采空区瓦斯浓度分布及运移规律研究
采空区瓦斯分布规律及瓦斯抽采方法的研究_沈广辉
第4期 2009年4月工矿自动化I ndustry and M ine Automa tionNo .4 Apr .2009 文章编号:1671-251X (2009)04-0095-02采空区瓦斯分布规律及瓦斯抽采方法的研究沈广辉1, 樊艳虹2, 樊 斌3, 杜 冰1(1.平煤(集团)九矿,河南平顶山 467044;2.平煤(集团)物资供应总公司,3.平煤(集团)平宝煤业有限公司,河南平顶山 467000) 摘要:采空区瓦斯涌出是矿井瓦斯涌出的重要组成部分,文章详细描述了生产采空区和密闭采空区的瓦斯分布规律及其抽采方式,并结合平煤集团九矿采空区瓦斯抽采的实际情况,介绍了顶板走向钻孔抽采和采空区埋管抽采等采空区瓦斯抽采方法的应用。
关键词:采空区;瓦斯涌出;分布规律;瓦斯抽采 中图分类号:TD712.52/712.623 文献标识码:A 收稿日期:2009-01-10作者简介:沈广辉(1975-),男,河南平顶山人,本科,助理工程师,现主要从事煤矿通风安全方面的工作。
E -mail :sgh 2739141@0 引言对一个矿井而言,采空区瓦斯涌出量中的一部分来自现采区的采空区,另一部分则来自已采区采空区。
我国多数矿井采空区瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的20%～45%,少数矿井为50%～60%,个别矿井达到70%,因此,抽采采空区瓦斯对矿井煤层气开发具有重要意义。
笔者在分析生产采空区和封闭采空区瓦斯分布规律的基础上,介绍了平煤(集团)九矿应用较成熟的2种采空区瓦斯抽放方法,对于采空区瓦斯抽放具有一定的指导意义。
1 生产采空区瓦斯分布规律及其抽采在开采煤层采动影响下,煤层和围岩将发生移动变形而卸压,煤层透气性增大,围岩裂隙也随之增加与扩张,邻近煤层和围岩中的瓦斯即通过这些裂隙流动而进入开采工作面空间和采空区。
开采层的采动使周围岩层在倾斜方向上发生移动、破坏和缓慢下沉,引起地层应力重新分布。
这种移动和破坏随着其与开采层距离的增加而减弱,自下而上依次出现冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。
采空区瓦斯运移规律的探索
些年来大 量的增加 了集约化矿井 的开 采与 生产 。并在 淮南、 晋城 、 潞安 等矿 区实现了一矿一面或一矿两面的先进 生产 工艺 ， 但是在 矿 井瓦斯治理方面还 存在 一些 比较现 实的问题 。本文 主要针对 采空区瓦斯形成的原因 、 来源 、 规律等各方面进行 了分析与论 述 ， 并 且进 行 了实际操作 实验 ， 在实际问题中实践解决问题 。 关键词 ： 煤矿 ； 瓦斯 涌出 ； 瓦斯运移规律 ； 采空区 ； 综采工作面
采 空区瓦斯运移规律 的探 索
陈席庆 （ １ ． 河南理工大学 安全学院 ； 河 南 焦作 ４ ５ ４ ０ ０ ０ ； ２ ． 焦煤公 司 何 庄煤矿 ， 河南 洛 阳 ４ ７ １ ３ ０ ０ ）
摘
要： 我国煤炭储量极其丰富 ， 这也促进 了煤矿开 采设备与 开采技术的发展与成熟。为了达到煤炭开采的 高产 高效 ， 我 国在 近
３ ． １瓦斯 运 移特征
在煤炭综采高 强度的生产作业过程 中， 瓦斯的大 量 涌 出在 所 难 免 。而 且 由于 综 采 面 采 高 大 、 走 向 长 度 长， 形成 大 面 积 的 采 空 区 ， 这 也 是 瓦 斯 大 量 聚 集 的 场 所 。所 以在综 采 技 术 实施 过 程 中 ， 经 常 会 造 成 工 作 面 和 回风流 瓦 斯 超 限 。 而随 着 开 采 强 度 的 加 大 ， 煤 层 中 的瓦斯含量也会随之 增加 ， 同时回采工作面的瓦斯 涌 出量升 高 ， 当采空 区瓦 斯 涌 出到 一 定程 度 时 ， 煤 炭开 采 作 业就 必须 停 止 ， 这 给 煤 炭 综 采 作 业 带 来 了不 可 估 量 的危险性 ， 为国家的煤炭产业造成巨大的经济损失。
１采空 区瓦斯 形成 的原 因
残煤复采区域空巷内瓦斯分布规律研究
残煤复采区域空巷内瓦斯分布规律研究残煤复采是一种将煤矿开采过程中遗留的煤炭资源重新开采的技术。
由于煤炭资源日益短缺，残煤复采成为了一种重要的煤炭采掘方式。
然而，在残煤复采过程中，空巷内瓦斯分布规律的研究显得尤为重要。
本文将重点讨论残煤复采区域空巷内瓦斯分布规律的研究内容。
首先，我们需要了解残煤复采区域的特点。
残煤复采通常在已经开采过的矿井中进行，因此，矿井空巷中的瓦斯分布规律与普通矿井有所不同。
一方面，由于残煤复采通常采用无煤柱采煤法，即无煤柱支撑，导致采矿工作面与空巷之间存在连通，瓦斯在采矿工作面自由流动；另一方面，由于矿井多年的开采，其中的瓦斯一直存在，导致瓦斯分布具有一定的不均匀性。
其次，我们需要探索残煤复采区域空巷内瓦斯分布规律。
瓦斯分布的不均匀性对矿井的工作环境和安全稳定性产生直接影响。
研究表明，瓦斯在矿井内的分布不仅受到煤层地质条件的影响，还与巷道的结构和气体扩散能力有关。
一般来说，当矿井内残留瓦斯的压力较高时，矿井内的空巷内瓦斯含量也会较高；而当矿井内残留瓦斯的压力较低时，矿井内的空巷内瓦斯含量也会较低。
此外，空巷内瓦斯分布还受到巷道周围岩石的渗透能力和气体储集能力的影响。
针对空巷内瓦斯分布规律的研究，我们可以从以下几个方面入手。
首先，对于矿井内残留瓦斯的来源进行分析。
瓦斯主要来自煤层的瓦斯吸附和煤体内在的瓦斯生成。
了解矿井内瓦斯的来源，对于分析瓦斯分布规律具有重要意义。
其次，我们可以通过瓦斯采集装置和监测设备来对空巷内的瓦斯进行采样和监测，以获取准确的瓦斯分布数据。
这些数据可以为瓦斯防治和安全管理提供参考依据。
最后，我们可以利用数值模拟和实验方法研究空巷内的瓦斯分布规律。
通过建立瓦斯运移和扩散模型，模拟瓦斯在空巷内的分布情况，并通过实验验证模型准确性。
总之，残煤复采区域空巷内瓦斯分布规律的研究对于保障矿井的安全开采具有重要意义。
通过对空巷内瓦斯分布规律的深入研究，可以为瓦斯防治和安全管理提供科学依据，提高矿井的生产效率和煤炭资源利用率。
y型通风下采空区瓦斯运移规律及治理方案分析
当代化工研究J牛Modem Chetnlcal Resewch基础研究2020・01 Y型通风下采空区瓦斯运移规律及治理方案分析*罗广广(汾西矿业集团贺西煤矿山西033300)摘要：为了有效研究Y型通风系统环境下踩空区域瓦斯流动以及涌出规律，对某煤矿综采工作面外形通风系统的特点进行了深入性的分析和研究，建立起了Y型通风采空区流畅模拟计算流体力学模型，通过数值模拟研究和分析，重点分析了Y型通风采空区域的瓦斯运动规律，对瓦斯治理以及矿井通风系统的优化提供出良好的理论依据.关键词：Y型通风；运动规律；治理方案中图分类号：T文献标识码：AAnalysis of Gas Movement Rule and Control Scheme in Goaf under Y-type VentilationLuo Guangguang(Hexi Coal Mine of Fenxi Mining Group,Shanxi,033300)Abstract:In order to effectively s tudy the gas f low and e mission rule in the g oafunder the Y-type ventilation system environment,the characteristics of t he external ventilation system of a f idly mechanized c oal miningface in a coal mine are deeply analyzed a nd s tudied,and a computational f luid d ynamics model f or smooth simulation of Y-type ventilation goaf i s established.Through numerical simulation research and analysis,the gas movement rule in the goaf o f Y-type ventilation is analyzed emphatically,which p rovides a good theoretical basis f or gas control and optimization of m ine ventilation system.Key words：Y-type ventilation^movement rule；control scheme在最近几年的发展过程中，随着我国综采工作面的开釆量不断加大，在煤矿开釆的方式以及技术上也得到了快速的发展，但是由于在开展过程当中，大量的瓦斯不断涌出对整个综采工作面煤矿开采的安全性和稳定性形成了不良的影响。
三进两回通风系统采空区瓦斯运移规律及其治理研究_雷云
三进两回通风系统采空区瓦斯运移规律及其治理研究
雷 云１ 周明磊１ 王海东１ 吴 琼１ 张 伟２ 牛瑞宏３
（ 煤炭科学研究总院沈阳研究院 ， 辽宁省沈阳市 ，１ １． １ ０ ０ １ ６； 沈阳理工大学应用技术学院 ， 辽宁省抚顺市 ，１ ２． １ ３ １ ２ ２； ） 山西省长治市襄垣县煤炭工业局 ， 山西省长治市 ，０ ３． ４ ６ ０ ０ ０ 并列双 Ｕ” 三进 摘 要 针对晋煤集团寺河矿二号井现采采空区瓦斯涌出量大且采用 “ 两回通风系统的特点 ， 通过应用 Ｃ Ｆ Ｄ 模拟 技 术 对 采 空 区 瓦 斯 分 布 进 行 了 数 值 模 拟 ， 得 出 不 同边界条件下采空区内高浓度瓦斯聚集区域和采空区瓦斯引排 、 抽采可行性研究结果 ， 从而 为该矿制定采空区瓦斯治理措施提供了科学依据 。 关键词 瓦斯运移 数值模拟 引排 抽采 中图分类号 Ｔ Ｄ ７ １ ２ ． ５ 文献标识码 Ａ
＂ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｍ ｉ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｗ ｉ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ＂ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｉ ｎ ｔ ａ ｋ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｅ ｔ ｕ ｒ ｎ ａ ｓ ｏ ｂ － － － ｇ ｇ ｇ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｙ
ｕ） （ ｖ） （ ｗ） ｐ （ ＋ ＋ ＋ ＋ρ ｚ ｇ －Ｆ ｚ ｚ ｚμ ｚ ｙ μ ｙ ｘ μ Ｉ Ｃ Ｈ４
— — 求解变量 ；Ｄ— — — 弥散系数 ；Ｆ — — 瓦斯流动阻力分量 。 ｕ、 ｖ、ｗ— Ｆ Ｆ 注 ： ｘ、 ｚ— ｙ、
２ 采空区瓦斯运移数值模拟 ２ ． １ 回采工作面概况 寺河矿二号 井 属 晋 城 煤 业 集 团 ， 主 要 开 采 ９
黄陵矿业一号煤矿采空区瓦斯规律探究
黄陵矿业一号煤矿采空区瓦斯规律探究作者：闫国锋来源：《现代企业》2012年第10期采空区瓦斯涌出量，在一般的回采工作面瓦斯涌出构成中占有最大的比例。
特别是随着采煤工艺的进步，众多的大型矿井多采用综采方式、长壁布置，采煤量大，工作面顺槽较长，因此工作面瓦斯涌出量较大，采空区也较长。
而采用U 型通风加上工作面下隅角端头封堵不及时就不可避免的导致工作面相当大的一部分风量漏入采空区，使得回风巷的上隅角瓦斯涌出得不到有效稀释并随时有超限的危险。
研究采空区瓦斯浓度分布和高浓度区域，对确定瓦斯抽放参数十分重要，它直接影响瓦斯抽放量、抽放浓度等参数。
所以，采空区瓦斯涌出规律的研究，对有效地提高抽放效果，消除或减轻工作面瓦斯威胁，提高工作面安全水平，有效地利用瓦斯资源具有重大意义。
一、采空区瓦斯浓度分布的一般规律黄陵矿区一号煤矿位于陕西省黄陵县店头镇，为高瓦斯矿井。
含煤地层为下侏罗系延安组，共含煤5层。
2号煤层为主要可采煤层，厚度0～5.65m，平均厚度2.02m，倾角3°～5°，煤层构造由简单到较复杂。
矿井采用综合机械化开采，长壁布置，采煤量大，工作面顺槽2700多米，全部垮落法管理顶板，工作面通风形式为“U型”，工作面正常配风量在1200㎡∕min左右。
1.在垂直于工作面的走向上。
近工作面采空区由于漏风流流速大，受到的紊动作用大，浮煤吸出的瓦斯和邻近层涌入的瓦斯随漏风流经上隅角进入回风巷，瓦斯浓度较低；随距工作面距离的增大，采空区瓦斯受扰动作用减小，因而瓦斯浓度增高。
在采空区深处，随时间的推移，瓦斯浓度会日趋平均。
2.在垂直方向。
在垂直方向上，由于瓦斯受浮升力的作用，使采空区顶板附近的瓦斯浓度高于采空区底板附近的瓦斯浓度，并且这种分布特点适用于整个采空区。
3.在沿工作面方向。
在沿工作面方向上，在漏风流影响到的区域，进风侧的瓦斯随风流向回风侧运移，导致回风侧瓦斯浓度的增大；在远离工作面，漏风流涉及不到的地方，这种回风侧比进风侧瓦斯浓度高的分布特点并不明显。
采空区瓦斯流动规律及抽放方法研究
采空区瓦斯流动规律及抽放方法研究摘要：为了有效的降低回采工作面采空区的瓦斯涌出及上隅角瓦斯浓度，对采空区顶板裂隙变化及瓦斯流动规律进行了较为深入的理论分析，并根据上述理论提出了“分源抽放”的综合治理方法。
经过在**煤矿12081工作面试验应用，取得了良好的效果，上隅角瓦斯浓度由原来的0.6%左右下降到0.4%，瓦斯浓度降低了33.3%，高位钻场单孔瓦斯抽放浓度平均为34%，瓦斯流量为0.062m3/min，在一定程度上降低了采空区的瓦斯涌出量，保证了工作面的安全生产。
关键词：采空区；瓦斯；顶板；抽放在开采高瓦斯煤层，特别是开采厚煤层时，从邻近层、煤柱及采掘空间丢失的煤中向开采层采空区涌出大量瓦斯，尤其是近年来，随着工作面的不断推进，采空区面积的日益增大，采空区瓦斯涌出量占矿井瓦斯涌出总量的比例日益增大，一些矿井高达40%～60%[1]。
不仅如此，采空区瓦斯涌出量的不断增大使回采工作面上隅角瓦斯浓度急剧增加，很容易造成瓦斯超限，给矿井安全和瓦斯治理带来了极大的困难。
为了有效的降低采空区瓦斯涌出量及工作面上隅角瓦斯浓度，我们对采空区的顶板裂隙变化及瓦斯流动规律进行了较为深入的分析，并提出了有效的抽放方法。
1 采空区瓦斯流动规律分析1.1 采空区顶板裂隙分布规律国内外大量研究表明，煤层、围岩均属于孔隙－裂隙结构体，不同的煤层、岩层的孔隙、裂隙尺寸、结构形式以及发育程度差别很大。
其孔隙、裂隙的闭合程度对地应力的作用敏感，地应力增高时，其闭合程度增大，透气性降低；在地应力降低时，裂隙伸张，透气性增加。
一般情况下，煤层开采后采空区的顶板形成两类裂隙：一类是离层裂隙，是随岩层下沉在层与层之间出现的岩层裂隙；另一类为竖向破断裂隙，是随岩层下沉破断形成的穿层裂隙。
根据煤层顶板上覆岩层的运动特征，当上覆岩层下沉稳定后，可将上覆岩层采动裂隙划分为“竖三区”和“横三区”，即在采空区沿垂直方向由下往上分为冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，在相应的区域内形成了不同程度的竖向破坏裂隙；而沿工作面推进方向及在工作面的上下顺槽又分为煤壁支撑影响区、离层区、重新压实区，并在相应的区域内形成离层裂隙。
采空区瓦斯流动分布规律研究报告
基于采空区的瓦斯流动分布规律研究摘要：近年来,随着我国煤矿开采深度的增加、煤与瓦斯突出事故的增多,让我们更加重视对采空区瓦斯运移规律的研究。
回风隅角瓦斯超限现象在我国众多高瓦斯矿井中普遍存在,是影响矿井持续、稳定和安全生产的重要原因和事故隐患。
为了探讨上隅角瓦斯聚积的根本原因,根据渗流理论，对采空区顶板裂隙变化及瓦斯流动规律进行了理论分析和数值模拟,通过建立采空区瓦斯渗流和分布的数学模型,定出边界条件,对采空区瓦斯流动分布规律进行研究,为分析上隅角瓦斯浓度分布和预测上隅角瓦斯浓度提供了理论依据,对上隅角瓦斯的防治和煤与瓦斯突出预测具有实际意义。
关键词：采空区、瓦斯运移规律、上隅角、渗流理论、数值模拟0 引言煤炭行业是支撑我国国民经济发展的重要基础工业，经过几十年的发展，已经有了雄厚的基础。
据专家预测，在我国未来一次能源消费中，煤炭仍将占主导地位，即使到2050年，煤炭在我国一次能源消费结构中的比例也不会低于35%，届时，煤炭消费量仍将达到20多亿吨。
因此，煤炭在国民经济和社会发展中仍将占重要地位，煤炭工业仍将是21世纪我国能源工业的主力军。
在这个大的背景下，煤炭产量的不断提高已经成为不可逆转的大趋势，近年来综合机械化采煤设备得到了大力推广，高产高效矿井逐年增多，煤炭行业的整体形势有了很大的改观。
为保证国民经济和煤炭工业持续、稳定、健康发展，建设高产高效矿井，提高采掘机械化水平，是我国煤矿发展的必由之路。
随着煤炭科学技术的发展，高产高效矿井数量大大增加，部分矿井经过技术改造，通过进行综合机械化装备，矿井的年产量有了很大的提高。
由于综合机械化采煤开采强度比较大、生产集中、推进速度快，造成采空区涌出空间比较大，而上隅角瓦斯主要来源于采空区,并由经漏入采空区的微弱风流带入回采工作面。
在回采工作面与回风巷交界处形成高浓度瓦斯积聚的区域,即上隅角瓦斯积聚区。
所以通过对采空区瓦斯运移规律的研究，使得采空区瓦斯得到有效的治理，从而解决上隅角瓦斯超限等问题，以充分发挥综合机械化采煤的优势，实现真正意义上的高产高效。
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采空区瓦斯浓度分布及运移规律研究
摘要:针对采空区瓦斯运移包括渗流和非均质气体的扩散两个方面的问题,利用渗流理论、气体扩散理论为基础建立起采空区风流流动数学模型,以及采空区瓦斯运移的数学模型,并采用计算机数值求解,将数值模拟结果与现场实测数据结果进行对比分析,提出了采空区瓦斯浓度分布特征及瓦斯运移规律。
关键词:综放工作面采空区瓦斯气象参数
采空区瓦斯浓度分布不但受流场速度分布影响,同时流场的速度分布又反过来影响浓度分布,这个两个问题的方程需要耦合求解。
本文利用渗流理论、气体扩散理论为基础建立风流流动及瓦斯运移的数学模型,采用计算机数值求解,分析研究采场气体流动和瓦斯分布规律。
1 采空区风流流动数学模型
式(9)即为瓦斯在采空区的缝隙结构中的扩散方程,从该方程的求解过程中可以看出:瓦斯在采空区的运移可以分解成由瓦斯浓度引起的相对于平均运移的分子扩散和对流造成的瓦斯运移。
3 采空区瓦斯流场的数值计算
根据上述数学模型和计算方法,采用计算机数值求解,即可求出采空区瓦斯的流动状态及浓度的分布规律。
根据矿井生产实际条件,可
将采空区划分为生产区和封闭区。
其中生产采空区又可划分为独立生产采空区、邻空生产采空区。
从本文所研究的某矿5404和6404综放面的实际情况看,5404采空区为独立采空区,6404采空区为进风邻空采空区。
工作面长度为220 m,采空区模拟深度为410 m,采空区瓦斯浓度为25%。
在正常生产条件下,5404面的配风量1100 m3/min,6404工作面的配风量1250 m3/min,数值模拟结果见表1。
4 结论
将数值模拟的结果和现场实测数据进行对比分析可以得总结出以下结论。
(1)采空区瓦斯的分布和压力分布是相互影响的。
在靠近工作面的地方由于风量和风速都比较高,瓦斯迅速被带走,其瓦斯浓度相对较低;沿工作面方向,从进风侧到回风侧,瓦斯浓度总的趋势是逐渐增高的,到上隅角处增到最大。
(2)当受到相邻采空区的漏风影响时,其进风区域瓦斯含量会有所升高。
(3)采空区内部有高浓度瓦斯存在,从计算模拟结果可以看出高浓度瓦斯大部分处在采动影响区的后部,只有在回风的部分区域离工作面较近,应加强防治。
(4)风量增加,虽然使得采空区漏风范围和强度增大,但是并没有
明显增加采空区瓦斯涌出的平均浓度。
参考文献
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