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高瓦斯矿井采空区注入CO_(2)防治遗留煤体自燃研究

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煤炭技术 2023年第1期42卷 166-170页

作者：李文川晋能控股煤业集团马道头煤业有限公司山西大同037003

以晋能控股煤业集团某矿北翼采区的N2202工作面为工程背景,通过现场调研、实验室实验、数值模拟和现场工业性试验等相结合的研究方法,对采空区内注入CO_(2)来防治采空区内遗留煤体自燃难题进行了研究。结果表明:CO_(2)对于混合煤样中吸... 详细信息

以晋能控股煤业集团某矿北翼采区的N2202工作面为工程背景,通过现场调研、实验室实验、数值模拟和现场工业性试验等相结合的研究方法,对采空区内注入CO_(2)来防治采空区内遗留煤体自燃难题进行了研究。结果表明:CO_(2)对于混合煤样中吸附状态CH4的平均置换率为21%,平均置换比为1.6;注入CO_(2)后N2202回风侧采空区浅部原本存在的CH4富集带被消除,采空区浅部区域CH4浓度明显下降;注入CO_(2)后采空区内散热区宽度从12 m缩减至10 m,氧化区宽度从84 m缩减至30 m,采空区内氧化区与CH4浓度较高区被分离开来;采空区内注入CO_(2)后,高抽巷内抽采气体中CH4浓度平均值提高了13.7个百分点。研究结果为类似矿井防治采空区内遗留煤体自燃提供了指导意义。

关键词：高瓦斯采空区遗留煤体自然发火气体浓度

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高瓦斯掘进工作面惰性通风方法研究

高瓦斯掘进工作面惰性通风方法研究

作者：张利伟中国矿业大学

学位级别：硕士

高瓦斯掘进工作面瓦斯事故频发,目前的防治理论与技术无法根除瓦斯事故,瓦斯燃烧爆炸事故及瓦斯浓度超限现象时有发生,而氧气作为氧化剂与瓦斯的燃烧爆炸密切相关。因此,发展新技术和新工艺,用以替代或削弱通风供氧在掘进作业环境中的... 详细信息

高瓦斯掘进工作面瓦斯事故频发,目前的防治理论与技术无法根除瓦斯事故,瓦斯燃烧爆炸事故及瓦斯浓度超限现象时有发生,而氧气作为氧化剂与瓦斯的燃烧爆炸密切相关。因此,发展新技术和新工艺,用以替代或削弱通风供氧在掘进作业环境中的作用的研究显得至关重要。基于此思路,本文设计了一种高瓦斯掘进工作面惰性气体可控循环通风新模型,重构了掘进作业系统,结合相似模拟实验与数值模拟方法,研究了惰性可控循环风掘进优缺点及可行性。从瓦斯扩散运移原理出发,采用数值模拟方法探究巷道内瓦斯涌出量、循环风量以及气幕射流参数对瓦斯运移的影响规律。搭建相似物理模型,依据相似准则选择实验参数,研究抽采、循环和气幕的联合调控对瓦斯的阻隔效果。通过研究得到以下结论:(1)构建了惰性可控循环通风系统新模型,设计了通风方式、巷道布置、人员呼吸和舒适性保障、气体监测及阻隔等子系统。计算并对比了惰性通风掘进与传统掘进的安全性与经济效益,结果表明,惰性通风掘进工艺具有显著的优势。(2)研究了气幕射流卷吸阻隔瓦斯的规律,验证了气幕技术在高瓦斯掘进工作面阻隔瓦斯的有效性,探究了气幕两侧压差对瓦斯运移的影响规律。对比了不同工况下的气幕射流参数对高瓦斯掘进巷瓦斯的阻隔效果,得到了气幕喷口宽度与最佳射流角度和速度的关系,明确了阻隔瓦斯的气幕最佳射流参数。(3)揭示了惰性可控循环风掘进巷瓦斯运移规律的多因素耦合关系,通过模拟研究了瓦斯涌出量、循环风量以及新鲜氮气供给量对瓦斯运移的影响,结果表明,当瓦斯涌出量为3m/min增加到15m/min时,瓦斯抽采区瓦斯浓度升高10%左右,新鲜氮气的供给量从30m/min提高90m/min时,瓦斯抽采区瓦斯浓度由45%降低到35%左右,循环风量则会更多影响循环净化区的瓦斯浓度。(4)搭建了相似模拟实验系统,得出了循环净化区内瓦斯浓度与时间符合二次递增函数关系的结论,试验了不同涌出量条件下,瓦斯浓度变化趋势与仿真结果基本保持一致。循环净化区内瓦斯浓度随循环风量增大而先降低后升高,通过实验证明了抽采、循环风、气幕的联动调控能够有效的阻隔瓦斯。基于数值模拟及相似模拟实验方法,运用射流卷吸原理,设计了抽采-循环-气幕联动控制模型,对瓦斯运移规律进行理论、数值与实验研究,剖析了惰性通风掘进巷瓦斯阻隔机理,验证了抽采、循环和气幕的联合调控,可以实现对瓦斯的有效阻隔,为解决高瓦斯掘进工作面火灾和瓦斯燃烧爆炸问题提供新途径。该论文包含图64幅,表17个,参考文献99篇。

关键词：高瓦斯掘进工作面气幕惰性通风阻隔机理

高瓦斯综采面裂隙带大直径定向钻孔抽采技术研究与应用

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高瓦斯综采面裂隙带大直径定向钻孔抽采技术研究与应用

作者：龚志雄中国矿业大学

学位级别：硕士

针对高抽巷布置周期长、工程量大,严重影响工作面采掘接替等问题,以潞安集团李村煤矿1305工作面为工程背景,对具有施工周期短、灵活性强等特点的裂隙带大直径定向钻孔抽采技术进行了系统性研究与应用,采用理论分析、数值模拟和现场实测... 详细信息

针对高抽巷布置周期长、工程量大,严重影响工作面采掘接替等问题,以潞安集团李村煤矿1305工作面为工程背景,对具有施工周期短、灵活性强等特点的裂隙带大直径定向钻孔抽采技术进行了系统性研究与应用,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,分析了高瓦斯综采面覆岩裂隙演化规律、裂隙带大直径定向钻孔瓦斯抽采机理、裂隙带大直径定向钻孔合理布置参数和裂隙带大直径定向钻孔抽采的适用性,取得了如下成果:(1)分析了高瓦斯综采面覆岩裂隙演化特征。基于李村煤矿1305工作面地质生产条件,建立了UDEC数值计算模型,分析了不同推进距离下覆岩裂隙、应力和位移的演化特征,确定了采空区瓦斯易抽采范围;基于分源预测法,预测了综采面瓦斯涌出量,分析了裂隙带大直径定向钻孔的设备支撑条件。(2)分析了裂隙带大直径定向钻孔瓦斯抽采原理。建立了钻孔瓦斯抽采径向渗流数学模型,确定了裂隙带大直径定向钻孔瓦斯关键影响因素及各因素及其与瓦斯抽采效果的关系。基于不同抽采方式下采空区瓦斯流场分布规律,分析了不同抽采措施下抽采影响范围。(3)研究了裂隙带大直径定向钻孔抽采的合理布置参数。采用正交分析法,以上隅角瓦斯浓度为指标,对裂隙带大直径定向钻孔瓦斯抽采布置参数进行了敏感性分析,得到了布置参数的敏感性排序,确定了裂隙带大直径定向钻孔瓦斯抽采的合理布置参数,并与高抽巷抽采瓦斯抽采效果进行了比较研究,提高了裂隙带大直径定向钻孔抽采采空区瓦斯的可行性。(4)建立了裂隙带大直径定向钻孔瓦斯抽采的多属性多目标适用性评价模型。以地质条件、生产方式和技术经济条件为指标层,设计了基于离散型随机变量分布特征的蒙特卡罗-层次分析法仿真试验,优化了传统层次分析法指标与方案层权重,定量评价了裂隙带大直径定向钻孔瓦斯抽采的适用性。研究成果在李村煤矿1305工作面进行了成功应用,裂隙带大直径定向钻孔瓦斯抽采率达到30%以上,工作面上隅角平均瓦斯浓度为0.32%,与类似条件高抽巷效果相当,但其节约了成本、节省了工期,解决了工作面采掘衔接紧张的问题,可为相似条件下裂隙带大直径定向钻孔的研究与应用提供借鉴。该论文有图59幅,表32个,参考文献81篇。

关键词：高瓦斯裂隙带大直径定向钻孔瓦斯抽采

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高瓦斯低透气性单一厚煤层瓦斯治理技术研究

煤炭技术 2022年第1期41卷 122-126页

作者：邓春生年军吕晓波太原理工大学安全与应急管理工程学院太原030024

针对蒋家河煤矿高瓦斯低透气性单一厚煤层综放工作面瓦斯预抽难度大,综掘机截煤瓦斯涌出强度大,放顶煤落煤瓦斯涌出不均衡,上隅角瓦斯积聚严重的问题。通过分析煤层瓦斯涌出特点,针对各瓦斯来源,采取采前半扇形钻孔预抽本煤层瓦斯、回... 详细信息

针对蒋家河煤矿高瓦斯低透气性单一厚煤层综放工作面瓦斯预抽难度大,综掘机截煤瓦斯涌出强度大,放顶煤落煤瓦斯涌出不均衡,上隅角瓦斯积聚严重的问题。通过分析煤层瓦斯涌出特点,针对各瓦斯来源,采取采前半扇形钻孔预抽本煤层瓦斯、回采时顺层平孔抽采卸压区内瓦斯、大断面低位煤层"类钻孔"抽采顶煤及采空区瓦斯以及上隅角骨架风筒辅助抽采采空区瓦斯。这4种抽采方法在时间及空间上对ZF202工作面进行立体交叉抽采,初步形成针对高瓦斯低透气性单一厚煤层在综放开采工艺条件下的"四位一体"瓦斯治理技术,取得了很好的瓦斯治理效果。

关键词：高瓦斯低透气性厚煤层瓦斯积聚放顶煤

高瓦斯综放开采覆岩导气裂隙带高度演化规律研究

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矿业研究与开发 2021年第9期41卷 92-97页

作者：翟景辉任帅王方田毕寸光安阳市主焦煤业有限责任公司河南安阳市455100 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州市221116

为探究高瓦斯厚煤层综放开采覆岩裂隙带高度演化规律,以主焦煤矿2303综放工作面为研究背景,通过正交试验研究了采厚、硬岩比例系数、煤层倾角、采深等因素对综放面导气裂隙带发育高度的影响特征,总结了各因素与导气裂隙带高度之间的关... 详细信息

为探究高瓦斯厚煤层综放开采覆岩裂隙带高度演化规律,以主焦煤矿2303综放工作面为研究背景,通过正交试验研究了采厚、硬岩比例系数、煤层倾角、采深等因素对综放面导气裂隙带发育高度的影响特征,总结了各因素与导气裂隙带高度之间的关联性。通过UDEC软件模拟了综放面"两带"覆岩运移特征,模拟结果为:工作面充分采动时垮落带高度为21.7 m,裂隙带高度为45.0 m,台阶下沉现象明显。采用钻孔窥视仪对2303工作面"两带"进行探测,对比采动前后的覆岩裂隙情况可得:垮落带高度为20.7 m,裂隙带高度为44.3 m,与数值模拟结果一致。

关键词：综放开采高瓦斯覆岩运移导气裂隙带

高瓦斯松软厚煤层大采高综采面裂隙带瓦斯钻孔抽采参数优化研究

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煤炭技术 2024年

作者：边铁山徐昌盛冀中能源集团峰峰集团有限公司

为解决高瓦斯松散厚煤层大采高工作面开采过程中瓦斯问题，采用裂隙带瓦斯抽采技术。以李村煤矿1303工作面为研究背景，通过理论分析、数值模拟确定大采高工作面顶板裂隙带分布特征，确定裂隙带抽采钻孔合理高度为40.5m。分析工作面裂... 详细信息

为解决高瓦斯松散厚煤层大采高工作面开采过程中瓦斯问题，采用裂隙带瓦斯抽采技术。以李村煤矿1303工作面为研究背景，通过理论分析、数值模拟确定大采高工作面顶板裂隙带分布特征，确定裂隙带抽采钻孔合理高度为40.5m。分析工作面裂隙带钻孔抽采时瓦斯流场分布特征，确定了确定合理钻孔参数为钻孔倾角23°、钻孔间距3m。现场实践确定，采用裂隙带瓦斯抽采技术工作面，上隅角瓦斯浓度最大瓦斯浓度0.45%，浓度集中在0.35%，高浓度区间占比较少，满足工作面正常开采需求。

关键词：高瓦斯裂隙带抽采钻孔布置瓦斯流场分布

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煤矿超长定向钻孔双侧瓦斯抽采效果研究

煤炭技术 2023年第4期42卷 118-121页

作者：金鑫中煤科工西安研究院(集团)有限公司西安710077

为了解决保德煤矿大区域瓦斯治理问题,在保德煤矿81210工作面完成了3353 m超长定向钻孔,应用COMSOL软件模拟了煤层超长定向钻孔单侧和双侧抽采方式的瓦斯抽采压力分布,观测了3353 m超长定向钻孔的纯瓦斯量和百米钻孔瓦斯流量等抽采数据... 详细信息

为了解决保德煤矿大区域瓦斯治理问题,在保德煤矿81210工作面完成了3353 m超长定向钻孔,应用COMSOL软件模拟了煤层超长定向钻孔单侧和双侧抽采方式的瓦斯抽采压力分布,观测了3353 m超长定向钻孔的纯瓦斯量和百米钻孔瓦斯流量等抽采数据,拟合了瓦斯抽采率曲线。结果表明:双侧抽采方式超长定向钻孔的抽采效果优于单侧抽采方式,其纯瓦斯量是单侧抽采方式的1.9~2.7倍,百米钻孔抽采量是单侧抽采方式的7倍,衰减速率是单侧抽采定向钻孔的1/3,是常规钻孔的1/20,可以实现高瓦斯矿井在低瓦斯状态下的安全回采。

关键词：煤矿超长定向钻孔双侧瓦斯抽采高瓦斯数值模拟

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高瓦斯隧道穿越煤系地层段TSP法超前探测

物探化探计算技术 2017年第2期39卷 188-194页

作者：高树全中铁二院成都工程检测有限责任公司成都610031

地震波反射法(TSP法)因兼具探测距离远和分辨率高的特点,在隧道超前地质预报中得到广泛应用。但是一直以来TSP法在高瓦斯隧道煤系地层段的应用相对较少,处于被弱化的位置。这里首先分析了影响TSP法在煤系地层段实施的因素,然后提出相应... 详细信息

地震波反射法(TSP法)因兼具探测距离远和分辨率高的特点,在隧道超前地质预报中得到广泛应用。但是一直以来TSP法在高瓦斯隧道煤系地层段的应用相对较少,处于被弱化的位置。这里首先分析了影响TSP法在煤系地层段实施的因素,然后提出相应的对策提高TSP法在煤系地层实施的高效性,最后结合同一高瓦斯工区的两个典型案例,对比分析地震波波速、泊松比和弹性模量等物理力学参数的变化规律,探讨地震波相关参数异常和煤层分布范围的对应关系。结果表明,地震波低速异常区和高泊松比特征可判释厚煤层的大致分布范围,TSP法对煤层的有效探测,能为超前钻孔验证提供重点靶区,对隧道施工掘进创造有利条件。

关键词：高瓦斯煤系地层 TSP法超前地质预报

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高瓦斯隧道贯通后通风施工分析

成都工业学院学报 2023年第4期26卷 47-52页

作者：黄登里中铁十八局集团建筑安装工程有限公司天津300308

为了将高瓦斯隧道中的有毒有害气体及时排出,营造安全的隧道洞内施工环境,结合王家岩隧道实际情况,立足于隧道贯通后通风方案,探讨风机安设施工的要点以及通风检测的方法,并验证方案的可行性。在高瓦斯隧道贯通后通风专项工程施工中,须... 详细信息

为了将高瓦斯隧道中的有毒有害气体及时排出,营造安全的隧道洞内施工环境,结合王家岩隧道实际情况,立足于隧道贯通后通风方案,探讨风机安设施工的要点以及通风检测的方法,并验证方案的可行性。在高瓦斯隧道贯通后通风专项工程施工中,须根据隧道实际情况,切实做好风机安设施工工作,可有效降低有毒有害气体对施工人员、机械设备造成的影响,保证各道工序安全有序地开展,值得类似工程借鉴参考。

关键词：高瓦斯隧道贯通通风专项工程风机安设