回采工作面采空区埋管抽采瓦斯模拟研究

根据采空区瓦斯分布及流动规律理论建立瓦斯流动数学模型,模拟研究采空区不同位置瓦斯浓度分布情况,调整风量、埋管深度和埋管高度等参数模拟分析。结果表明:改变风量对于上隅角瓦斯浓度变化影响不显著,得出不同埋管长度和埋管高度与上隅角瓦斯浓度的函数关系。     

不同埋管深度抽采采空区瓦斯分布及运移规律研究

以山西沁水煤田试验矿井为研究对象,利用CFD数值模拟软件对采空区瓦斯浓度分布规律进行仿真模拟,对比分析50,100,150和200 m 4种埋管深度条件下的瓦斯浓度分布和运移规律的变化情况。得出该试验矿井采空区的高浓度瓦斯一般位于采空区深部150～200 m及以后范围,不采用瓦斯抽采技术措施时,工作面上隅角瓦斯浓度为2%～5%,严重超限;采用埋管抽采技术措施后,高浓度瓦斯带向采空区深部移动,上隅角瓦斯浓度降幅最高达65%之多;采空区瓦斯埋管抽采时,并不是埋管深度越长抽采效果越好,最佳的埋管深度为距离工作面约150 m,为采空区瓦斯抽采技术的优化改造提供了依据。     

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。     

马兰矿18303工作面采空区瓦斯运移规律及抽采技术研究

为有效治理18303工作面采空区的瓦斯,采用Fluent数值模拟软件进行高抽巷和上隅角埋管抽采下采空区瓦斯分布规律的模拟分析,基于模拟结果确定采用高抽巷+上隅角埋管的方式进行采空区瓦斯治理,通过数值模拟进行高抽巷及埋管抽采合理参数的分析,结合工作面特征确定高抽巷与回风巷平距P=17 m,与煤层顶板垂距C=36 m,埋管抽采的合理间距为20 m,并对抽采方案进行具体设计,抽采方案实施后进行验证分析。结果表明:抽采方案实施后,上隅角瓦斯浓度最大为0.8%左右,抽采效果显著,采空区瓦斯得到了有效治理。     

肖家洼煤矿采空区埋管瓦斯抽采布置间距模拟与应用研究

肖家洼煤矿110805工作面仅凭高位钻孔抽采技术不能彻底治理上隅角瓦斯超限问题,因此需应用埋管抽采技术作为辅助治理手段,而埋管抽采口的布置间距的确定是该技术的关键。结合110805工作面实际情况,通过数值模拟方法模拟抽采口在不同位置时的上隅角与采空区瓦斯浓度分布情况,以此模拟结果确定抽采口布置间距,并通过现场试验对模拟结果进行对比,验证了在本模拟确定的布孔间距下的埋管抽采能保证110805工作面上隅角瓦斯浓度一直被控制在0.8%以下,解决了回采工作面上隅角瓦斯超限问题。     

采空区高抽巷及埋管抽采下瓦斯分布规律研究

针对高瓦斯矿井采空区遗煤多、瓦斯涌出量大、上隅角瓦斯体积分数超限等威胁煤矿生产安全的问题,以余吾煤业3#煤层N1101工作面为研究对象,首先数值模拟未抽采时在工作面漏风影响下采空区瓦斯的分布特征.在此基础上,进一步研究高抽巷和预埋立管抽采采空区瓦斯的情况,分析不同抽采方式和抽采位置对采空区瓦斯流场和体积分数的影响规律,...     

采空区埋管抽放治理上隅角瓦斯技术研究

为了有效治理上隅角瓦斯超限,针对目前采空区埋管抽放瓦斯浓度低、纯量小的特点,设计了采空区埋管抽放的技术方案,通过现场考察抽放负压与抽放纯量的关系,得出了合理的抽放负值,在此基础上,建立了采空区瓦斯运移的数值计算模型,并通过fluent软件对采空区埋管抽放效果进行了模拟。     

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。     

高瓦斯综采工作面采空区长立管埋管瓦斯抽采技术

S2107工作面为高瓦斯工作面,采用"U"型通风方式,上隅角处经常发生瓦斯超限。为了降低上隅角瓦斯浓度,保证综采工作面安全高效回采,通过在S2107工作面进行长立管埋管瓦斯抽采,解决了S2107工作面的上隅角瓦斯超限问题。经工业性试验表明,长立管埋管瓦斯抽采技术可以降低"U"型工作面上隅角瓦斯浓度,减少瓦斯预警次数。     

基于数值模拟的采空区瓦斯分布规律研究

随着我国煤矿开采深度的延伸,瓦斯问题显得十分严峻,尤其上隅角瓦斯超限现象普遍存在,是影响矿井持续、稳定、安全及高效生产的重要制约因素。为探讨上隅角瓦斯聚积的原因,根据流体力学中的渗流理论,通过建立采空区瓦斯渗流和分布数学模型的数值模拟,对采空区瓦斯流动分布规律进行研究,为分析上隅角瓦斯浓度分布及预测其浓度提供理论依据,对上隅角瓦斯治理具有重要的指导意义。     

基于CFD对采空区瓦斯运移规律的数值模拟

采空区风流运动规律直接影响采空区乃至整个采场的瓦斯分布与涌动。以徐庄煤矿7335工作面为例,运用GAMBIT建立采空区多孔介质模型,流体力学软件FLUENT模拟采空区内流场,揭示了采空区漏风风速、压力的分布以及瓦斯在采空区内的运移规律,对保证煤矿的安全生产,提高矿井的经济效益有重要指导意义。     

采空区瓦斯流场分布规律及埋管参数研究

针对马堡煤业“U”型通风工作面上隅角瓦斯超限频繁,严重制约安全高效生产的难题,通过FLUENT软件模拟得到马堡煤业综采开采条件下采空区瓦斯分布,研究现采采空区瓦斯流场分布规律,结合现场试验考察,得到具有指导意义的综采采空区瓦斯运移规律和合理的采空区埋管参数。     

基于现场监测与数值模拟的浅层采空区稳定性分析

隐患采空区是目前影响露天开采矿山安全生产的主要危害源之一。随着台阶开采的不断剥离,露天开采境界内各台阶与地下空区群的隔离层厚度越来越薄,随时有可能发生采空区顶板坍塌事故。考虑到露天矿采空区地质赋存条件和围岩稳固性等特征,以弓长岭露天铁矿浅层采空区为工程背景,运用现场监测和数值模拟相结合的手段综合分析了浅层采空区的稳定性。将液体静力水准地表沉降监测系统的监测数据与FLAC数值模拟结果对比,调整蠕变参数使得数值模拟的蠕变速率与现场监测结果一致,而后据此进行未来结果的预测。最终根据地表沉降数据确定的蠕变参数取值为A=1.0×10^-12、m=1.75、n=0.35。研究表明:静力水准测点地表最大沉降位移为-9.8 mm,蠕变计算结果顶板最大垂直位移约20.4 mm,应力最大值约25 MPa,综合分析显示该采空区较稳定。上述研究提供了一种基于采空区现场监测数据的数值模拟蠕变分析方法,可为类似矿山采空区稳定性分析提供借鉴。     

隧道下伏采空区稳定性及治理方案数值模拟

隧道下伏采空区的潜在危害性评价及其处治技术研究日益受到重视。为治理平朔煤矿东露天矿运输专线隧道下伏采空区,利用FLAC3D对采空区稳定性及治理方案进行了数值模拟分析,得到了隧道下伏采空区在加固前后的受力和变形的特征规律;通过对仰拱厚度及采空区注浆料强度进行敏感性分析,得到了最优的加固措施。数值分析结果表明：在未加固的采空区上开挖隧道,采空区两帮岩土体受到较大的垂直载荷,隧道开挖底板出现了屈服剪切破坏,隧道拱腰及拱顶出现了屈服拉伸破坏,隧道底板最大沉降及不均匀沉降较大;在对采空区充填注浆及隧道底板浇筑仰拱的联合加固措施后,原采空区附近的应力集中区域得到很好释放,隧道底板最大沉降及不均匀沉降量大幅降低,岩土体的整体稳定性提高。     

大隆煤矿采空区瓦斯抽放数值模拟与参数确定

用有限元数值模拟方法,结合图形显示技术,对大隆煤矿综采工作面采空区瓦斯抽放问题进行了计算分析。从理论上模拟了冒落非均质回采采空区内回风隅角处的瓦斯聚积过程。直观展示了瓦斯抽放时采空区流态、瓦斯分布变化的流体力学原理。模型中采空区流态计算用非均质渗流方程,瓦斯扩散运移基于瓦斯与大气两相混溶流方程描述。计算考虑了采空区沿边界冒落非充分压实的情况。利用数值模拟试验方法给出了合理的抽放流量和工作面通风量。     

数值模拟采空区冒落拱技术与研究

以赣南画眉坳钨矿554m中段空区为工程背景,通过现场地质调查以及岩石力学实验,结合ANSYS软件和弹塑性理论,成功地建立了两种冒落拱的模型以及采场的实体模型,为赣南钨矿地应力的控制以及空区的处理提供了理论依据与研究思路。     

余吾煤矿回采面采空区瓦斯涌出深度确定

在高瓦斯矿井的机械化开采过程中,瓦斯防治工作已成为矿井安全生产最难以逾越的一道屏障.随着余吾矿煤层开采深度的增加,矿井瓦斯涌出逐年增大,其中采空区瓦斯危害是目前煤矿的防治重点.以余吾矿北2202综采工作面的采空区为研究对象,通过对该工作面采空区瓦斯运移规律的分析,构建该试验矿井采空区瓦斯抽放模型,通过对比分析瓦斯运移规律的模拟结果,得出该综采工作面采空区主管埋管深度为150 m为最佳.     

佛子矿104号矿体复杂多层采空区处理技术研究

佛子矿104号矿体经过多年浅孔留矿法开采,在矿体上部遗留了大量的采空区及矿柱;由于前期的无序处理,形成了复杂的空区赋存现状,对下部矿体的安全开采带来了严重威胁。为了科学地制定空区处理措施并回收矿柱,通过数值计算结合理论公式法对104矿柱稳定性进行对比分析,确定了各空区残留矿柱的安全系数;结合矿山现有技术条件,在综合考虑采空区安全处理及矿柱有效回采的基础上,提出了崩落充填相结合的处理方案;采用FLAC3D软件对拟定方案进行了数值模拟分析。计算结果表明：崩落充填相结合的处理方案通过强制崩落法与充填法相结合,使上部应力集中区围岩得到充分移动垮落,下部空区得到充实,达到崩柱放顶卸压、控制岩移的目的,能有效地消除空区隐患并回收矿柱,为矿山安全、经济、合理地处理采空区提供了指导。     

地面钻孔抽采对采空区瓦斯运移及自然发火的影响数值模拟研究

地面钻孔抽采导致采空区漏风增加,采空区内瓦斯及氧气浓度分布发生变化,影响采空区自燃危险性。采用数值模拟的方法,对不同钻孔抽采量和抽采位置条件下采空区氧化带宽度及瓦斯浓度分布情况进行了模拟,研究结果表明,经地面钻孔抽采后,采空区两侧瓦斯浓度降低,高浓度瓦斯位置整体后移,但自燃氧化带宽度随之增加。随着抽采流量增加,瓦斯浓度降低,氧化带宽度增加;在靠近工作面及采空区深部位置布置钻孔进行联合抽采时,瓦斯浓度及自燃氧化带分布较为理想。采用多孔联合抽采方式时,在合理的布孔间距和抽采流量条件下,既可以降低采空区瓦斯浓度又能控制自燃氧化带宽度范围,能够有效解决采空区瓦斯涌出与自然发火问题。