“U+L”型通风工作面瓦斯抽采对采空区自燃危险区域影响研究

为了掌握"U+L"型通风工作面自燃危险区域分布情况,更好地协调工作面瓦斯抽采与防灭火工作,采用现场试验的方式对典型工作面进行试验研究。试验在工作面采空区回风侧每隔30 m设置1个束管取样口和1个测温装置,各测点随着工作面的推进,连续测试采空区气体成分及温度数据;通过调整瓦斯抽采方式,测试采空区自燃危险区域分布情况。结果表明:"U+L"型通风配合瓦斯抽采能很好地解决工作面瓦斯超限问题,但会造成严重的采空区漏风;通过取消不合理的瓦斯抽采手段,能够保证工作面瓦斯抽采满足安全生产要求的同时明显缩小采空区自燃危险区域,降低采空区自然发火危险。     

U型与J型通风采空区流场数值模拟研究

为了对比分析U型通风与J型通风采空区流场运移规律,建立了U型通风与J型通风采空区二维模型,用Fluent软件对其流场进行了模拟。结果表明:无论U型通风还是J型通风,沿采空区走向瓦斯浓度都逐渐增大,但U型通风采空区深部瓦斯浓度(高于80%)要远高于J型通风采空区深部瓦斯浓度(10%左右);J型通风条件下漏风风流携带瓦斯向采空区深部运移,工作面上隅角瓦斯浓度较低,仅为0.1%~0.2%,而U型通风部分漏风风流经采空区后又携带瓦斯进入工作面,上隅角瓦斯浓度达到1%~5%;J型通风相比U型通风能较好解决上隅角瓦斯积聚问题。     

U+L型通风工作面采空区自燃三带分布规律研究

突出矿井自燃煤层采用U+L型通风方式的采煤工作面,将会使采空区自燃三带重新分布,通过采用数学模型解算、取气分析等综合技术,可以准确地划分出采空区水平和垂直自燃三带的范围,指导工作面安全、科学地开展防灭火工作。     

U+L型通风条件下采空区煤自燃危险区域研究

U+L型工作面采空区漏风治理一直以来是矿井火灾防治的重要课题之一，为研究这一问题，采用绝热氧化升温试验、现场监测以及数值模拟的方法，在测定煤自燃极限特征参数的基础上，以陕西杭来湾煤矿实际为例对采空区“三带”区域分布规律进行研究，进而揭示采空区煤自燃特征及危险区域分布规律。研究发现：该采空区煤体自燃的下限氧浓度为12.9%|U+L型通风方式对于采空区“三带”区域划分有着较为严重的影响，进风侧采空区由于辅运巷漏风影响，会出现煤自燃“三带”范围的波动|数值模拟能够更加直观的体现煤自燃危险区域的分布特征。研究结果对于同类工作面的矿井火灾防治具有一定的指导和借鉴意义。     

“U+L”型通风条件下采场瓦斯分布规律研究

为了研究“U+L”型通风条件下采场瓦斯分布规律,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,理论分析了工作面瓦斯赋存规律和多孔介质瓦斯运移模型基本方程,然后,采用Fluent数值模拟软件,模拟了“U+L”型通风方式下采空区瓦斯浓度分布、工作面瓦斯分布规律以及采空区风流场分布规律。研究得出,该通风方式下,能够稀释和疏散采空区瓦斯,同时也增大了回风巷排瓦斯的负担,应增加其他相关瓦斯抽采措施,确保矿井的安全开采。     

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。     

回采工作面U+L型通风系统高效应用方案研究

为了使工作面U+L型通风系统能够高效应用,采用理论分析方法,从回风巷瓦斯浓度、采空区煤炭自燃、通风系统管理及经济合理性4个方面对工作面U+L型通风系统高效应用的判定方法进行了分析;构建了U+L型通风系统模拟模型,应用数值模拟方法对工作面供风量分别为1 000、2 000、3 000、4 000 m³/min条件下的联络巷至工作面距离与工作面上隅角瓦斯浓度的关系进行了分析,对联络巷处于不同位置时工作面供风量与氧化带宽度的关系进行了研究。研究结果表明:联络巷至工作面距离与工作面上隅角瓦斯浓度近似满足指数函数关系,且风量越低这种关系越明显;以1%作为上隅角瓦斯体积分数超限标准,当工作面供风量为1 000、2 000、3 000 m³/min时,联络巷间距分别不能大于11、34、50 m;当工作面供风量为4 000 m³/min时,无论联络巷处于何处上隅角瓦斯体积分数均不超限。工作面供风量与上隅角瓦斯体积分数近似满足负指数函数关系,且联络巷至工作面距离越大这种关系越明显;当联络巷间距为10、20、30、40、50 m时,工作面的...     

U+L形与双U形通风瓦斯分布数值模拟对比研究

通过对永红煤矿工作面U+L形通风和双U形通风的介绍,应用Fluent软件模拟了这2种通风的瓦斯分布。结果表明,双U形比U+L形风排瓦斯能力更强,上隅角瓦斯和尾巷浓度处于安全范围之内,且安全系数高;其具有更高的抗灾能力和安全性能,保证通风系统安全可靠运行。     

U+I型通风下采空区瓦斯运移规律的数值模拟

以采空区瓦斯渗流理论和瓦斯流动方程为基础,建立了采空区瓦斯运移规律的数学模型。基于数值模拟软件FLUENT,对采空区瓦斯运移与分布规律进行了数值模拟,获得了采空区在U型和U+I型通风方式下瓦斯运移与分布的特性规律。结果表明:采用U+I通风方式可以降低采空区向上隅角的集中漏风,有效地解决了U型通风方式上隅角瓦斯积聚问题。     

U型综采工作面采空区流场数值模拟

为得到U型综采工作面采空区的流场分布,根据11124工作面实际情况建立了采空区二维物理模型,利用FLUENT软件及自适应网格加密技术对所建模型进行数值模拟研究。模拟得到的工作面风速分布与实测数据基本吻合,从而验证了数值模拟结果的合理性。研究表明:工作面向采空区漏风主要发生0²0 m范围内,漏入采空区的风量在此区域内有部分返回工作面,而大部分漏风量在工作面倾向14020 m范围内,漏入采空区的风量在此区域内有部分返回工作面,而大部分漏风量在工作面倾向140¹60 m返回工作面;采空区风速等值线在倾向方向上并不对称;在采空区走向方向,漏风风速呈逐渐减小趋势。     

“Y”型通风采空区漏风场和瓦斯流场数值模拟

"Y"型通风方式能够较好地治理工作面上隅角和采空区瓦斯问题,但现场直接测定采空区漏风场和瓦斯流场很困难。通过建立二维解算模型,应用计算流体力学软件fluent对采空区漏风场和瓦斯浓度场分布进行了数值模拟研究,并对不同主副进风巷配风比进行了综合比较,得出配风比为5∶1时瓦斯治理效果最好。     

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。     

均压通风技术治理采空区CO涌出数值模拟

针对榆家梁煤矿42221工作面采空区CO向工作面大量涌出的问题,利用数值模拟方法研究风机-风窗联合调压技术改变工作面风路上的压力分布,以降低工作面两端压差,减小漏风,防治采空区CO涌出。依据通风动力学理论,分析了均压通风的原理,并应用流体力学软件Fluent对实施均压前后漏风量分布、静压和采空区CO浓度变化进行了数值模拟。实验结果表明在采用均压措施后工作面两端压差明显降低,进而使得采空区漏风量和工作面CO浓度显著减小,有效解决了采空区CO等有害气体向工作面涌出的问题。     

基于流场模拟的复采工作面采空区自燃危险区域预测

根据复采工作面采空区浮煤自燃特点分析,简化复采采空区渗流物理模型,建立渗流-扩散数学模型;通过现场采空区的气体数据观测分析,确定出边界条件,并对复采工作面采空区流场进行数值模拟,得出采空区内部渗流速度及氧气浓度分布;结合实验所得煤体自燃极限参数,判定采空区自燃危险区域,预测精度能够满足实际防灭火需要,可为复采过程浮煤自燃的防治提供指导。     

低瓦斯矿井自燃“三带”划分及模拟

通过划分采空区自燃"三带",可以确定出工作面对自燃防治有利的最低月推进度。目前采空区自燃"三带"的划分还没有形成统一的标准。根据棋盘井煤矿0912工作面实际情况,沿采空区布置了4个测点,测定出采空区气体各组分变化规律,确定了低瓦斯矿井工作面采空区自燃"三带"的划分新方法。并利用Fluent软件,对采空区自燃"三带"进行了数值模拟。结果表明:0912工作面采空区自燃"三带"的范围为:散热带<24 m,自燃带24～113 m,窒息带>113m。为了保证在最短的自然发火期内,能将采空区内遗煤甩到自燃"三带"的窒息带以内,工作面最低月推进度应≥68 m。     

基于FLUENT动网格的采空区氧气浓度场的数值模拟

为研究工作面回采条件下采空区氧气浓度场分布规律,建立了采空区3D几何模型及遗煤耗氧升温的控制方程组,利用FLUENT软件的动网格功能实现工作面回采,通过数值模拟手段进行研究。结果表明:按氧浓度划分采空区自燃"三带"时,自燃带随着工作面回采向前移动;回采速度一定时,自燃带宽度随时间变化很小,可近似认为保持不变,且进风巷侧自燃带宽度最大,倾向中央及回风巷侧自燃带宽度相差不大,自燃带近似呈"L"型。     

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。     

并列双U型通风方式采空区瓦斯贮藏与运移规律研究

为了揭示并列双U型通风工作面采空区瓦斯涌出规律并提出有效的瓦斯治理措施,以阳煤集团新景煤矿92116工作面为研究对象,综合考虑了工作面推进速度、进风巷风量、采空区遗煤厚度、回采区域煤可解吸瓦斯量、回采工作面煤壁瓦斯初始涌出速率等实测参数,建立了基于移动坐标系下的采空区瓦斯涌出数学物理模型,数值模拟结果与实测结果之间误差小于15%。结果表明:采空区首个横川巷道瓦斯浓度、回风巷瓦斯浓度、上隅角瓦斯浓度随工作面推进速度增大以朗格缪尔函数形式增长,随进风巷风量增大以指数函数形式减小。针对存在的采空区首个横川瓦斯超限难题,定量分析了采空区第二个横川埋管抽采瓦斯措施的治理效果。