解算程序,利用Tecplot软件对求解结果进行可视化,研究了瓦斯抽采前后的采空区瓦斯压力、瓦斯浓度、氧浓度、固体温度和气体温度分布情况及前后变化趋势。结果表明:瓦斯抽采前,采空区下隅角附近存在明显的气体高压区并且向四周逐渐降低,上隅角附近存在明显的气体低压区并且向四周逐渐升高;瓦斯浓度从下隅角向上隅角逐渐降低,采空区深处的瓦斯体积分数高于近工作面处,高达16.0%;采空区下隅角附近的氧气体积分数较高,达到7.0%,且氧气浓度由下隅角向上隅角逐渐降低;在采空区漏入风侧存在明显的固体和气体高温区,并且温度由此处向四周逐渐降低。瓦斯抽采后,在抽采点处形成气体低压区,气体压力在采空区深度方向变化趋势缓慢;采空区上隅角的瓦斯浓度大幅降低,而采空区深处的瓦斯受抽采的影响较小;采空区浅部(0～100 m)氧气浓度升高,采空区深部(100～300 m)氧气浓度基本保持不变;高温区依旧形成于采空区漏入风侧,但高温区的范围有所扩大,采空区内固体和气体温度最大值要比抽采前高2℃。     

易自燃特厚煤层瓦斯综合治理技术

结合千秋煤矿实际情况，介绍了易自燃特厚煤层瓦斯综合治理技术。经过实践，应用效果良好。     

下邻近煤层的瓦斯抽放

水城矿区在开采上邻近煤层时，对下邻近层的卸压作用进行了考察，得出影响下邻近煤层卸压的有关参数，同时对各种抽放方法进行了论述。     

两近三软煤层群卸压瓦斯抽采技术研究

为提高高原山区两近三软煤层群瓦斯抽采效果,以小窑沟煤矿1805工作面为研究对象,采用分源预测法预测工作面瓦斯涌出量,并针对不同的瓦斯源确定有效的抽采方法,基于卸压瓦斯抽采理论和煤层瓦斯分源治理思想,提出了两近三软煤层群多邻近层采前、采中、采后预抽和卸压抽采相结合的综合瓦斯抽采方法。结果表明:两近三软煤层群上保护层开采时被保护层卸压瓦斯以自然排放为主,采空区瓦斯是保护层工作面瓦斯抽采的重点,采取综合瓦斯抽采措施后,回采过程中保护层工作面回风巷及上隅角瓦斯体积分数由1.7%降到0.5%~0.6%,瓦斯抽采量达到90.05万m3,抽采率由39.5%提高到63.59%,C8煤层开采后C9煤层瓦斯压力由0.95 MPa降到0.18 MPa,瓦斯含量由12.51 m3/t降到2.91 m3/t,保护范围内C9煤层突出危险性被消除。     

急倾斜煤层采空区瓦斯抽采钻孔参数研究

介绍了急倾斜煤层采空区上方"三带"的分布特点,对抽采钻孔的流量、浓度进行调研和分析,最终确定了顶板走向钻孔的终孔层位、钻场间距以及钻孔施工的角度、方位、长度等参数,从而进行最有效的瓦斯抽采。