基于CFD数值模拟的顶板走向长钻孔 瓦斯抽采效果及参数优化

为了提高龙泉矿4301综放工作面顶板走向长钻孔的瓦斯抽采效果,采用Fluent数值模拟软件研究长钻孔抽采前后采空区瓦斯分布特征,通过对比分析钻孔终孔于不同层位下钻孔的瓦斯抽采效果,确定了顶板长钻孔布置的基本原则和最佳布置层位,并以此对钻孔间距和钻孔数量进行优化设计,现场验证结果表明:随着钻孔间距的增大,钻孔抽采瓦斯纯流量先增加后减少,上隅角瓦斯浓度呈现"高—低—高"的变化趋势,且在钻孔间距为10 m时抽采瓦斯纯流量达到15.72 m~3/min,上隅角瓦斯浓度基本在0.54%左右;随着钻孔数量的增加,上隅角瓦斯浓度逐渐降低且降速逐渐减小,抽采瓦斯纯流量逐渐增加但增速减小。综合考虑瓦斯抽采效果及钻孔工程量,优化确定钻孔终孔垂直高度为25 m,钻孔数量为5个,钻孔间距为10 m,此条件下瓦斯抽采效果较佳。     

综采面采空区大孔径瓦斯抽采技术应用

为解决南凹寺煤业有限公司30401工作面采空区及回风隅角瓦斯浓度超限问题,决定采用大孔径瓦斯抽采技术;方案设计中钻孔间距为10 m,孔深35 m,共施工37个钻孔;应用表明,大孔径瓦斯抽采技术能够将采空区瓦斯及时抽出,工作面上隅角瓦斯浓度大幅降低,实测最低0.25％,最高不超过0.6％;工作面采空区和回风隅角瓦斯超限难题得到解决.     

基于COMSOL的顶板定向长钻孔布置参数研究

为了研究顶板定向长钻孔的布孔参数，以东庞矿21215工作面为工程背景，通过利用COMSOL数值模拟软件，建立了5种不同布置方式下顶板长钻孔的瓦斯抽采模型，根据模拟结果确定了“法向间距2 m、水平间距3 m”的钻孔布置方式。根据21215工作面裂隙带高度设计了钻孔的布置参数，同时利用钻孔水平位置理论确定公式验证了布孔参数的可行性。现场应用结果表明，工作面回采过程中顶板定向长钻孔抽采存在稳定阶段和衰减阶段，在衰减阶段钻孔抽采效果降低、上隅角瓦斯浓度提高，分析其原因是由于钻孔高度降低，钻孔完整性遭到破坏导致的。从整体来看，在回采期间上隅角瓦斯浓度为0.3%～0.4%,处于较低水平，说明顶板定向钻孔抽采效果较好，采用该布置方式有效解决了上隅角瓦斯浓度超限的问题。     

马兰矿10706工作面采空区瓦斯治理

针对马兰矿10706工作面上隅角瓦斯浓度高、经常出现瓦斯超限现象,提出采用大直径钻孔抽采采空区瓦斯,通过数值模拟得出大直径钻孔钻孔间距为30 m时,抽采效果较好。现场应用表明:抽采技术实施后,工作面、回风巷及上隅角区域的瓦斯浓度均处于合理范围内,抽采效果良好,为工作面的安全回采提供了保障。     

大直径钻孔“以孔代巷”上隅角瓦斯治理参数优化及应用

为解决回采工作面上隅角瓦斯超限问题,提出大直径钻孔"以孔代巷"上隅角瓦斯抽采技术,应用数值模拟方法,对大直径钻孔参数进行了优化,确定了最优孔径、孔距和终孔位置。大直径钻孔"以孔代巷"上隅角瓦斯抽采技术在西曲矿18401工作面现场应用效果表明:大直径钻孔间距为5 m、孔径为350mm及钻孔终孔位置至顶板距离为0.3m时,上隅角瓦斯浓度降至最低,抽采效果最佳;与施工高抽巷抽采进行瓦斯抽采相比,大直径钻孔"以孔代巷"上隅角瓦斯抽采技术施工难度低速度快,成本降低85.79%;工作面回采过程中,上隅角瓦斯浓度均保持在0.2%以下,有效解决了采煤工作面上隅角瓦斯易于集聚的难题,保障了工作面的安全生产。     

水压预裂工作面瓦斯抽采高位钻孔参数优化及与应用

为降低高瓦斯坚硬顶板倾斜近距离多煤层U型通风工作面上隅角瓦斯浓度,提高瓦斯抽采效率,本文以新疆东沟煤矿低渗透性、高瓦斯煤层143综采工作面高位钻孔为研究对象,在理论上分析水压预裂对瓦斯抽采效果影响的基础上,实施了上隅角悬顶水压预裂试验,总结了工作面瓦斯变化特征与控制措施,分析顶板垮落裂隙带瓦斯运移积聚的主要区域,并根据钻孔有效长度及利用率、钻场合理间距、钻孔数量、布置层位、压茬间距和倾向、控制范围等参数的理论计算结果,结合覆岩裂隙发育规律,优化高位钻孔的布置层位、终孔位置、终孔间距和钻孔数等抽采工艺参数。现场实践表明：抽采工艺参数优化后,钻场位置在回风巷底板高度的基础上提高1 m左右、终孔高度控制在15～25 m、终孔距回风顺槽1～41 m、终孔间距为8 m且钻孔数为6时,高位钻孔抽采效率和能力显著提高,上隅角瓦斯浓度降低至0.1%～0.3%范围内,治理效果较好。     

腾晖矿大孔径钻孔瓦斯抽采技术研究及应用

针对大孔径钻孔瓦斯抽采技术在回采工作面采用"U"形通风系统的高瓦斯矿井中的应用,以腾晖矿2-105工作面为试验区,对大孔径钻孔瓦斯抽采技术合理布置间距进行研究与应用。首先模拟钻孔在不同位置下的采空区与上隅角瓦斯浓度运移情况,确定大孔径钻孔合理布置间距;其次根据研究结果制定钻孔实施方案并施工;最后对现场应用与模拟结果进行对比,验证模拟确定的布置间距能保证上隅角瓦斯浓度一直被控制在0.8%以下,彻底解决了回采工作面瓦斯涌出量大和上隅角瓦斯超限的问题。     

超大孔径钻孔在综采工作面上隅角瓦斯治理中应用分析

为降低综采工作面回风上隅角位置瓦斯浓度及瓦斯治理成本,提出采用超大孔径钻孔对上隅角瓦斯进行治理。采用理论分析及现场实测的方式确定超大孔径钻孔间距在20 m时瓦斯治理效果较为显著,同时详细设计了超大孔径钻孔布置参数。现场应用后,上隅角瓦斯浓度均在0.6%以内,为采面高效生产创造了良好条件。     

高瓦斯矿井回采工作面瓦斯综合抽采技术实践

为了解决高瓦斯矿井工作面瓦斯涌出量大、瓦斯浓度高,制约工作面安全生产的问题,以亨元煤业为背景,结合矿井开采及瓦斯地质条件,确定了本煤层顺层钻孔抽采、穿层钻孔抽采邻近层和覆岩裂隙带瓦斯、以及对上隅角布置抽采管路进行抽采的综合治理方法。试验表明,工作面开采期间瓦斯涌出正常,上隅角瓦斯浓度保持在0.56%以下,实现了工作面安全高效开采。     

高位钻孔终孔间距与钻孔个数对抽采量的影响分析

利用Fluent数值模拟软件对王庄矿8101工作面高位钻孔抽采时的不同终孔间距与钻孔个数时的抽采纯量、上隅角瓦斯浓度进行数值模拟,并对不同终孔间距与不同钻孔个数时的抽采纯量、上隅角瓦斯浓度进行分析。分析结果表明:随着终孔间距的增加,抽采纯量呈现先增加后减小的趋势,并确定2个钻孔时终孔间距为6 m时的抽采纯量最大,上隅角瓦斯浓度呈现先减小后增加的趋势;随着钻孔个数的增加,抽采纯量逐渐增加,但抽采纯量的增加量逐渐减小,上隅角瓦斯浓度逐渐减小,但上隅角瓦斯浓度的减少量逐渐减小。