厚煤层上分层工作面采空区瓦斯治理技术研究

为解决3203上分层工作面双巷布置、U型通风时上隅角瓦斯易超限的问题,通过分析工作面上隅角瓦斯的来源及采空区瓦斯赋存情况,确定采空区瓦斯治理采用沿空插管抽采+横贯密闭插管抽采,并具体计算分析确定本次采空区临时抽采系统排放的瓦斯排放到东翼采区回风巷内,抽采系统东翼采区回风巷中及工作面内的抽采管路分别选用Ф820×8mm螺旋焊缝钢管和Ф529×6mm螺旋焊缝钢管,并在工作面回采期间进行上隅角瓦斯浓度的监测作业。结果表明:抽采方案实施会后,回采期间上隅角的瓦斯含量始终在0.8%以下,解决了上隅角瓦斯易超限的问题。     

走向高位抽采巷抽采采空区瓦斯技术的应用与分析

为了解决综采工作面采空区瓦斯向回采空间和回风隅角涌出而造成的局部瓦斯积聚和超限问题,沿煤层顶板裂隙发育带施工走向高位抽采巷,对采空区瓦斯进行抽采。通过对走向高位抽采巷抽采采空区瓦斯效果和对回风流、回风隅角瓦斯浓度的影响分析,得出走向高位抽采巷末端进入采空区40 m左右时,抽采效果达到峰值,并基本稳定,解决了综采工作面生产期间回风流、回风隅角瓦斯治理难题,杜绝了瓦斯超限事故。     

寺家庄矿综采工作面顶板走向高抽巷合理层位研究

阳煤集团寺家庄矿15106综采工作面瓦斯涌出量较大且具有突出危险性,针对该工作面上隅角瓦斯易超限的难题,基于工作面上覆岩层破坏的"O"型圈理论,提出了沿走向在顶板布置高抽巷进行瓦斯抽采的方法。为了探究高抽巷布置的最佳区域,首先应用理论计算及材料相似模拟的方法,得到采空区垮落带高度为0～20 m,裂隙带高度为20～60 m,弯曲下沉带高度为60 m以上;"O"型圈的导气裂隙圈在采动侧长为20 m;沿走向方向,开切眼侧破断角基本稳定在60°,回采侧破断角在43°～68°处波动,平均55°;当工作面推进距离与工作面长度相同时,沿倾向方向进风巷和回风巷破断角均为58°。应用Fluent软件分别模拟高抽巷与煤层顶板垂距为20、30、40 m,与回风巷内错距为30、40、50 m时的抽采效果,结果表明:高抽巷垂距为30 m、内错距40 m时,高抽巷内瓦斯体积分数最高,为21.2%,上隅角瓦斯体积分数最低,为0.54%。将试验所得方案应用于现场实践后,在回采初期,由于大裂隙尚未形成,上隅角瓦斯体积分数存在超限危险,随着工作面的推进,风排瓦斯量逐渐减小,高抽巷抽采瓦斯量逐渐升高;在进入正常抽采期后,上隅角瓦斯体积分数平均值约为0.6%,与模拟所得结果基本相符,该方案能够大幅缓解风排瓦斯的压力,有效解决上隅角瓦斯超限的问题。     

超大直径钻孔采空区瓦斯抽采技术研究

为了降低U型通风采煤工作面上隅角瓦斯浓度,弥补高抽巷层位布置不合理造成的抽采量的不足,节省前期采用Y型通风进行沿空留巷的施工成本,提出了超大直径钻孔(550 mm)采空区瓦斯抽采技术。基于理论分析和现场分析试验,发现超大直径钻孔间距定为15 m或者20 m时抽采效果较为理想。现场应用实践表明:大直径钻孔抽采采空区瓦斯与普通采空区埋管抽采相比,抽采纯量提高了54.9%,抽采瓦斯体积分数提高了1.33倍。和沿空留巷"偏Y型通风"治理瓦斯相比,可使得回风流中的平均瓦斯体积分数降低12.7%,大幅节省了人员的投入。U型通风采煤工作面上隅角的瓦斯浓度得到有效控制,有效取代了上隅角埋管和沿空留巷,大幅提高了煤矿的生产效益。     

U型通风综采工作面瓦斯综合治理技术实践

针对成庄矿U型通风综采工作面回风上隅角瓦斯易积聚、不可控等问题,采用采空区大流量埋管抽放、采空区顶板走向长钻孔抽采、地面采动区L型井抽采和上隅角导风筒抽放综合治理措施,对4322综采工作面的治理效果进行跟踪考察,统计工作面回采期间风排瓦斯量、瓦斯抽采量和绝对瓦斯涌出量的变化对应关系,瓦斯抽采量占比工作面绝对瓦斯涌出量平均值达到70%,上隅角瓦斯浓度可控制在0.8%以下,回风巷瓦斯浓度可控制在0. 6%以下,证明了瓦斯综合治理措施效果良好,U型通风综采工作面实现了安全生产。     

霍尔辛赫煤矿采空区瓦斯来源分析及治理措施研究

山西霍尔辛赫煤矿在3605工作面试用沿空留巷Y型通风技术。该工作面初采阶段采空区瓦斯涌出量较大,隅角挡矸支架位置存在瓦斯体积分数较高,危胁工作面安全高效生产。以3605工作面为例,对Y型通风采空区瓦斯涌出来源进行了分析,对采空区采取针对性的治理措施,通过顶板高位钻孔及插管抽采瓦斯纯量约11 m~3/min,工作面风排瓦斯涌出量降低约3 m~3/min,配风量减少了22%,工作面挡矸支架位置瓦斯体积分数降低到0.7%以下,工作面回采期间瓦斯状况得到改善。     

高位巷周期垮落分期排抽采空区瓦斯技术

针对塔山煤矿大采高综放工艺采空区瓦斯涌出量占工作面总涌出量82%,工作面上隅角、支架缝隙瓦斯超限频繁等问题,以回采期间采空区瓦斯赋存量变化规律为基础,在采空区垮落带布置高位巷,利用周期垮落实现"一巷两用"的采空区瓦斯治理技术。经试验考察,高位巷布置在开采层上部垮落带2#煤层中,回采工作面开采初期,高位巷作为专用瓦斯巷引排采空区瓦斯,将工作面通风方式由"U"型改造为"U+I"型,高位巷瓦斯排放量逐步增长至30 m~3/min,回风巷风排瓦斯量由初始平均值23 m~3/min降至5 m~3/min以下;开采中后期,高位巷被密闭作为大管径抽采巷负压抽排采空区瓦斯,抽排量提升至40 m~3/min,较引排作用提高33%。工作面回采期间,上隅角瓦斯浓度均持续控制在0.6%以下,有效防治采空区瓦斯涌入回采面。     

高瓦斯综采工作面瓦斯治理技术研究

W3227工作面为高瓦斯矿井首采工作面,针对该工作面瓦斯涌出量超限,制定了风巷高位钻场高位钻孔抽采采空区瓦斯、风巷埋管抽采上隅角及老塘瓦斯、机巷沿空掘巷抽采3213采空区瓦斯、顺层钻孔抽放本煤层瓦斯、风巷辅助高位边孔抽采采空区瓦斯等综采工作面瓦斯治理技术。实践结果表明,通过以上的瓦斯抽放方式,回风巷瓦斯体积分数完全可控制在0.5%以内。     

底抽巷一巷两用瓦斯治理技术实践

为解决保护层开采瓦斯抽采中底抽巷利用率不高,工作面瓦斯浓度控制效果差,巷道及钻场布置成本较高的弊端,结合顾桥煤矿的地质条件,合理确定底抽巷的位置及瓦斯抽采钻孔的布置,采用底抽巷"一巷两用"瓦斯抽采方法,既抽采上覆被保护层的卸压瓦斯,又抽采下伏保护层回采后采空区及上隅角的瓦斯。采用底抽巷抽采后:被保护层瓦斯最大和最小残余瓦斯压力分别为0.49、0.21 MPa,平均0.38 MPa,较煤层原始瓦斯压力0.67 MPa明显降低。随着抽采进行,回风流瓦斯体积分数控制在0.17%左右,上隅角瓦斯体积分数在0.7%以下,瓦斯抽采体积分数在30%左右,抽采量在50 m3/min以上。     

深井煤层群首采层Y型通风工作面采空区卸压瓦斯抽采与综合治理研究

以朱集煤矿1111(1)工作面为例,针对深井高瓦斯低透气性煤层群首采层开采卸压瓦斯治理难题,将Y型通风工作面采空区瓦斯运移规律与采空区内部空隙储存卸压瓦斯的优势相结合,提出并实施了强化留巷墙体封闭和Y型通风工作面留巷段采空区卸压瓦斯抽采技术,结合地面钻井抽采采动上部卸压煤层瓦斯,实现了深井煤层群首采层工作面的安全高效回采。1111(1)工作面回采期间,绝对瓦斯涌出量最大72.39 m3/min,平均为43.64 m3/min,在工作面风量2290~2700 m3/min条件下,回风流瓦斯体积分数0.6%以下,平均瓦斯抽采量34.27 m3/min,其中埋管抽采瓦斯纯量平均为21.94 m3/min,占瓦斯抽采总量的64%,工作面回采期间瓦斯平均抽采率为78%,研究成果为今后类似深井煤层群首采层开采的卸压瓦斯抽采和治理提供技术指导。     

“Y”型通风瓦斯治理技术在祁东煤矿的应用

我国绝大多数矿井的采煤工作面采用"U"型通风,该通风方式特有的漏风流态会使采空区回风隅角大量积聚瓦斯,影响工作面生产安全。而采用"两进一回"Y"型通风系统,使通过工作面的风量相对减少,有助于防止工作面煤尘飞扬,改善工作面环境,减少采空区漏风和瓦斯涌出,从而具有防止工作面瓦斯积聚的作用。详细介绍了祁东煤矿"Y"型通风的工艺系统,提出了沿空留巷倾向穿层钻孔卸压瓦斯抽采方法,穿层钻孔抽放纯量在13 m3/min左右,割煤时回风流瓦斯浓度在0.40%左右,上隅角瓦斯浓度基本上在0.8%以下,有效地保证了矿井工作面的回采安全。     

31051综采面瓦斯综合治理技术应用

为解决综采工作面风排瓦斯量偏高、回风隅角瓦斯聚积问题,保证工作面安全生产,通过采取采空区顶板裂隙带高位钻孔瓦斯抽采及工作面回风隅角埋管瓦斯抽采相结合的瓦斯治理方案,经工作面7日瓦斯涌出量计算结果可知:高位钻孔瓦斯抽采纯量平均值为4.37 m3/min,上隅角埋管抽采瓦斯纯量平均值为2.45 m3/min,风排瓦斯量有效降至3.58 m3/min.有效降低工作面风排瓦斯量和上隅角瓦斯聚积浓度,保障工作面安全生产.     

采空区高位瓦斯抽采技术应用研究

魏家地矿北1103工作面在回采过程中,采空区瓦斯会大量涌入工作面造成上隅角和回风巷瓦斯超限。为治理采空区瓦斯,计算钻孔参数并设计布置方案,在北1103工作面回风巷先后开掘1号、2号钻场,利用高位瓦斯钻孔接续进行瓦斯抽采作业并监测分析上隅角及回风巷瓦斯变化情况。治理结果显示,1号钻场抽采期间,工作面上隅角平均瓦斯浓度为0.48%,回风巷平均瓦斯浓度为0.25%;2号钻场抽采期间,工作面上隅角平均瓦斯浓度为0.37%,回风巷瓦斯浓度为0.22%;平均瓦斯浓度均在0.5%以下,未发生瓦斯超限现象,瓦斯抽采效果显著,治理方法与设计可为相关工程项目提供参考。     

采空区顶板高位定向钻孔差异化布置与抽采效果分析

为解决高瓦斯矿井采空区上隅角瓦斯超限问题,基于回采工作面回采过程中顶板破坏规律,结合顶板高位定向钻孔抽采采空区和上隅角瓦斯治理技术原理,提出采空区顶板高位定向钻孔差异化布置。通过数值模拟寺河矿E5302工作面顶板破坏规律,得到距回风侧煤壁90 m范围内不同位置张拉破坏高度关系式,为高位定向钻孔在回采面回风侧横向一定范围内差异化精准布置提供参考依据,确定采空区顶板高位定向钻孔布置层位为距顶板垂直距离30~45 m;现场试验期间,差异化布置顶板高位定向钻孔抽采瓦斯浓度高、流量稳定,整体抽采效果较好,有效抽采瓦斯时间达50 d以上,在抽采稳定时期钻场钻孔平均纯瓦斯抽采量达15.5 m~3/min,上隅角瓦斯体积分数控制在0.44%左右,保障了矿井回采期间安全。     

受火区威胁易燃煤层回采工作面复合灾害治理研究

以五虎山煤矿011203工作面为工程实例,分析了011203工作面受上覆煤层火区、采空区自然发火及瓦斯涌出的影响,构建复合灾害治理模式,采取走向+倾向交错钻孔联合大面积区域抽采煤层瓦斯,井上填埋黄土及井上下注液氮,回风巷施工高位钻孔、采空区埋管抽采,以及均压通风等综合治理技术,应用结果表明,工作面回采期间上隅角瓦斯浓度不超过0.8%,回风巷瓦斯浓度不超过0.5%,上隅角和回风流CO体积分数均为0,复合灾害治理效果明显,保证了受火区威胁易燃近距离煤层群综放工作面的安全生产。     

高瓦斯综放面外错高抽巷及穿层钻孔合理层位研究

针对高瓦斯综放工作面回采工程中上隅角瓦斯超限问题,以华彬煤业蒋家河煤矿203工作面为研究背景,提出顶板走向外错高抽巷配合穿层钻孔抽采采空区瓦斯技术。通过理论计算和数值模拟结果,确定了高抽巷合理层位布置,根据现场抽采参数及效果分析,外错高抽巷配合穿层钻孔抽采稳定后,高抽巷穿层钻孔抽采瓦斯平均浓度为26%,上隅角瓦斯浓度平均值稳定到0.45%左右,回风巷口瓦斯浓度平均值稳定到0.42%,解决了该矿井上隅角及回风巷口瓦斯超限难题,确保了矿井的安全生产。同时,为类似条件综放工作面采空区瓦斯治理具有一定的理论指导意义和实用参考价值。     

采煤工作面回风隅角瓦斯积聚治理技术研究

针对11302采煤工作面回采期间回风隅角瓦斯集聚、体积分数偏高问题,给采面安全回采造成较大制约,分析回风隅角瓦斯涌出来源为邻近层卸压瓦斯以及采空区瓦斯。为此,提出采用回风隅角插管、高位钻孔抽采方式进行瓦斯治理。结合现场条件,对插管及高位钻孔布置方案进行详细设计。工程应用后,回风隅角瓦斯集聚及体积分数偏高问题得以有效解决,回风隅角瓦斯体积分数控制在0.25%～0.43%,瓦斯集聚治理效果显著。     

高瓦斯矿井沿空留巷Y型通风瓦斯抽采技术实践

运用沿空留巷Y型通风瓦斯抽采技术实现高瓦斯工作面无煤柱开采,改善通风方式,治理工作面上隅角与回风流中的瓦斯积聚。布置本煤层、邻近层抽采钻孔,采空区埋管抽采孔对工作面瓦斯进行抽采利用。瓦斯浓度与涌出量监测结果表明,瓦斯抽采效果良好,回风流中瓦斯浓度明显降低。     

照金煤矿综放工作面瓦斯治理技术与应用

为了有效解决综放工作面回风隅角瓦斯长期超限问题,照金煤矿采取了风障导风、矿用瓦斯自动引排系统、回风隅角插管抽放、高低位钻孔抽放等一系列瓦斯治理技术.经过对比分析:风障导风效果有限,可靠性差;矿用瓦斯自动引排系统将回风隅角最大瓦斯体积分数由2.85%降低到1.92%,不能从根本上解决瓦斯超限问题;回风隅角插管、高低位钻孔抽放瓦斯的最高体积分数分别达到12%和25%,大幅降低了采空区瓦斯积聚量.结果表明:采用高低位钻孔抽放技术,配合风障导风,回风隅角瓦斯体积分数可控制在0.8%以下,彻底解决了回风隅角瓦斯超限问题,确保了回采工作面的安全生产.     

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。