切顶卸压沿空留巷回采工作面Y型通风漏风规律研究

为研究切顶卸压沿空留巷下Y型通风漏风规律,以发耳矿31004工作面为工程背景,提出标定界限法测量采空区碎胀系数,推导出采空区多孔介质模型孔隙率及渗透率分布规律;结合FLUNET数值模拟软件,对不同Y型通风模式、不同风量及不同留巷长度下Y型通风风流场分布规律及漏风情况进行分析.相同配风量下,"两进一回式"Y型通风模式下的采空区"三带"范围比"一进两回式"Y型通风模式小,后者自燃带范围大.不同风量下,"两进一回式"Y型通风工作面端部10 m范围、留巷侧30～100 m范围漏风严重,且留巷侧、机巷侧"三带"范围(除窒息带外)随总配风量的增大而增大,但沿空留巷侧散热带、自燃带范围均比不留巷侧要大,其窒息带比不留巷侧更靠近采空区深部,要重点加强留巷侧"三带"范围控制.留巷长度小于等于100 m时,由于采空区内部冒落矸石未压实,工作面及留巷侧漏风严重,反之,漏风量很小或基本不漏风.     

U型通风方式采空区漏风流场和瓦斯分布规律研究

在分析了采空区漏风的基础上,通过Fluent软件,对采煤工作面的U型通风方式进行了模拟。通过模拟结果对采空区漏风风流的分布和采空区的瓦斯流动分布以及漏风对采空区自燃三带的影响进行了分析,发现了在U型通风方式下,漏风对采空区的风流分布、瓦斯流动分布及自燃三带分布的普遍规律。这一发现对于指导U型通风方式下的瓦斯抽放、瓦斯防治和防灭火具有指导意义。     

“Y“型和“U”型通风采空区数值模拟分析

为了掌握"Y"型和"U"型通风方式下采空区自燃三带的分布情况,采用FLUENT数值模拟软件对某矿62711工作面两种类型的通风系统进行模拟分析,结果表明,"Y"型通风系统从根本上解决了上隅角瓦斯积聚问题,但由于加大了采空区的漏风,在相同的进风情况下,自燃带最大宽度增大了171 m,与工作面的距离平均增加40 m.因此,必须减少采空区漏风,降低遗煤自燃条件,保证工作面安全生产。     

一进两回Y型通风采空区气体分布数值模拟

为了掌握Y型通风采空区气体分布规律,根据现场实际建立了一进两回Y型通风采空区物理模型,运用Fluent软件对一进两回Y型通风采空区漏风流场、漏风量和瓦斯浓度分布进行数值模拟研究。结果表明:随至下隅角距离的增大,工作面向采空区的漏风量减小,在上隅角附近漏风量急剧增大;沿采空区长度方向,越靠近采空区深部瓦斯浓度越大;沿工作面方向靠近运输巷侧瓦斯浓度低,靠近沿空留巷侧瓦斯浓度高。     

不同通风方式对大倾角采空区煤自燃危险区域的影响研究

针对东峡煤矿大倾角工作面采空区现场危险区域难确定的问题,在确定工作面及采空区参数的基础上,采用相似模拟试验方法,构建了采空区自燃"三带"模拟试验系统,得出了大倾角工作面采空区在不同风量、不同风向下O_2浓度的分布规律。结果显示:大倾角采空区自燃"三带"呈立体分布;随着工作面风量的增大,风流进入采空区的深度以及对采空区的影响高度增大;上、下行通风条件下自燃"三带"主要分布在下巷道侧。     

双切顶留巷采空区煤自然发火“三带”分布特征研究

为了研究双切顶留巷采空区煤自燃“三带”分布特征，以沙曲一矿4502工作面为工程背景，采用现场监测与数值模拟相结合的方法研究了双切顶留巷4502工作面采空区漏风规律和自然发火“三带”分布特征。结果表明：双切顶留巷采空区漏风区域主要为工作面两侧隅角及两侧留巷，风流主要由隅角漏入采空区，同时采空区与两侧留巷都有风量交换，双留巷侧存在细长的氧化带，氧化带在采空区内整体呈U型分布；双切顶成巷工作面在开采的不同时期，煤自然发火“三带”分布存在较大差异，开采初期要加强双留巷侧5 m范围和采空区中部32～65 m范围内煤自燃防控，而在开采中后期，要加强运输留巷侧2.5 m范围内、距离轨道留巷38 m以后12 m范围内和采空区中部30～80 m范围内煤自燃防控。     

采空区自燃三带时空演化特征与防治技术研究

针对红会一矿1715综放工作面采空区外因火灾隐患，从时空演化的角度分析了工作面具体冒落情况，优化了工作面采空区孔隙率、渗透率动态分布模型，结合COMSOL数值模拟软件计算了该工作面推进不同阶段采空区三带范围及漏风情况，提出了适宜该工作面的时空联合火灾治理措施。结果表明：总配风量一定情况下，“两进一回”W型通风方式“三带”范围比U型通风方式更小，后者漏风情况更为严峻，自燃发火隐患更大|而采用“两进一回”W型通风方式后，随总配风量增加，自燃三带范围增加且向采空区深部延展，最终确定进风巷风量为300m/min、辅助通风巷风量为400m/min的配风方案为该工作面火灾治理期间最佳通风方案，自燃区域最窄|依据时空联合防治技术方案，于1715工作面进行了现场验证，1715工作面外因火灾隐患得到了有效解决，对国内类似火情治理具有重要借鉴意义。     

基于示踪技术的Y型通风工作面采空区漏风检测

采用示踪技术对Y型通风试验工作面采空区漏风进行了现场检测,估算了采空区漏风风速,研究了漏风分布特点。研究发现:试验工作面采空区漏风范围较广,漏风风速与工作面位置之间呈负指数关系;在距离工作面50m范围内,漏风风速为0.033～0.043m/s;距离工作面200m以远,采空区漏风风速平均为0.018m/s;距离工作面50—200m是漏风过渡区。     

Y型通风抽采条件下采空区自燃“三带”研究

文章以神磊煤业150202回采工作面为研究背景,通过现场实测对回采工作面沿空留巷Y型通风在回风侧插管抽采的条件下研究采空区自燃“三带”的分布规律,结果表明：Y型通风的采煤工作面采空区自燃“三带”分布规律与普通U型通风差异很大,尤其是在工作面回风侧采空区自燃“三带”分布产生明显的“拖尾”现象,在保证工作面瓦斯安全的前提下,应适当降低采空区瓦斯插管抽采的范围,以保证采空区自燃“三带”的稳定性。     

压入式通风条件下浅埋煤层工作面采空区漏风规律研究

以活鸡兔井12下206工作面为研究对象,基于采空区"O"型垮落压实和非线性渗流理论,结合采空区"竖三带"分布,建立了采空区三维渗透率分布模型,利用CFD软件Fluent对压入式通风工作面采空区漏风规律进行了数值模拟研究。结果表明:压入式通风下浅埋煤层工作面能位大于地表,使得工作面风量经采空区漏至地表,采空区内漏风流场在水平方向上近似呈"O"型分布,在垂直方向上近似呈"浴盆"状分布;从空气能位角度模拟研究了工作面与地表之间的能位差对采空区漏风的影响,研究得到工作面与地表之间的能位差越大,采空区与地表之间的漏风量也越大,并得到工作面与地表之间的能位差与漏风量呈指数函数关系。     

沿空留巷“Y”型通风条件下采空区漏风测试及分析

在利用束管采样系统长期监测采空区气体变化的基础上,结合瞬时释放SF6示踪气体技术,对凤凰山矿首个采用沿空留巷"Y"型通风的154307工作面采空区漏风状况进行了测试。结果表明,沿空留巷"Y"型通风条件下采空区漏风范围较广,漏风量大。采空区距工作面400 m范围内,O2浓度在20%左右,漏风风速0.027～0.075 m/s,为风速急变区;距离工作面400 m以外,O2浓度在16%左右,漏风风速为0.017～0.024 m/s,为风速变缓区。     

注氮对相邻采空区自燃“三带”影响模拟研究

相邻工作面开采会导致复杂的漏风情况,浮煤易自燃,增大防火工作的难度。为明确相邻采空区自燃“三带”分布特征及确定最佳注氮防灭火参数,以贵州某矿4244工作面为背景,结合现场实测,应用Fluent流场分析软件,模拟研究不同注氮方案下采空区氧气浓度场分布规律。结果表明,实测结果与模拟相吻合,验证了模拟的可靠性;当注氮位置为X=50 m,注氮流量为100 m3/h时,采空区进、回风巷侧氧化带宽度分别为7 m和38 m,能明显减少本采空区氧化带面积,且能防止氧化带距工作面太近;此工作面进风侧注氮对相邻采空区氧化带影响范围较小,这要求在回采过程中需要对煤柱进行加固,降低孔隙率,控制漏风,减少氧气进入相邻采空区,降低煤自燃风险。模拟结果为相邻采空区灾害防治工作提供了的理论指导。     

不同风量和瓦斯条件下采空区自燃“三带”分布规律

为了研究不同风量和瓦斯条件下采空区自燃"三带"的分布规律,以新集一矿15#煤层131303工作面为研究对象,通过建立采空区多场耦合的数学模型,并利用COMSOL软件模拟了不同通风和瓦斯条件下采空区自燃"三带"分布特征,结果表明:随着风速的增加,采空区进风侧和回风侧氧化带宽度均显著增大,进风侧与回风侧的氧化带宽度的差距变小;氧化带宽度随着瓦斯涌出强度的增大而显著减小,随着通风阻力的增加而显著增大;瓦斯涌出强度越小,氧化带宽度受通风阻力的影响越显著。     

阜山金矿抽出式通风系统采空区漏风控制技术研究

阜山金矿61#矿脉井下作业采场与采空区贯通,漏风通道难以通过充填、密闭等措施加以控制,而抽出式通风系统主扇风机进风口侧均处于负压区,导致采空区漏风量大、系统有效风量利用率低。通过分析该矿山采空区漏风特点,从通风系统动态模型建立、通风网络优化、风量风压调节控制等方面对井下采空区漏风控制进行研究,运用风机调频技术远程调控增设在进风侧通风设备的运行频率,改变采空区漏风通道两端的风压差,实现控制61#矿脉采空区漏风方向及漏风量大小的目的,较好地解决了采空区漏风问题。研究表明：运用风压平衡以及远程集中控制技术可有效控制阜山金矿抽出式通风系统采空区漏风,保证井下通风系统的可靠性和稳定性。     

孤岛综放面采空区“三带”数值模拟与实测研究

孤岛综放面在正常回采期间,四周均是采空区,具有复杂的多源多汇漏风通道,采空区后自燃"三带"的确定对防灭火具有重要的意义。根据孤岛综放面采空区的特点,分别通过现场实测和采用FLUENT软件数值模拟的方法,判定实际条件下运河矿1302孤岛综放面"三带"分布规律,为孤岛综放面自燃火灾的防治提供理论依据。     

浅埋深高瓦斯工作面瓦斯抽放对采空区自燃“三带”的影响研究

以五虎山煤矿010908工作面为背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测等手段对浅埋深高瓦斯工作面瓦斯抽放对采空区自燃"三带"影响进行研究。研究结果表明:当瓦斯绝对涌出量与采空区漏风量处于均衡状态时,此时瓦斯对煤自燃将出现明显的耦合影响;当采空区漏风量小于瓦斯绝对涌出量时,采空区遗煤自燃将受到阻碍;与之相反,当漏风量大于瓦斯涌出量时,采空区遗煤自燃受瓦斯涌出量的影响较小;高位钻孔与工作面距离越远,采空区内部的漏风路径也越长,采空区氧化带、窒息带所处的区域越向采空区深部扩大,但靠近工作面一侧的氧化带范围并没有出现明显变化。     

大倾角综放面采空区自燃“三带”分布规律研究

为研究大倾角综放工作面采空区自燃"三带"分布规律,首先建立了采空区流场的数学物理模型,然后利用Fluent对采空区自燃"三带"分布进行了模拟,并分析了不同风量对采空区自燃"三带"范围的影响。结果表明:采空区自燃"三带"具有三维空间分布特性;进、回风侧氧气浓度下降趋势不同,且进风侧自燃危险区域靠近采空区中后部,回风侧自燃危险区域紧靠工作面上隅角;单一改变风量大小对氧化带宽度的变化影响较小。     

老采空区瓦斯储量预测方法研究

以采动上覆瓦斯卸压运移的“三带”理论为基础确定了老采空区瓦斯的赋存范围,给出了考虑覆岩关键层结构的导气裂隙带和卸压解吸带高度计算方法。根据老采空区瓦斯来源,利用分源法建立了基于瓦斯卸压运移“三带”理论的老采空区瓦斯储量预测模型。结合阳泉三矿K8108综放工作面的生产地质条件,对K8108综放工作面覆岩导气裂隙带和卸压解吸带高度进行了计算,其覆岩导气裂隙带和卸压解吸带高度分别为115.3和157.7 m。利用老采空区瓦斯储量预测模型对K8108综放工作面老采空区瓦斯储量进行预测,该工作面老采空区瓦斯储量预计为3 078万m3。同时,利用物质平衡法对模型预测结果进行了验证,结果表明,两种方法的计算结果相差较小。