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重复采动影响下含瓦斯岩层瓦斯运移规律
张伟;赵博;郭晓阳;邓存宝;高嘉慧
【期刊名称】《矿业安全与环保》
【年(卷),期】2024(51)1
【摘要】受重复采动影响,煤层邻近岩层中赋存的瓦斯解吸涌出,成为工作面瓦斯主要来源之一。
为研究重复采动影响下含瓦斯岩层中瓦斯运移规律,以沙曲一矿5#煤及其邻近煤岩层为工程背景,在测定煤岩体瓦斯基础参数的基础上,通过数值模拟研究了重复采动影响下煤岩体卸压增透范围,得到了含瓦斯岩层渗透率的空间分布情况,进而对含瓦斯岩层瓦斯运移规律进行模拟。
研究结果表明:邻近岩层中,L5灰岩层瓦斯赋存量最高,含量约为5#煤层的14.3%;重复采动导致煤岩体卸压程度增大,L5灰岩层卸压区分布在永久煤柱的边缘区;L5灰岩层卸压区内渗透率最高可达4.8×10^(-15)m^(2),为初始渗透率的7.7倍,高渗区域与卸压区域分布一致;L5灰岩层内赋存的瓦斯解吸并上涌至工作面,致使上隅角瓦斯浓度由6.1%升高至7.1%;受巷道通风影响,L5灰岩层瓦斯主要聚积在岩层后方与回风巷侧,是瓦斯抽采时应关注的重点区域。
【总页数】9页(P61-69)
【作者】张伟;赵博;郭晓阳;邓存宝;高嘉慧
【作者单位】太原理工大学安全与应急管理工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD712
【相关文献】
1.Y型通风方式下采场瓦斯运移规律的数值模拟研究及瓦斯治理分析
2.采动影响下煤层瓦斯运移规律研究
3.采动条件下瓦斯抽采钻孔有效范围及瓦斯运移规律
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收稿日期:2010-05-13作者简介:王 刚(1969-),毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业,工程师,现任神华宝日希勒能源有限公司通风救护处处长。
采煤工作面上隅角瓦斯超限原因分析及治理方法王 刚(神华宝日希勒能源有限公司,内蒙古 呼伦贝尔 021025)摘 要:分析了采煤工作面上隅角瓦斯的来源和超限的具体原因,提出了几种解决问题的可行性方法,对降低上隅角瓦斯超限的频率,保证采煤工作面的正常生产和实现矿井的安全长效机制有着一定的指导意义。
关键词:上隅角;瓦斯;超限;原因;方法 中图分类号:TD712 文献标志码:C 文章编号:1008-0155(2010)05-0074-02 瓦斯管理是矿井安全系统工程和“一通三防”管理中的一个重要环节,但同时也是一个薄弱环节,而防治瓦斯超限又是瓦斯管理的重点和难点。
生产矿井的瓦斯超限是威胁矿井安全的主要因素,随着矿井采掘机械化程度的提高、技术的进步、生产水平的延伸和采掘强度的加大,使矿井瓦斯涌出量急骤增大、瓦斯超限现象更为频繁发生,瓦斯超限的发生地点绝大多数是在采掘工作面(占矿井瓦斯超限次数的80%以上),其中采煤工作面的上隅角尤为突出,不但严重制约了采煤工作面的正常生产,给其安全也带来很大的不确定因素,并且也严重威胁整个矿井安全。
因此,分析采煤工作面上隅角的瓦斯来源、超限原因,找出解决问题的具体方法和措施,积极探索新的瓦斯治理技术、创新瓦斯管理方法,对煤矿安全生产有十分重要的意义。
一、上隅角瓦斯超限的原因上隅角瓦斯超限的原因是多方面的主要有以下几个方面:1、采用U 型通风,在采空区漏风流的对流扩散作用下,采空区内瓦斯运移及瓦斯浓度呈有规律的分布,而作为工作面的漏风,成为采空区瓦斯流入工作面的必经之路,往往造成上隅角瓦斯积聚(>2%),如图1所示,为“U ”型工作面采空区内的漏风流流线图,风速等值线图和瓦斯浓度线图。
图中清晰地表明,上隅角成为采空区瓦斯的集中涌出源。
高瓦斯工作面Y型通风方式下的沿空留巷支护技术研究
Y型通风方式是指在工作面两侧设置垂直风井，通过风井向工作面供风和抽放瓦斯。
该通风方式能够提供良好的风流分布，使得工作面的瓦斯浓度得到有效控制。
通过设置风井还可以将瓦斯及时抽放出矿井，减少瓦斯积聚的危险。
在Y型通风方式下，沿空留巷成为了主要的支护工程。
沿空留巷是指在工作面顶板与顶板之间留出一个横断面较小的巷道，在工作面进刀推进过程中，起到支护顶板和防止瓦斯向工作面扩散的作用。
在Y型通风方式下，沿空留巷的设计和施工仍然存在一定的问题和挑战。
沿空留巷的尺寸需要合理设置，既要保证顶板的稳定性，又要兼顾工作面的通风效果。
沿空留巷的支护技术需要进一步研究和完善，以提高支护结构的强度和稳定性。
为了研究Y型通风方式下沿空留巷的支护技术，可以采取以下几个方面的研究内容。
可以通过数值模拟方法，研究不同尺寸沿空留巷的支护强度和稳定性。
通过改变支护结构的材料和形式，优化支护设计，使其能够承受更大的工作面压力和顶板负荷。
可以通过现场实验和监测对沿空留巷的支护效果进行评估。
通过对比不同支护方式下的顶板位移和变形情况，评估支护结构的有效性。
可以监测瓦斯浓度的分布情况，评估沿空留巷的通风效果。
可以对沿空留巷的施工工艺进行研究和改进。
通过改变施工方法和工艺流程，提高支护结构的施工质量和效率。
可以研究沿空留巷与风井之间的连通方式，优化通风系统的布置，提高瓦斯抽放的效果。
切顶留巷“Y”型通风采空区自燃“三带”研究摘要：采空区是煤自燃火灾发生的主要区域。
针对切顶留巷工作面采空区漏风量大、漏风范围广的问题，以新集一矿360804综采面为研究背景，采用束管取气与导线测温的方法，分析了切顶留巷“Y”型通风工作面O2、CO气体浓度和温度随测点埋深的变化，获得了切顶留巷期间采空区自燃危险区域分布特征，确定了工作面月最小安全推进度。
结果表明：切顶留巷时，360804工作面主进风侧65~127 m为氧化升温带，柔膜墙侧32~83 m为氧化升温带；与正常开采相比，由于通风系统的改变，氧化升温带向采空区深部移动，柔膜墙侧变化最明显，约增大了28 m，氧化升温带宽度也有所增加，最大宽度约增加了25 m；工作面月最小安全推进速度约为55 m，提高了约62%。
研究结果对类似工作面采空区浮煤自燃防治具有指导意义。
关键词：切顶留巷；综采面；Y型通风；自燃“三带”；安全推进度0 引言采空区是煤炭回采后上覆岩层自由冒落形成的大空间，遗留有大量的浮煤，漏风不断，是矿井自燃火灾发生的主要区域[1-3]。
据统计，采空区火灾占矿井火灾总数的60%以上[4]，严重影响煤矿的安全生产。
因此，掌握采空区自燃“三带”分布对矿井防灭火工作非常重要。
近年来，切顶留巷技术具有巷道掘进量少、采掘衔接矛盾小、资源回采率高、工作面局部周期压力小等优势[5]，在国内各大矿区得以大量应用[6]。
但是，该技术要求工作面通风方式由“U”型变为“Y”型，采空区内风流运移特性发生改变[7-9]，高温区域必会发生偏移[10]。
同时，切顶后采空区上部留下很大的空间，使得采空区漏风量增加，漏风范围变广，采空区自燃危险性增大[11]，给回采工作面的防灭火带来新的挑战。
因此，有必要开展切顶留巷“Y”型通风采空区自燃“三带”研究工作。
1 工作面概况新集一矿位于两淮地区，开采逐渐进入深部，平均达到700 m以上，瓦斯和自然发火防治难度急剧增大。
360804工作面是3608（6）采区首采工作面，工作面平均可采走向长1530 m，工作面平均倾斜长180 m，平均面积276910.1 m2。
浅析煤矿上隅角瓦斯积聚原因及治理技术摘要：分析了煤矿上隅角瓦斯分布规律和积聚原因及影响积聚的因素，并对治理煤矿上隅角瓦斯积聚方法进行了归纳总结，为上隅角瓦斯积聚的治理工作积累的基础。
关键词：上隅角；瓦斯积聚；原因；治理技术1 前言回采工作面上隅角是井下局部瓦斯积聚最为严重的部位。
但是，由于目前瓦斯治理技术上的缺陷，上隅角瓦斯积聚问题始终不能得到彻底的根除，对井下安全生产状况构成极大威胁。
随着采煤机械化程度的提高，回采工作面产量不断提高，回采工作面上隅角瓦斯积聚问题显得更加突出，并且已经成为煤矿安全生产的重大隐患。
在近些年里，国内发生的瓦斯爆炸恶性事故，其中上隅角瓦斯积聚引起的事故已经占了相当大的比重。
因此，为了实现煤矿生产高产高效，采取安全、经济、可靠和高效的技术措施来治理上隅角瓦斯积聚问题己经变得迫在眉睫。
如何采取有效措施防止上隅角瓦斯的积聚，对于工作面安全生产和增加工作面产量有重大意义。
2 原因分析2.1 上隅角瓦斯分布规律[1-4]上隅角属于瓦斯高浓度区域。
瓦斯在上隅角处仍然受到浮升力的作用，相对集中在上隅角的上部，上部瓦斯的浓度大于下部瓦斯的浓度。
目前，我国煤矿回采工作面大多采用U型和Y型通风方式。
下面结合简图，在U型和Y 型通风方式下，对上隅角瓦斯的分布规律进行分析。
图 2-1 U型通风上隅角瓦斯分布图图 2-2 U型通风上隅角瓦斯分布局部放大图对于采用U型通风方式的系统，采空区中瓦斯的分布情况如图2-1所示，图2-1显示了U型通风方式的系统中上隅角瓦斯分布代表性。
由于采空区中的漏风以及瓦斯分子的扩散作用，使得上隅角处的瓦斯浓度急剧增加。
上隅角处瓦斯的分布情况如图2-2所示。
对于采用Y型通风方式的系统，采空区中的瓦斯的分布情况如图2-3所示。
Y型通风系统的特征是由两个进风巷进风，一个出风巷排风。
采用这种通风方式的系统。
上隅角瓦斯的分布情况如图2-4所示。
从图中，我们可以看出，采用Y型通风方式，上隅角的瓦斯被新鲜风流带走，瓦斯在上隅角处无法积聚，有效地消除了上隅角瓦斯积聚问题。
“U+L”型和“Y”型通风方式治理瓦斯效果对比分析研究李庆源;刘洋;李进鹏;吴世跃【摘要】通过对综采面“U+L”型及“Y”型通风条件下采空区瓦斯运移规律进行理论、数值模拟对比分析,并结合沙曲矿24202综采面前期“U+L”型通风及后期沿空留巷“Y”型通风条件下瓦斯治理效果,阐述了采用“Y”型通风进行瓦斯治理的优越性,最后结合矿井生产的实际情况提出了今后的改进意见.【期刊名称】《山西煤炭》【年(卷),期】2012(032)008【总页数】3页(P44-46)【关键词】通风系统;瓦斯治理;沿空留巷【作者】李庆源;刘洋;李进鹏;吴世跃【作者单位】华晋焦煤公司,山西离石033000;太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;华晋焦煤公司,山西离石033000;太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TD725回采工作面通风方式对采空区瓦斯涌出治理具有重要影响。
传统的“U”型通风，因其系统简单而风靡一时，但其只有一个回风通道，漏风流场将近采空区瓦斯携带到工作面出风口，致使上隅角瓦斯积聚超限现象严重。
为了解决回风隅角问题，人们又提出了“Y”型、“H”型、“U+I”型、“U+L”型等多种通风方式。
目前，虽然“U+L”型已被大范围推广应用，但“Y”型通风因其强大的排瓦斯能力，再次受到人们的青睐。
本文就这两种通风系统在使用中工作面及采空区瓦斯流动分布规律、瓦斯治理能力做出详细的对比分析，阐述了在实际工程应用中“Y”型通风的优越性，最后就该通风方式存在的问题及改进意见做出探讨。
1.1“U+L”型通风瓦斯排放原理为了解决回风隅角问题，相关学者探讨采用“U+L”型通风系统[1.2]，实质是对“U”型通风系统的一种改进：即将原“U”型通风系统回风巷改为进风巷，在其外侧另布置一条巷道作回风巷，在综放工作面回风上隅角以打木垛的方式临时沿空留巷，回风巷通过排瓦斯横贯与沿空留巷连通。
工作面上下风巷同时进风，漏风向工作面后方排瓦斯横贯移动，最终将流经区域内的瓦斯排入回风巷内。
浅析煤矿上隅角瓦斯积聚原因及治理技术摘要：分析了煤矿上隅角瓦斯分布规律和积聚原因及影响积聚的因素，并对治理煤矿上隅角瓦斯积聚方法进行了归纳总结，为上隅角瓦斯积聚的治理工作积累的基础。
关键词：上隅角；瓦斯积聚；原因；治理技术1 前言回采工作面上隅角是井下局部瓦斯积聚最为严重的部位。
但是，由于目前瓦斯治理技术上的缺陷，上隅角瓦斯积聚问题始终不能得到彻底的根除，对井下安全生产状况构成极大威胁。
随着采煤机械化程度的提高，回采工作面产量不断提高，回采工作面上隅角瓦斯积聚问题显得更加突出，并且已经成为煤矿安全生产的重大隐患。
在近些年里，国内发生的瓦斯爆炸恶性事故，其中上隅角瓦斯积聚引起的事故已经占了相当大的比重。
因此，为了实现煤矿生产高产高效，采取安全、经济、可靠和高效的技术措施来治理上隅角瓦斯积聚问题己经变得迫在眉睫。
如何采取有效措施防止上隅角瓦斯的积聚，对于工作面安全生产和增加工作面产量有重大意义。
2 原因分析2.1 上隅角瓦斯分布规律[1-4]上隅角属于瓦斯高浓度区域。
瓦斯在上隅角处仍然受到浮升力的作用，相对集中在上隅角的上部，上部瓦斯的浓度大于下部瓦斯的浓度。
目前，我国煤矿回采工作面大多采用U型和Y型通风方式。
下面结合简图，在U型和Y 型通风方式下，对上隅角瓦斯的分布规律进行分析。
图 2-1 U型通风上隅角瓦斯分布图图 2-2 U型通风上隅角瓦斯分布局部放大图对于采用U型通风方式的系统，采空区中瓦斯的分布情况如图2-1所示，图2-1显示了U型通风方式的系统中上隅角瓦斯分布代表性。
由于采空区中的漏风以及瓦斯分子的扩散作用，使得上隅角处的瓦斯浓度急剧增加。
上隅角处瓦斯的分布情况如图2-2所示。
对于采用Y型通风方式的系统，采空区中的瓦斯的分布情况如图2-3所示。
Y型通风系统的特征是由两个进风巷进风，一个出风巷排风。
采用这种通风方式的系统。
上隅角瓦斯的分布情况如图2-4所示。
从图中，我们可以看出，采用Y型通风方式，上隅角的瓦斯被新鲜风流带走，瓦斯在上隅角处无法积聚，有效地消除了上隅角瓦斯积聚问题。
沿空留巷“Y”型通风的瓦斯治理技术摘要采煤工作面只有采用了合理的通风方式，才能为矿井的安全生产打下坚实的基础。
针对以往2#煤回采工作面的回采情况，对其抽采、通风方式进行了合理的选择及优化，从而为矿井的安全生产奠定了坚实的基础。
关键词回采工作面；通风方式；瓦斯抽采效果下面以3212工作面为例，介绍2#煤层沿空留巷“Y”型通风瓦斯治理技术。
1我矿3212综采工作面基本情况韩城矿业公司桑树坪煤矿为煤与瓦斯突出矿井，而3212综采工作面为该矿第一个2#煤层工作面。
煤层平均厚度0.74m，煤层变异系数为47.0%。
2#煤层与下伏3#煤层层间距1.75m～16m，平均13.0m。
直接顶板以细、粉砂岩为主，厚1.95m～3.15m，煤层底板直接底岩以砂质泥岩为主，从本井田煤层瓦斯吨煤甲烷含量统计结果看，2#煤最大瓦斯含量1.65m3/t，平均瓦斯含量0.63m3/t。
2#煤层存煤尘爆炸性危险。
2 工作面通风应满足的要求1）工作面要有足够的风量，其配风量应大于需风量，同时工作面风速符合《煤矿安全规程》的有关要求；2）选择合理的通风方式解决工作面上隅角瓦斯，防止此处瓦斯积聚、超限；3）根据通风要求，进风巷、回风巷及回风安全出口应有足够的断面和数目，并确保巷道断面平整、光滑，以减小通风阻力；4）通风系统力求简单。
3工作面通风方式的确定目前我国矿井开采过程中回采工作面常用的通风方式有U型、U+L型、Z 型、Y型、W型、H型等几种。
根据我矿瓦斯含量、2#煤层自燃倾向及井下巷道的布置方式，经综合考虑，2#煤回采工作面可采用的通风方式有U型、U?+L 型、Y型。
3.1沿空留巷技术无煤柱开采是合理开发煤炭资源，有效治理工作面上隅角瓦斯超限，提高煤炭回收率，改善巷道维护，减少巷道掘进量，有利于矿井安全生产和改善矿井技术经济效益的一项先进的地下开采技术。
优点：1）2#煤实施柔模泵注混凝土留巷，留巷后可实现保护层无煤柱开采，可更加彻底释放3#煤瓦斯；2）2#煤实施柔模泵注混凝土留巷后可使下覆3#煤布置工作面时，巷道位置、工作面切眼长度等参数的局限性减小；3）沿空留巷工作面实现‘Y’型通风，是治理工作面瓦斯超限的最有效手段。
