泄排巷对采空区瓦斯分布影响的数值模拟

为了考察泄排巷对采空区瓦斯分布的影响,运用滤流理论建立了采空区瓦斯运移数学模型,模拟研究了无瓦斯泄排巷、有1条泄排巷和2条泄排巷,以及泄排巷位置发生变化时采场瓦斯分布特性。结果表明,泄排巷数目和位置对采空区瓦斯分布有重要影响,其作用相当于漏风汇,能分流采空区瓦斯,从而降低工作面上隅角、回风流及采空区瓦斯浓度,并且泄排巷离回风巷越近,分流瓦斯的效果越好。泄排巷对采空区瓦斯分布的影响上层比下层更大。     

采空区石门负压对氧气浓度场影响的动态演变过程研究

为了研究采空区石门负压对采空区氧气场影响的动态演变过程,采用数值模拟方法构建了某矿综采工作面CFD模型并进行二次开发,模拟了瓦斯抽放石门位于采空区不同位置时采空区的氧气场分布。模拟结果表明:当瓦斯抽放石门位于煤自燃"三带"不同位置时,石门负压对采空区氧气浓度场具有不同影响,其中,石门位于散热带和自燃带范围时,石门负压会不同程度减小自燃带宽度,有效缓解采空区防治煤自燃压力;石门位于窒息带范围时,能缩小回风巷一侧自燃带范围,但由于石门负压导致采空区内部负压过高,工作面向采空区内漏风增加,使运输巷一侧自燃带范围急剧扩张,不利于运输巷一侧采空区防灭火工作。最后,将现场实测数据和模拟结果进行对比,证明了模拟结果的正确性。     

黄岩汇矿综放面采空区三维抽采条件下氧浓度数值模拟研究

以黄岩汇煤矿15109工作面为研究背景,从高瓦斯矿井抽放条件下综放采空区浮煤自燃的特点出发,对其采空区在高抽巷及瓦斯排放专用巷同时运行条件下的氧浓度分布进行数值模拟研究。通过实验模拟测定煤层自然发火相关特性参数,利用相关学科知识,建立综放采空区在高抽巷及瓦斯排放专用巷同时运行条件下气体渗流预测模型,对其进行数值模拟计算;通过改变高抽巷抽采负压来研究其对采空区"三带"的影响。     

浅埋深开采抽放对采空区自燃“三带”影响研究

以神东矿区布尔台煤矿22104综采工作面为例,理论分析了瓦斯抽放对采空区自燃"三带"的影响因素,通过对瓦斯抽放条件下的采空区自燃"三带"范围进行现场实测,并利用数值模拟研究采空区有无瓦斯抽放时的采空区氧浓度场分布规律,对比分析采空区有无瓦斯抽放时的采空区自燃"三带"范围,掌握瓦斯抽放时对采空区自燃"三带"分布范围的影响规律,进而用于指导工作面的防灭火技术     

煤矿采空区瓦斯治理技术研究

为了解决采空区瓦斯积聚问题,分析了瓦斯尾巷、瓦斯抽放管和瓦斯高抽巷3种方法,将理论分析和数值模拟相结合,研究不同瓦斯抽放情况下采空区内瓦斯分布情况和风流运移规律。研究得出:采空区漏风位置主要集中在进风巷附近,在瓦斯抽放设计时,需要在进风巷侧设置挡风墙;当进行采取瓦斯尾巷、瓦斯抽放管和瓦斯高抽巷抽放瓦斯时,抽放口越靠近采空区,造成采空区的漏风量以及漏风速度越大,致使采空区遗煤发生氧化的范围越大,增大了采空区自然发火的危险性,因此需要注意进风侧以及瓦斯抽放口位置处自然发火的危险。研究对降低上隅角瓦斯浓度以及采空区自然发火灾害提供了借鉴。     

高瓦斯易自燃煤层高抽巷瓦斯抽采与浮煤自燃耦合研究

运用FLUENT数值模拟方法对采空区三维耦合场进行研究,简要概括FLUENT流体数值模拟软件基本理论,通过对FLUENT进行自行编程,利用开发模型对杉木树煤矿N3062工作面采空区三位耦合场进行模拟分析,得到漏风流场分布规律。通过理论分析,确定散热带与自燃带分界线处氧浓度降低值,进而准确判定高瓦斯易自燃煤层采空区"自燃带"范围,并通过预先铺设在采空区中的光纤测温系统进一步判定采空区"自燃带"范围。利用实测采空区"自燃带"范围验证数值模拟采空区流场分布准确性,进一步对不同高抽负压条件下采空区自燃带宽度进行模拟,并结合现场实测不同高抽负压条件下回风巷瓦斯浓度及瓦斯抽采率的变化,确定最佳高抽负压范围。最后,采空区三维耦合场数值模拟结果也表明自燃"三带"呈现立体分布,在紧邻支架后部上方位置存在一个自燃发火危险区域。     

采空区自燃“三带”变化规律研究

为防止温庄村煤矿采空区煤自燃,确定煤自燃发生的区域,利用气相色谱仪对采空区气样进行分析,确定采空区自燃"三带"的最大范围,并根据统计学原理计算出自燃"三带"的最小范围,在一定的假设条件下结合通风阻力方程推导出该矿采空区自燃"三带"范围变化的公式。结果表明:带有瓦斯排放巷及沿空留巷的采空区自燃"三带"不仅随工作面的推进不断前移,而且在其前移过程中,自燃"三带"的范围随着联络巷的接替使用产生由小变大,然后突然变小再逐渐变大的循环的、有规律的变化。     

高瓦斯矿井极近距离煤层开采复合采空区自然发火综合防治技术

以高瓦斯煤矿极近距离煤层群开采为背景,采用理论分析、数值模拟和现场应用对极近距离煤层群复合采空区瓦斯抽采对采空区气体运移及立体"三带"分布的影响进行研究。研究结果表明:地面钻孔瓦斯抽采对采空区氧化带范围影响很大,地面钻孔抽采量越大,氧化带范围越大。选择合适的瓦斯抽采量,既能实现瓦斯治理效果,又能减少采空区漏风,减小"氧化带"范围。     

高瓦斯易自燃煤层采空区抽采瓦斯方法对比分析

为了研究高瓦斯易自燃煤层采空区瓦斯与火灾复合灾害共存的情况下抽采瓦斯对采空区遗煤自然发火的影响,以彬长矿区文家坡煤矿高瓦斯易自燃的首采4101工作面为研究对象,利用ANSYS三维可视化数值模拟软件,建立了采空区漏风流场的数值模型,定量对比研究了高位钻孔抽采、邻近巷抽采和埋管抽采3种不同抽采瓦斯方法下采空区瓦斯浓度分布、采空区漏风流场以及采空区"三带"宽度范围变化的差异性。研究结果表明:采用高位钻孔抽采方法时采空区漏风流场和自燃带宽度范围在采空区深部30 m范围内的影响和变化都相对较小,能够有效的减少采空区瓦斯与火灾复合灾害的发生,从而对工作面的安全高效回采提供保障。     

留巷段漏风对采空区瓦斯运移规律影响的数值模拟研究

为了描述留巷段漏风对采空区瓦斯运移规律的影响,运用UDEC离散元模拟分析了采空区碎胀系数分布特征,并以CFD理论建立数值模型,采用Fluent数值模拟软件对留巷段存在漏风情况下的采空区瓦斯运移规律进行了模拟分析,并对比分析了漏风对氧化自燃带分布范围的影响。研究表明:留巷段漏风的存在加大了工作面漏风强度,加快了采空区瓦斯向深部及倾斜方向运移速度,扩大了采空区氧化自燃带宽度,增加了采空区遗煤自燃可能性。     

封闭火区注惰下瓦斯气体分布规律的探讨

为研究煤矿封闭火区注入惰气抑制火灾情形下火区瓦斯气体分布规律,利用CFD流体软件Fluent建立数学模型并进行数值模拟;在试验巷道中进行了不同流量惰气注入试验,建立了相关的数学模型并对N₂和CO₂不同情形的安全、有效的注入速度进行了计算。结果表明,注惰速度对火区瓦斯分布影响较大,是诱发注惰过程中次生瓦斯事故的主要因素之一;注惰速度较小时,惰气和瓦斯混合缓慢,封闭火区巷道前方易形成危险性瓦斯气体层;注惰速度较大时,惰气和瓦斯迅速混合而起到稀释和惰化作用,紊流作用明显,整个巷道内瓦斯浓度均处于安全范围内。     

钻孔测温定位技术在井下火源位置探测中的应用

袁堂井901采区⑤分层为3#煤层最底开采分层,由于④分层带采煤柱5 m形成的煤体破碎带,导致⑤分层轨道巷煤柱侧340#棚～360#棚出现高温、高浓度标志性气体、煤焦油味等矿井煤层自燃征兆。在分析破碎煤体空间分布、浮煤厚度以及漏风状况基础上,采取钻孔注水控制火灾进一步扩展,采用气体分析了解火灾状态,采用钻孔测温定位技术准确确定火源位置,然后通过钻孔注复合高分子材料将煤层自燃火灾彻底消除,从而保障了煤矿的安全生产。     

万年矿巷道围岩松动圈的检测与支护优化探讨

为了获得万年矿回采巷道围岩松动圈参数,现场采用多点应力法测试巷道围岩松动圈。通过对万年矿13278回采巷道矿压的动态监测,分析巷道围岩内部应力动态变化规律,得到了巷道围岩松动圈的分布情况,进而对万年矿回采巷道的优化支护提供理论依据     

煤层预抽后残余瓦斯含量分布影响控因研究

针对煤层预抽影响因素多、无法准确预测残余瓦斯含量分布的难题,基于煤岩体力学理论分析残余瓦斯含量分布的影响因素,并以平庆煤矿117802回采工作面为研究对象,对不同因素影响下的残余瓦斯含量分布规律和控制机理进行研究。结果表明：117802回采工作面残余瓦斯含量呈离散型和高含量集中分布,主要受控于采掘活动与地质构造的复合应力作用和预抽时间|残余瓦斯含量呈现明显的复合应力作用区域特征,由集中应力往卸压作用区域规律性递减,依次为窄煤柱集中应力、宽煤柱集中应力、采空区—煤柱区—断层带共同影响、采空区卸压和采空区—断层带共同卸压|残余瓦斯含量与预抽时间呈现负相关关系,预抽2～6月后平均值大于8m3/t,预抽7～10月后平均值均小于8m3/t。     

巨高巷道巷帮稳定机理及支护技术

以山西某矿5203轨道巷的巨高巷道为研究对象,采用对比分析方法,描述了巨高巷道巷帮水平位移和下沉特征及塑性区的分布特征。通过分析巷帮片帮力学模型、巷帮锚固墙的对深部围岩约束原理、巨高巷道金属支架腿部易产生压杆失稳等,最终采用高强锚杆、带、网、索支护方式加固巷帮并确定了合理支护参数。实践结果表明,巨高巷道巷帮稳定原理适用于巨高巷道巷帮支护。     

软弱岩层巷道围岩控制的数值模拟分析研究

大倾角"三软"破碎带内巷道围岩失稳问题是矿山开采所面临的主要问题之一。以青海某金矿的软弱围岩巷道为背景进行有限元模拟,发现大倾角破碎带巷道开挖后应力重新分布,且应力变化范围较大,其中拱腰和低边墙出现应力集中,发生拉应力破坏。通过对应力集中区进行锚杆支护,有效地控制了围岩变形。     

开采薄煤层采空区瓦斯分布规律数值模拟研究

以数值软件Fluent6.23为研究手段,以峰峰矿区黄沙矿2 上 薄煤层开采为工程背景,对其采空区内瓦斯运移与分布规律进行了数值模拟研究,获得了采空区瓦斯运移与分布的特性规律。结果表明：采空区各分区内瓦斯运移与分布特性受工作面通风系统影响呈随分区孔隙率增加而增加的趋势,重新压实区几乎不受其影响;瓦斯运移速度随着孔隙率的增大呈增大趋势,计算收敛后模型内的重新压实区内几乎无瓦斯运移发生;采空区内瓦斯浓度分布分区明显,随分区孔隙率增加而呈减小趋势,且减小率呈非线性;采空区内高瓦斯浓度区位于回风巷侧的采动影响区后部和重新压实区内。     

基于移动参考框架的矿内运输工具活塞风数值模拟

提出了采用基于移动参考框架的k-ε湍流模型对矿内运输巷道内的气流组织进行数值模拟．通过计算流体力学（CFD）应用软件Gambit和Fluent等,模拟矿内运输工具运动方向与风流方向一致情况下的巷道内空气流场的空间矢量分布情况．数值模拟结果表明：巷道内风流组织形式复杂,各个区域流速差别较大,与各参数选择有密切关系．