走向高抽巷最优垂直高度数值模拟研究

文章针对工作面和上隅角瓦斯超限问题,提出利用高抽巷进行抽采的方法进行处理。为确定高抽巷的最佳合理垂距,在水平距离确定的条件下,采用Fluent进行数值模拟,分析了垂距为33m、36m、39、42m时,瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采纯量的变化,得出高抽巷高度为39m时,瓦斯抽采效果最好;上隅角瓦斯浓度随高抽巷垂距增加增大,但都在安全范围内,最终确定最优层位高度为38m。     

寺家庄矿综采工作面顶板走向高抽巷合理层位研究

阳煤集团寺家庄矿15106综采工作面瓦斯涌出量较大且具有突出危险性,针对该工作面上隅角瓦斯易超限的难题,基于工作面上覆岩层破坏的"O"型圈理论,提出了沿走向在顶板布置高抽巷进行瓦斯抽采的方法。为了探究高抽巷布置的最佳区域,首先应用理论计算及材料相似模拟的方法,得到采空区垮落带高度为0～20 m,裂隙带高度为20～60 m,弯曲下沉带高度为60 m以上;"O"型圈的导气裂隙圈在采动侧长为20 m;沿走向方向,开切眼侧破断角基本稳定在60°,回采侧破断角在43°～68°处波动,平均55°;当工作面推进距离与工作面长度相同时,沿倾向方向进风巷和回风巷破断角均为58°。应用Fluent软件分别模拟高抽巷与煤层顶板垂距为20、30、40 m,与回风巷内错距为30、40、50 m时的抽采效果,结果表明:高抽巷垂距为30 m、内错距40 m时,高抽巷内瓦斯体积分数最高,为21.2%,上隅角瓦斯体积分数最低,为0.54%。将试验所得方案应用于现场实践后,在回采初期,由于大裂隙尚未形成,上隅角瓦斯体积分数存在超限危险,随着工作面的推进,风排瓦斯量逐渐减小,高抽巷抽采瓦斯量逐渐升高;在进入正常抽采期后,上隅角瓦斯体积分数平均值约为0.6%,与模拟所得结果基本相符,该方案能够大幅缓解风排瓦斯的压力,有效解决上隅角瓦斯超限的问题。     

数值模拟研究确定高抽巷最佳位置

为了确定高抽巷抽采瓦斯的合理位置,通过构建19201工作面采空区瓦斯运移模型,借助FLUENT软件模拟分析高抽巷距回风巷不同平距、煤层顶板不同垂高条件下的瓦斯抽放效果,结果表明:在垂距为40 m的层位下,高抽巷距回风巷水平距离为30 m时,其所能抽采的瓦斯浓度最大,工作面上隅角瓦斯浓度为0.48%;在水平距为30 m的基准条件下,当高抽巷距离采空区底板垂直高度为40 m时,高抽巷抽采瓦斯浓度最大,抽采瓦斯纯量最高。从而确定了高抽巷的最佳位置为距离回风巷水平距离30 m,距离采空区顶板垂直距离40 m。     

卸压瓦斯运移区“孔-巷”协同抽采布置参数优化及高效抽采

高突矿井瓦斯抽采是治理工作面隅角瓦斯超限的重要手段,各抽采方式布置层位不同,其抽采效果存在明显差异,研究协同抽采各抽采方式的最优布置层位具有重要意义。为提高高抽巷抽采效率实现瓦斯精准抽采,基于“椭抛带”理论,运用Fluent数值模拟软件对协同抽采各抽采方式的布置层位进行模拟研究,分析各布置条件下工作面隅角瓦斯浓度,确定最优布置层位。模拟结果表明协同抽采中各抽采方式布置层位为：高抽巷最优平距25 m,最优垂距30 m,定向长钻孔最优平距在10～20 m,最优垂距在11～21 m。通过对单一抽采与协同抽采进行对比分析,协同抽采中回风侧快速提升区跨度明显增大,使得回风侧经上隅角涌入工作面的瓦斯强度降低,隅角瓦斯得到进一步控制。协同抽采较好解决了工作面回风侧风流引起的相对负压造成上隅角瓦斯大量聚集的问题,隅角涡流所引起的瓦斯聚集现象在长钻孔抽采下逐步消失。优化后的布置参数进行现场应用后,试验工作面在生产期间高抽巷平均抽采纯量为64.79 m³/min,占瓦斯涌出量的79.91%,定向长钻孔平均抽采纯量为9.68 m³/min,减小了风排瓦斯的压力,上...     

高瓦斯煤层群“煤与瓦斯共采”技术研究

为了解决沙曲矿近距离高瓦斯煤层群开采过程中综采面上隅角和回风流中浓度超限这一难题,结合从德国引进的千米定向钻机设备,提出了高抽钻孔纽和顶板裂隙钻孔组联合抽采瓦斯技术,构建了沙曲矿"煤与瓦斯共采"技术体系.本文在项板千米钻孔抽采技术原理分析的基础上,采用UDEC4.0数值模拟软件计算得出采空区冒落带和裂隙带高度为9 m和30 m,采动裂隙"0"形圈的范围为距工作面顶板垂高10～25 m,距采空区两侧水平距离为10～35 m.研究表明,顶板千米大直径钻孔抽采技术治理瓦斯效果明显,上隅角瓦斯体积分数稳定在0.8%以下,且钻孔抽采瓦斯体积分数达55%以上,抽采量达50 m3/min以上,实现煤与瓦斯安全高效共采.     

高瓦斯综采工作面顶板走向高抽巷布置研究

为解决高瓦斯综采工作面瓦斯超限问题,针对赵庄煤矿1307工作面实际地质条件和开采技术水平,提出在工作面顶板布置走向高抽巷抽采瓦斯。为合理布置高抽巷,通过修正经验公式进行理论计算,利用FLAC~(3D)模拟顶板覆岩运动,结合钻孔流量法现场观测得出垮落带最大高度为25.15 m,裂隙带最大高度为75 m,并确定高抽巷与煤层顶板垂距为30 m。通过对回风巷和高抽巷进行巷道应力分析,并考虑岩层垮落角的影响,选取高抽巷与回风巷水平错距为25 m。工程实践证明:高抽巷在抽采期间,抽采瓦斯纯量和浓度都保持在较高值,其大小波动受到工作面周期来压和地质条件影响;工作面回采期间,上隅角和回风巷瓦斯浓度都保持在较低值,避免了瓦斯超限问题。     

高抽巷瓦斯抽采治理上隅角瓦斯的研究与应用

通过在采煤工作面使用高抽巷抽放采空区瓦斯,有效降低采煤工作面上隅角和回风流的瓦斯浓度,有效地改善了工作面的安全生产水平。通过对高抽巷的巷道布置、抽放效果和影响因素的研究与分析,总结出了高抽巷垂距和平距,减小采空区、高抽巷漏风,控制好高抽巷的抽放量等因素是影响高抽巷瓦斯治理效果的主要因素,为其他矿井高抽巷抽采治理上隅角瓦斯提供了参考。     

高瓦斯综采工作面定向钻孔代替尾巷抽采瓦斯技术

针对高瓦斯综采工作面U型通风条件下上隅角瓦斯超限问题,分析了定向钻孔代替尾巷抽采卸压瓦斯的必要性及可行性,阐述了卸压瓦斯抽采原理;利用物理相似模拟及理论分析,分析了采动覆岩裂隙演化规律,确定了定向钻孔参数,并进行现场工程应用。结果表明:随着工作面推进,试验工作面采动覆岩形成不规则冒落带、规则冒落带、裂隙带、弯曲下沉带,其中规则冒落带高度为17.9 m(采高的4.48倍),裂隙带高度为60.36 m(采高的15.09倍);定向钻孔与回风巷平距为8～20 m,与煤层顶板垂距平均18.5 m;利用定向钻机施工钻孔偏移量较小,定位准确,瓦斯抽采纯量平均6.37 m~3/min,占瓦斯涌出量的8.59%,实现了定向钻孔代替尾巷治理瓦斯效果,保证了工作面安全回采。     

1905S工作面上隅角瓦斯综合治理技术研究及应用

为解决福城煤矿1905S工作面上隅角瓦斯超限问题,通过分源预测法进行工作面瓦斯涌出量预测,采用高位裂隙钻孔抽采、高抽巷抽采与上隅角插管抽采相结合的方法来进行瓦斯治理。结果表明:高位钻孔最佳抽采位置为距离煤层顶板上方15~30 m,终孔位置内错工作面回风巷20~30 m;工作面上隅角瓦斯浓度日平均值降到0.3%~0.45%,工作面回风流瓦斯浓度降到0.08%~0.28%。     

高河能源高瓦斯综放工作面上隅角瓦斯治理研究

为解决深部高瓦斯综放工作面瓦斯超限难题,针对高河矿W1309综放面实际地质条件和开采技术水平,通过分析该工作面双U型通风系统存在的问题,并结合工作面Y型通风的优势,提出"Y+高抽巷"的工作面瓦斯防控模式。为充分发挥Y型通风配合走向高抽巷的优点,确定高抽巷的最佳位置,运用Fluent软件对高抽巷不同垂距、不同平距下工作面及采空区瓦斯分布规律进行模拟和分析。结果表明:在Y型通风主副进风巷的配风比为2.09∶1的情况下,随着采空区向深部延展,瓦斯浓度逐渐提高,在距离工作面约100m处趋于稳定。当高抽巷布置于煤层底板之上30m,与回风顺槽平距为25m的裂隙带中,瓦斯抽采效果最好,抽采纯量达到18.52m~3/min,抽采浓度最高,可达8.11%,且上隅角瓦斯浓度最低为0.61%。通过现场监测记录数据,得出现场数据与模拟值基本吻合,验证了数值模拟结果的可靠性,为工作面瓦斯防控体系的升级提供了理论指导。