均压防治技术在30101工作面采空区的应用

针对30101工作面开采过程中临近老窑采空区遗煤自然发火引起的工作面有毒有害气体浓度高、上隅角CO浓度超标等问题,利用SF₆示踪气体测定采空区漏风量,提出了均压技术,均衡了工作面与采空区风压分布,控制了均压范围内的风压差,减少了采空区漏风,降低了工作面有毒有害气体浓度与上隅角CO浓度。在综合考虑均压区域通风系统的合理性和稳定性及对其他用风地点影响的基础上,采用调压风机—调节风门联合均压方案,并对其参数进行设计,确定风机型号YBFH132S2、调节风门面积0.285 m²。现场方案实施结果表明:30101工作面上隅角与采空区CO浓度符合安全生产标准,取得良好效果。     

高位钻孔抽瓦斯与压注CO2防灭火一孔两用技术

采空区瓦斯与遗煤自然发火耦合极易诱发瓦斯爆炸。结合唐口煤矿现场条件,分析了煤层瓦斯涌出规律及采空区自然发火特性,采用高位钻孔抽采瓦斯及压注液态CO₂防治采空区煤自然发火一孔两用技术。结果表明:高位钻孔抽采瓦斯能使回风隅角和回风流的瓦斯浓度分别降低到0.05%~0.10%和0.10%~0.15%;监测束管CO平均浓度由原来的4.2×10^-6降低到1.8×10^-6,O₂浓度由原来的18.5%降低到11.5%,压注液态CO₂能有效杜绝采空区煤炭自燃;回风隅角未再出现瓦斯超限现象,上隅角对应采空区氧气浓度不高于5%,应用效果良好。     

神东矿区近距离煤层群开采低氧防治技术及应用

以上湾煤矿22104采空区为研究对象,在地表释放SF₆示踪气体验证漏风通道的存在,计算漏风流速;使用Fluent流体模拟软件进行浅埋煤层开采采空区气体运移规律分析,以工作面实际生产参数及采空区漏风实测数据作为建模边界条件,构建采空区数值模拟分析物理模型;模拟有无地表漏风2种情况下采空区内部漏风流场及气体运移规律。模拟结果表明,在地表漏风的情况下,采空区内部低氧气体异常涌出,导致工作面上隅角低氧问题愈发严重。针对低氧问题,采用局部均压通风措施进行治理,实践表明采空区漏风量和压差减小,回风隅角氧气体积分数升高,低氧现象得到了改善。

     

SF6示踪气体在近距离煤层群工作面漏风检测中的应用

近距离煤层群是指在开采本煤层时对邻近煤层有明显采动影响的煤层群。以许疃煤矿7₂28回采工作面为例,上覆存在7₁煤层采空区,在煤层采动影响下形成多种漏风通道,漏风形式复杂,严重影响矿井的安全生产。利用SF6示踪气体连续定量释放法对7₂28工作面及回风巷漏风量规律进行定量研究,在0~150 m（距下隅角距离）范围内工作面主要向采空区漏风,在150 m后采空区向工作面漏风,整体漏风量为93 m³/min,漏风率为4.7%。回风巷在煤层间距薄弱处,存在明显向上覆采空区漏风现象,漏风量为37 m³/min,漏风率为1.9%。通过测试掌握了工作面及巷道漏风规律,针对性地提出预防措施,为该工作面的安全生产提供了保障。     

老年褐煤综放工作面CO来源分析及治理技术研究

针对敏东一矿低变质老年褐煤低温氧化造成综放工作面回风隅角CO超限问题,通过分析I0116³00综放工作面回风隅角CO来源,提出了以有害气体抽采为主,以帷幕注氮、气幕稀释、喷洒阻化剂、均压通风等为辅的综合防治技术措施,并进行了现场应用。研究结果表明:I0116³00综放工作面回风隅角埋管进行CO等有害气体控制抽采,有效降低了隅角及回风CO浓度;采空区帷幕注氮,惰化遗煤氧化,可以有效抑制CO的生成量;局部均压通风和上隅角导风对抑制采空区CO涌出有较好的效果,工作面最佳配风量控制在1 350 m³/min左右并适当提高上隅角风压,有效减少了采空区CO涌出。通过现场应用,消除了I0116³00综放工作面回风隅角CO超限隐患,为回采工作面的安全生产提供了保障。     

均压风门位置优化的模拟研究

自然发火严重的工作面采用均压通风是现在普遍采用的防灭火方法,而调节风门又是影响均压通风效果的关键设施,运用计算机数值模拟的手段,以工作面上下隅角的压力差、采空区漏风量、采空区可能自燃带范围和回风流CO浓度这四个技术指标,作为判定调节风门位置优劣的依据,优化选择回风顺槽的3道调节风门的位置,使工作面均压通风的效果达到最佳,以消除工作面的火灾隐患。     

采空区下综采面回风隅角CO来源及超限防治技术

针对浅埋近距离采空区下综采工作面回风隅角CO持续超限,干扰采空区遗煤自燃预测预报,影响工作面安全生产的问题。基于李家壕煤矿31115工作面生产技术条件为背景,研究了采空区下综采面回风隅角CO主要来源占比及超限防治技术。结果表明:31115工作面回风侧采空区及回风隅角CO浓度异常是由于上覆采空区气体下泄所致,其影响范围为100 m;工作面回风隅角CO主要来源为本煤层采空区遗煤氧化及上覆采空区气体下泄,占比为85%左右;工作面配风量控制在1 450～1 500 m³/min,并在回风隅角挂设导风帘,可有效减少采空区漏风,抑制遗煤自燃,防止回风隅角CO持续超限。     

上湾煤矿22104工作面低氧原因及治理研究

针对上湾煤矿22104工作面回风隅角低氧问题,对低氧气体来源及涌出原因进行研究,分析地表大气压、温度变化对采空区气体涌出影响规律。结果表明22104工作面低氧原因是由于处于CO2～N2带煤层氮气含量较高,以及遗煤氧化消耗氧气导致采空区存在大量氮气,在采动影响下地表裂隙容易与采空区形成漏风通道,使得采空区内低氧气体向工作面回风侧运移,从而导致回风隅角的气体浓度异常。在对低氧涌出原因分析的基础上,采用均压通风技术平衡工作面与采空区之间的压差,以减少采空区向工作面的漏风和低氧气体的涌出,保持工作面氧气浓度处于正常水平,为工作面回风隅角低氧治理提供技术指导,实现矿井安全高效生产。     

复采煤层回采工作面均压通风治理漏风技术

为了解决薛虎沟煤矿2#浅埋藏复采煤层回采工作面采用负压通风时原小窑空巷、采空区向顺槽巷道、工作面漏风问题,采用均压通风,控制工作面进、回风两侧风压差,减少外部漏风量大的问题。与采取均压系统前相比,工作面漏风由1035 m³/min降低至88 m³/min,极大地减少了小窑巷道、采空区向本工作面漏风量,保证了工作面的安全、高效回采。     

近距离煤层上覆采空区高浓度有毒有害气体防控技术研究

为了解决元宝湾煤矿近距离煤层上覆采空区内高浓度有毒有害气体涌出问题,提出了风机-风窗联合均压技术,计算出39105工作面需风量为1 298 m³/min,采用4台FBD№8.0/2×75 kW局部通风机(两用两备)向工作面供风,通过调节风窗面积来提高工作面压力。结果表明：39105工作面均压防灭火系统启动后,通过风机与风窗的作用,使其处于平衡状态,回风隅角CH₄、CO气体浓度均为0,O₂和CO₂气体均维持在安全浓度范围之内,证明均压系统起到了较好的效果。     

急倾斜特厚煤层综采工作面均压通风技术研究与应用

为了解决急倾斜特厚煤层水平分段浅部开采工作面存在漏风严重、隅角气体积聚、受自然风压影响较大、工作面氧气浓度过低等问题,以乌东煤矿+600水平45~#煤层东翼综采工作面为工程背景,根据现场实测数据,提出了均压通风方案及监测方法,确保了工作面与采空区风压平衡。通过对采取均压通风前后回风隅角CH_4、CO、O_2浓度以及工作面漏风量进行现场实测,结果表明:均压通风系统在防止隅角气体积聚、工作面低氧、减少采空区漏风方面起到了较好作用;通过对均压区进行连续观测,均压系统的稳定性较好,对于矿井的安全生产具有重要意义。     

综采工作面回风隅角低氧原因分析及防治

以锦界煤矿31406综采工作面为背景,对低氧气体的来源进行分析,并结合现场实际情况对工作面回风隅角氧气浓度降低原因进行研究。结果表明:造成工作面低氧的原因是工作面处于N_2-CO_2带,其次采空区遗煤低温氧化形成高氮低氧环境,在工作面负压"U"型通风条件下,大量低氧气体通过漏风通道由采空区涌向回风隅角。提出可以通过采空区封堵漏风、提高密闭施工强度、工作面三角区退锚和加强监测监控等综合防治技术措施,确保工作面回风隅角氧气浓度处于正常水平。     

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。     

近距离易自燃煤层群开采防灭火技术

为防止近距离易自燃煤层群开采时发生煤自燃事故,在盐井一矿K₁₂、K₁₄工作面构建了回采区域综合均压通风系统。通过采取控制采空区漏风、压差动态调节和采空区注氮等措施,对煤层进行了防灭火治理,并对防治效果进行了分析。结果表明：采空区的温度由采取措施之前的26 ℃降到24℃,O₂浓度由约20%降到11%,CO浓度由110×10^-6降到50×10^-6以下,CO₂浓度保持在0.5%左右,煤层各项自然发火敏感指标均明显下降,达到了防止采空区煤自然发火的目的。     

近距离煤层群采空区漏风规律及防控措施研究

贵州地区煤层赋存条件复杂,煤层间距小,相邻采空区存在漏风通道的问题。采用SF₆示踪法及重点区域指标气体数据分析法,对发耳煤矿采空区漏风规律及其治理措施进行研究。分析结果表明,由于相邻密闭效果欠佳,导致31004开切眼联络巷及31004工作面回风巷密闭漏风严重。31004采空区漏风通道主要是31004开切眼联络巷密闭及10^#煤层开采过程中对上部7^#煤层采空区造成二次扰动形成的纵向漏风通道;漏风量为83 m³/min,采空区风速约为0.17 m/s。对存在的煤自燃隐患采取了注水降温措施,CO体积分数显著下降至(5~9)×10^-6。为即将开采的50105、50107工作面的煤自燃防控提供了科学依据和管控措施方案。     

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。     

均压通风技术在治理综采工作面回风隅角缺氧的应用

随着综合机械化采煤的应用,浅埋开采暴露出诸多问题,煤炭自燃、采空区漏风、隅角缺氧成为通风及防灭火的难点。针对神南某矿24307综采工作面回风隅角缺氧的问题,通过对24307工作面回风隅角缺氧的原因分析,结合矿井实际情况,因地制宜应用地面裂隙回填、密闭漏风处理、均压通风等技术和方法,同时对实施均压通风技术前后效果进行对比分析,可以得出均压通风技术在治理综采工作面回风隅角缺氧方面取得了良好的效果,治理效果显著,确保了矿井安全生产,为该矿在治理隅角缺氧技术的发展和现场应用积累了经验。该矿成功案例对同类煤矿治理综采工作面隅角缺氧问题具有重要的指导和借鉴意义。     

均压技术治理神东矿区低氧问题的效果分析

通过对神东矿区部分回采工作面回风隅角氧气浓度低、上覆采空区与周边小煤窑采空区可能导通及地表漏风的影响因素进行分析,定点、定时对工作面、工作面上隅角气体成分、风量、进、回风压差及漏风情况,巷道风流流动状态,采空区和火区的气体成分、漏风量、漏风方向、空气温度、防火墙内外空气压差等状态和数据变化进行收集、汇总,结合风量、风压调节法,利用现有的均压设备、设施等系列措施来解决工作面低氧、防止小窑采空区有毒有害气体向工作面的运移、杜绝地面漏风问题,确保矿井能够安全生产。     

综采工作面采空区防灭火技术研究

11506综采工作面回采期间面临的主要问题为采空区遗煤自燃，依据采面现场情况采用综合防灭火技术措施，现场应用取得显著成果。主要成果如下：(1)采用束管监测系统确定11506综采工作面采空区三带分布范围，散热带、氧化带及窒息带范围分别为采面后方0～90 m、90～200 m、200 m以里；(2)将氮气释放口布置在散热带、氧化带交汇位置，具体采面后方100 m位置，注氮压力0.2 MPa,通过注氮显著降低采空区氧气浓度、温度；(3)将采面配风由1 550 m³/min调整至1 300 m³/min,并在采空区漏风位置增设风障，减少采空区漏风量；(4)采面推进缓慢位置喷洒浓度15%～20%阻化剂，减缓或者抑制遗煤自燃。现场应用后，11506综采工作面采用的防灭火技术措施影响了采面生产，同时回采期间回风隅角及回风巷内均未监测到CO,采用的防灭火技术措施取得显著应用成果。     

切顶留巷综采面采空区防漏风技术研究

为掌握切顶留巷条件下的采空区漏风规律，降低对采空区的漏风供氧，首先利用COMSOL数值模拟软件分析了青龙煤矿21606综采工作面切顶留巷采空区的漏风流场，模拟结果表明：切顶留巷“Y”型通风方式下，采空区漏风风速沿远离综采面的方向明显衰减，采空区漏风路径主要为：从下隅角进入，经采空区流向上隅角和通风立眼处。其次，利用SF6现场示踪试验对模拟结果进行验证，结合模拟和现场试验结果得到了采空区漏风流场的特征，并分区域制定了针对性的防漏风措施：在切顶留巷及通风立眼处采取砌墙并进行喷浆处理|在工作面进行切顶爆破加速顶板垮落|在补回风巷和回风巷上隅角处砌筑沙袋墙并喷涂施密特防漏风材料|在切眼及补切眼处进行喷浆和及时封堵切眼瓦斯抽采钻孔|补充压注凝胶等综合措施。通过综合防漏风措施的实施，降低了工作面自然发火风险，保证了工作面的安全回采。