掘进工作面动态瓦斯压力分布及涌出规律

利用有限差分法对移动掘进工作面巷道周围瓦斯压力分布以及瓦斯涌出规律进行了数值模拟.结果表明：当工作面以一定的速度向前掘进时，巷道周围瓦斯压力分布呈子弹头形状向前移动，掘进巷道周边煤层瓦斯压力随煤壁暴露时间的增长逐渐降低,工作面瓦斯涌出量呈锯齿状周期增加.当掘进工作面以一定速度向前掘进时，每一循环内瓦斯涌出变化量基本相同，每一循环内从工作面迎头煤层内涌出的瓦斯量基本相同.     

基于固气耦合模型的煤巷掘进煤壁瓦斯动态涌出规律

为掌握煤巷掘进煤壁瓦斯涌出量的动态变化规律,在传统二维煤巷瓦斯涌出量计算方法中引入固气耦合模型,提出基于固气耦合及巷道断面瓦斯涌出量时间积分的煤壁瓦斯涌出计算方法,并通过现场实测瓦斯涌出量验证了计算结果的准确性。研究结果表明:煤巷掘进速度恒定,煤壁瓦斯涌出量随掘进距离逐渐增大,增幅不断减小,符合指数衰减多项式的变化规律;间断式掘进循环的煤壁瓦斯涌出量呈锯齿状增加,总体涌出趋势与恒速掘进相同;随时间增加,不同掘进循环瓦斯涌出总量差异趋于稳定,长时间掘进,掘进循环内瓦斯涌出量波动对瓦斯涌出总量的影响可忽略;瓦斯压力对煤巷煤壁瓦斯涌出具有较大影响,瓦斯压力越大,煤壁瓦斯涌出量随掘进距离的增幅越大,且存在瓦斯压力临界值,当巷道煤层瓦斯压力超过该值后,巷道瓦斯浓度可能超限。根据项目背景的工程条件,计算得到该煤巷掘进的临界瓦斯压力。     

掘进工作面煤层渗透率变化对瓦斯涌出量的影响分析

利用有限差分法对掘进工作面巷道周围瓦斯压力梯度的分布进行了数值模拟,通过考察和对比在渗透率恒定不变和考虑巷道周围一定范围内围岩应力发生变化而引起渗透率变化时煤层巷道瓦斯涌出量的变化和分布,得出结论:在煤壁暴露初期,由于工作面掘进引起渗透率的变化对巷道瓦斯涌出量影响较大,随着暴露时间增长影响越来越小。但是由于瓦斯涌出量的大小与煤壁处渗透率成正比,所以在计算掘进巷道瓦斯涌出量时,必须考虑渗透率为变量对瓦斯涌出量大小的影响。     

移动坐标下采面煤壁瓦斯涌出模型及无因次分析

为研究采煤工作面煤壁瓦斯涌出规律,结合工作面不断推进的特点,建立了移动坐标下采面煤壁瓦斯涌出数学模型,研究了该模型的无因次形式,运用Visual Basic语言编制了数值解算软件。通过数值解算得出了采面煤壁无因次瓦斯压力、含量的分布规律及无因次瓦斯比流量的变化规律,分析了瓦斯无因次曲线的实际应用,为现场工程技术人员提供一种快速确定采面煤壁瓦斯涌出参数的实用方法。     

双巷掘进工作面中间煤柱瓦斯流动理论分析

为了加强双巷掘进工作面的通风管理,分析了双巷掘进工作面中间煤柱瓦斯流动特点并建立了有限流场瓦斯流动的理论方程,根据边界条件和初始条件并运用数学物理方法求出理论方程的解析解,得出了描述中间煤柱瓦斯压力分布的计算公式,推导出计算中间煤柱煤壁单位面积瓦斯涌出量的公式,并利用端氏煤矿实测数据对公式进行了计算.结果表明:煤壁瓦斯涌出量的大小取决于煤层原始瓦斯压力、煤层透气性系数、煤层瓦斯含量系数和煤壁暴露时间;采用瓦斯涌出量计算公式算出的中间煤柱煤壁瓦斯涌出量符合现场的瓦斯涌出特征,其计算值与现场实测值的相对误差小于10%.     

采动影响下掘进巷道煤壁瓦斯涌出规律研究

利用有限体积法对薄及中厚煤层中掘进煤巷煤壁瓦斯涌出规律进行了数值模拟,研究了掘进巷道煤壁煤体应力重新分布过程中煤体渗透率动态变化对煤壁煤体瓦斯压力分布和巷道瓦斯涌出状况的影响,研究结果表明,煤巷煤壁内煤体渗透率决定着煤体瓦斯压力分布与煤壁瓦斯涌出速率,研究掘进巷道煤壁暴露之后全过程瓦斯涌出速率时应当考虑煤体渗透率的动态变化过程。     

掘锚一体化巷道瓦斯治理技术研究

为了有效防止巷道掘进期间瓦斯的大量集聚或者涌出,确保矿井安全开采,分析了瓦斯涌出的影响因素,采用COSMOL Multiphysics数值模拟软件,对不同掘进速度下巷道瓦斯流动规律进行了模拟分析。研究得出,掘进速度对于巷道周围瓦斯压力的分布有影响,掘进巷道沿巷道走向、巷帮方向时,瓦斯衰减范围随着掘进速度增大而减小;巷道掘进速度越快,煤层瓦斯梯度越小,靠近煤壁处,瓦斯的流动速度也越慢。该研究为有效防止巷道掘进过程中可能发生的瓦斯事故提供了理论基础。     

阿刀亥煤矿炮掘巷道瓦斯涌出规律的实测

通过对阿刀亥煤矿1203炮掘巷道的实测分析,找出了1203炮掘工作面煤壁和采落煤的瓦斯涌出规律,根据煤层赋存的一些基本参数和实测数据,建立了煤壁、落煤瓦斯涌出数学模型。并给出了炮掘落煤涌出高峰期的最大瓦斯浓度、煤壁瓦斯涌出枯竭极限时间、掘进巷道煤壁最大瓦斯涌出量以及掘进巷道煤壁达到最大瓦斯涌出量时巷道长度的计算方法。     

利用掘进工作面瓦斯涌出相对渗透性特征预测煤与瓦斯突出的方法研究

利用掘进工作面煤壁渗透瓦斯涌出量占掘进工作面整体瓦斯涌出量的比例及其变化情况,反映工作面煤体相对渗透性的发展状态及发展趋势,并建立了掘进工作面煤壁渗透瓦斯涌出能力的计算模型。通过某矿突出煤层3条典型的掘进巷道发生喷孔与不喷孔现象时煤壁相对渗透性的差异,证明了利用煤壁相对渗透性变化情况反映突出危险的实用性,为利用瓦斯涌出动态特征连续预测工作面突出危险性寻找到新的技术方法。     

连采巷道瓦斯涌出规律研究及应用

针对寺河煤矿东井区23071巷和33112巷连采机掘进工作面的瓦斯涌出规律,采用分源法进行了研究。结果表明,掘进面瓦斯涌出量随着掘进进尺的增加而增大,煤壁瓦斯涌出所占工作面瓦斯涌出的比例也是逐渐增加的。从统计数据可知,连采机掘进工作面的瓦斯涌出总量中,落煤瓦斯涌出占16.2%~34.5%,煤壁瓦斯涌出占65.5%~83.8%,为西井区和东井区接替盘区巷道掘进时的瓦斯治理提供了理论依据。     

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。     

基于瓦斯地质的长距离综掘面瓦斯涌出预测

针对快速综掘工作面瓦斯易超限问题,通过分析党家河煤矿瓦斯地质规律及对106辅运巷瓦斯涌出量数据统计,得出长距离综掘工作面瓦斯涌出规律。通过理论公式计算煤壁瓦斯和落煤瓦斯涌出量与综掘面实际统计瓦斯涌出量对比,得出适合综掘面实际情况的瓦斯涌出量预测经验公式。     

突出矿井掘进工作面瓦斯渗流模型及数值模拟

为了掌握挂耳钻场抽采影响下掘进巷道瓦斯涌出情况,指导矿井的巷道掘进工作,建立了综合考虑解吸、渗流、扩散、Klinkenberg效应的瓦斯运移数学模型,利用数值模拟软件对挂耳钻场瓦斯流动规律进行了数值分析。结果表明,随着抽采时间的增加,钻孔影响范围逐渐增大,钻场周围煤体瓦斯压力的变化与钻孔间距有直接关系,采用挂耳钻场的瓦斯抽采方式能够有效降低巷道暴露煤壁的瓦斯涌出量。     

综掘巷道瓦斯涌出规律研究

通过测定煤壁的瓦斯涌出强度和落煤的瓦斯解吸强度,建立煤壁和落煤的瓦斯涌出强度经验公式和瓦斯涌出量预测公式,从而建立综掘巷道的瓦斯涌出量预测模型。通过测定综掘巷道瓦斯涌出,对建立的计算模型进行验证。结果表明,煤壁和落煤的瓦斯涌出强度随时间的变化符合指数或双曲线关系,由该关系建立起的2种预测模型相互结合应用,能够很好地表达综掘巷道的瓦斯涌出规律。     

寺河煤矿综掘工作面煤壁瓦斯涌出参数测试与分析

通过对寺河煤矿2301s工作面北翼胶带巷综掘工作面瓦斯涌出参数的测试及涌出特征的分析,得出2301s工作面北翼胶带巷煤壁落煤瓦斯解吸强度与暴露时间的关系近似为双曲线关系,建立了掘进工作面单位时间内煤壁瓦斯涌出量数学模型,为2301s工作面及寺河煤矿瓦斯涌出规律的研究提供了依据。     

近距离煤层群底抽巷瓦斯抽采实验研究

针对山西焦煤集团屯兰矿近距离煤层群开采过程中,采煤工作面底板瓦斯超限的问题,通过对近距离煤层群采掘工作面底板煤岩增透机理分析及回采工作面邻近层瓦斯涌出量计算,得出18205工作面底板瓦斯涌出量增大原因:18205工作面底板受采动影响,煤岩体形成裂隙带和卸压带,煤岩透气性系数成百倍增加,渗透率增大,为下邻近层瓦斯涌出提供了通道;下邻近层9#煤层瓦斯涌出量占18205工作面瓦斯涌出量的比例高达11.4﹪。结合理论分析、计算及开采条件,进行了底抽巷瓦斯抽采实验研究。结果表明:底板瓦斯浓度由0.46%降至0.1%,瓦斯抽放率提高了17%,矿井通风能力得到了提升。     

构造型近距离煤层群底板瓦斯抽放巷控制机理与应用

针对构造型近距离煤层群的地质条件,建立了构造区底板瓦斯抽放巷屈曲破坏的力学模型。通过计算得出结论：当巷道顶底板所受轴向压力大于0.8倍使梁达到屈曲的最小轴向压力时,变形明显增大;顶底板变形破坏导致两帮出现压缩破坏;巷道围岩破坏的发展与支承压力转移程度密切相关。结合力学分析、理论研究和矿井巷道围岩与开采环境条件,提出了底煤层开采动压产生裂隙导通上煤层瓦斯通道的底板瓦斯抽放巷控制机理与支护新技术,确定近距离煤层群两工作面巷道的相对距离为35 m,达到了近距离煤层群巷道掘进与工作面开采的瓦斯立体抽采的要求,既控制了瓦斯浓度,实现了安全开采,又保证了民用瓦斯用量。     

矿井施工中掘进巷道的瓦斯治理

兖矿贵州能化有限公司青龙煤矿可采煤层较多，煤层瓦斯含量较大，巷道掘进过程中的瓦斯经常超限，经过探索和研究，通过采用两帮钻场提前预抽等方法，解决了掘进巷道瓦斯超限的问题，加快了巷道的施工速度。