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采用“U+L”型通风方式的回采工作面瓦斯涌出规律研究

更新时间:2009-03-28

近年来,随着现代综合机械化采煤技术的发展,开采强度大和开采速度快已成为我国煤矿生产的发展趋势。与此同时,回采工作面瓦斯涌出量也不断加大,造成回采工作面回风流及上隅角瓦斯浓度时常超限,因此需要掌握回采工作面瓦斯涌出规律,这对于指导矿井通风管理、瓦斯抽采设计,以及瓦斯治理工作都有着重要的理论意义和实用价值[1]。笔者以宣东二矿采用“U+L”型通风方式的33204回采工作面为研究对象,对该工作面瓦斯涌出规律进行研究。

1 瓦斯涌出规律研究现状

为了保证矿井的正常生产活动,我国投入了大量的人力、物力对瓦斯涌出规律进行研究。目前,我国已在煤层瓦斯含量测定、煤结构特征、孔隙分布、比表面积、煤层瓦斯成分、矿井瓦斯涌出量预测、煤层气开发利用等方面,取得了长足的发展[2-3]

瓦斯运移规律是研究瓦斯涌出的基础,研究瓦斯运移规律涉及到多个学科,一般包括:渗流力学、岩石力学、采矿及安全工程等,其中力学学科的渗流理论是研究的主要方向。国内外目前对于瓦斯运移主要提出了瓦斯渗流理论、瓦斯扩散理论、瓦斯渗流—扩散理论,其中瓦斯渗流理论包括线性渗流理论和非线性渗流理论2个方面,并且认为瓦斯渗流—扩散理论较为符合实际,得到一致认可[4-6]

2 工作面概况

宣东二矿位于河北张家口市宣化县东南,距宣化城区约10 km,大部分地区隶属宣化县顾家营乡所辖,部分位于张家口市下花园区辛庄子乡。井田内含煤地层为侏罗系中下统下花园组。下花园组含可采及局部可采煤层5层,平均厚度10.8 m。Ⅲ3煤层位于上部,为主要可采煤层,Ⅴ2煤层属较稳定型,也是主要可采煤层,其余Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ3为不稳定型,是局部可采煤层。

33204回采工作面位于-230 m水平二采区,其标高为-314~-218 m,上部为-200 m胶带运输大巷。工作面倾向长度为1 246 m、走向长度为119 m、面积148 274 m2,回采Ⅲ3煤层,煤层较稳定,煤层厚度2.4~4.0 m,平均厚度3.2 m。工作面回采循环进度为0.5 m,即割一刀煤移架一次,然后推溜,采用“三八”制作业,早8点检修,4点、0点两班出煤,每个生产班进4刀;推进速度4 m/d,出煤3 000 t/d。采用全部垮落法管理顶板;开始使用“U”型通风,后来改为“U+L”型通风方式,即设置1条尾巷作为瓦斯专用排放巷道,将工作面回风侧尾部涌出的大量瓦斯在通风负压的作用下经过联络巷带走,使其进入瓦斯专用排放巷道。33204回采工作面供风量为2 350 m3/min左右。

3 工作面瓦斯涌出测定

2016年10月27日(检修)、11月1日(生产)、11月4日(生产),在33204回采工作面20#架(B点)、40#架(C点)和60#架(D点)处,以及进回风巷道共布置11个测点对风量和瓦斯浓度(体积分数)进行测定,考察各测点瓦斯浓度的变化来研究工作面瓦斯涌出规律。测点布置情况见图1,测定结果见表1。

  

图1 回采工作面测点布置示意图

 

表1 工作面走向各测点瓦斯浓度及瓦斯涌出量测定数据

  

测点编号距进风巷距离/m10-27测定数据11-01测定数据11-04测定数据风量/(m3·min-1)瓦斯浓度/%瓦斯涌出量/(m3·min-1)风量/(m3·min-1)瓦斯浓度/%瓦斯涌出量/(m3·min-1)风量/(m3·min-1)瓦斯浓度/%瓦斯涌出量/(m3·min-1)A0234000239500237300B2920300.061.2218860.142.6418870.122.26C5814150.141.9815220.263.9616120.304.84D8717140.356.0018460.458.3117440.508.72E11910580.687.1913930.628.6414630.659.51

为了更直观地体现测定情况,以进风巷为起点,各测点距进风巷的距离为横坐标,以各测点的瓦斯浓度和瓦斯涌出量为纵坐标,根据表1绘制测点沿工作面走向距离增加时瓦斯浓度及瓦斯涌出量变化图,如图2、图3所示。

  

图2 测点沿工作面走向瓦斯浓度变化图 图3 测点沿工作面走向瓦斯涌出量变化图

从图2、图3可以看出,33204回采工作面瓦斯浓度和瓦斯涌出量从进风侧到回风侧逐渐增大,且生产班瓦斯的涌出量比检修班瓦斯涌出量大,这是因为生产班煤壁为新暴露煤壁,瓦斯涌出强度较检修班高,且割落的煤块在工作面运输过程中也会涌出一部分瓦斯。

大学生对外卖的便利性、卫生安全、价格、口味、服务态度和种类等方面有很高的关注度.其中,促进外卖发展的主要因素为便利性、口味、服务态度和种类,阻碍外卖发展的主要因素为卫生安全和价格.

4 回采工作面瓦斯涌出规律

4.1 沿工作面走向瓦斯涌出规律

图13为喷浆速度30 m/min、转速120 rad/s时,只改变溢流室进口角度所测得的溢流室压力分布图。由图13可知,当溢流室进口角度逐渐减小时,溢流室压力有增大的趋势。与之前的分析相同,进口角度越小,进入到溢流室内的浆流流量越大,随之转化为更多的静压能,使得溢流室压力上升。进口角度在40°~43°之间时,溢流室压力接近常压状态,易于实验室操作。当前条件下溢流室压力(Poverflow)与进口角度(δ)的关系表达式为:

急性冠脉综合征 (acute coronary syndrome,ACS)患者行经皮冠状动脉介入(percutaneous coronary intervention,PCI)治疗后,以氯吡格雷联合阿司匹林抗血小板聚集治疗,可显著降低患者术后死亡率及其他心血管事件再发生率[1,2]。然而,临床研究发现,仍有20%左右的患者在服用常规剂量的氯吡格雷后又发生了支架内血栓形成、心肌梗死、中风等不良心血管事件,临床把该现象称为氯吡格雷低反应性或氯吡格雷抵抗(clopidogrel resistance,CR)[3,4]。

  

图4 “U+L”型通风方式采空区内漏风流方向图

  

图5 回采工作面沿走向瓦斯浓度变化图

分析图4、图5可知,33204回采工作面沿工作面走向瓦斯涌出规律为:从进风侧到工作面中部(即测点A到测点C)瓦斯浓度与瓦斯涌出量平均增长幅度不大,但从工作面中部到工作面中后部(即测点C到测点D)平均增长幅度较快,而工作面中后部到工作面回风巷(即测点D到测点E)平均增长幅度有所减缓。与工作面采用单一“U”型通风时的瓦斯涌出规律不一致。一般来说,工作面采用单一“U”型通风时工作面中部到回风侧瓦斯涌出的幅度较大,且距工作面回风侧30 m内的瓦斯涌出强度最大[11-12]。通过分析认为,这与33204回采工作面通风方式有关。

根据表1所测定的数据反映,在33204回采工作面涌出瓦斯构成中,采空区瓦斯涌出占较大比例。

当33204工作面回采Ⅲ3煤层时,在煤层群条件下,受开采层的采动影响,其下部的邻近煤层Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ3和Ⅴ2煤层得到卸压,从而产生膨胀变形,煤层透气性大幅度提高,此时煤层与岩层之间形成孔隙和裂缝,不仅可以储存卸压瓦斯,也是瓦斯流动的良好通道,促使邻近层瓦斯向采空区大量涌入[13-15],进而导致采空区瓦斯涌出量较大。

4.2 沿工作面倾向瓦斯涌出规律

[4] 蒋仲安,蒋江林,王洪胜,等.矿井综放工作面采空区瓦斯运移规律实验研究[J].矿业安全与环保,2015(3):5-11.

根据采场瓦斯运移规律,建立数学模型,该模型包括弥散和渗流两个子问题,对非均质气体,上述两个问题的方程必须联立求解[7-8]。某点瓦斯浓度的变化要影响该点处气流的密度和黏度,又会引起流场状态的改变,也就是说,浓度变化对速度分布有反作用。一方面瞬时浓度分布依赖于瞬时速度分布,另一方面平均速度分布又依赖于浓度分布,其均为未知函数[9-10]

μ的数值可以通过反复试验得到,根据得到的μ值算出抗滑安全系数。目前孤石的抗滑安全系数还没有明确规定,可以参考挡土墙设计中的抗滑移安全系数大小来取值。

 

表2 工作面倾向各测点瓦斯浓度测定数据

  

日 期位 置各测点瓦斯浓度/%测点1测点2测点3B(20#架)0.080.020.0910-27(检修班)C(40#架)0.150.100.18D(60#架)0.420.280.36B(20#架)0.110.100.2111-01(生产班)C(40#架)0.240.210.33D(60#架)0.590.410.35B(20#架)0.100.090.1811-04(生产班)C(40#架)0.300.290.32D(60#架)0.700.390.40B(20#架)0.1050.0950.195生产班平均C(40#架)0.2700.2500.325D(60#架)0.6450.4000.375

以工作面煤壁为起点,B、C、D 3个测点沿工作面倾向布置位置到工作面煤壁的距离为横坐标,以各测点测定的瓦斯浓度为纵坐标,根据表2绘制测点沿工作面倾向瓦斯浓度变化图,如图6、图7和图8所示。

按照以上数学模型和表1、图2、图3等数据条件,采用采空区渗流场瓦斯运移数值模拟软件进行数值模拟分析,可以得到33204回采工作面沿工作面走向瓦斯涌出规律图,如图4、图5所示。

  

图6 B测点沿工作面倾向瓦斯浓度变化图

  

图7 C测点沿工作面倾向瓦斯浓度变化图

  

图8 D测点沿工作面倾向瓦斯浓度变化图

由图6~8可以看出,33204回采工作面沿工作面倾向瓦斯涌出规律为:检修班和生产班工作面倾向上的瓦斯浓度从工作面煤壁起慢慢下降,到中部时达到最低后逐渐上升,呈现出一个不对称的“V”型形状,不对称程度随测点在工作面走向位置的不同而发生变化,从进风侧起到工作面中部(20#架到40#架处),均为邻近工作面煤壁侧的瓦斯浓度高,但随着走向距离的增加,煤壁瓦斯涌出量相对下降;但从工作面中部到工作面回风侧(40#架和60#架处),邻近采空区侧的瓦斯浓度比煤壁处瓦斯浓度高。

破碎的石块、水泥、泥土混杂在一起,只凭借孔老一的一双手,是不可能挖开的。只一会,孔老一的十指很快便沁出了血水。

4.3 煤壁采空区瓦斯涌出系数

为了求出煤壁、采空区涌出瓦斯在工作面风流瓦斯中所占的比例,在正常生产期间的非生产班(即11月27日检修班),在工作面回风流下部(C、D两测点)由煤壁到采空区布置测点,多次测定风流中的瓦斯浓度(见表2),将数据回归处理后绘制出工作面回风侧倾向平均瓦斯浓度随距离变化图,如图9所示。

参考文献

水兴百业旺。结合饮水安全工程建设,各地的乡村振兴建设也搞得有声有色。有了水,农户就把改厕、改灶、改路结合起来,很多农村的面貌焕然一新。

  

图9 工作面回风侧倾向平均瓦斯浓度随距离变化图

根据图9,结合工作面倾向长度做出沿工作面倾向瓦斯浓度变化图,如图10所示。

  

图10 工作面回风侧沿工作面倾向瓦斯浓度变化图

由图10中所示数据进行计算,得出煤壁瓦斯涌出系数k煤壁为:

 

采空区瓦斯涌出系数k采空区为:

2.5 疼痛护理 观察疼痛性质、持续时间。教会患者根据“长海痛尺”进行自我疼痛评分,小于4分时给予心理安慰和分散注意力,大于4分遵医嘱适当给止痛药,效果较好[3]。

 

回采工作面煤壁、采空区瓦斯涌出所占回采工作面瓦斯涌出的比例与煤层开采深度、生产接续布局和采掘强度等因素有关。根据以上计算结果,确定33204回采工作面瓦斯涌出中煤壁瓦斯涌出所占比例为44.34%,采空区瓦斯涌出所占比例为55.67%。

5 结语

[7] 王志亮,陈学习.采煤工作面煤壁瓦斯涌出强度实测方法及应用[J].矿业安全与环保,2016(2):45-49.

从政策环境看,改革开放进入深水区,行业治理难度日益增加。物流业管理涉及部门多,协调难度大,与一体化运作、网络化经营的物流运行模式不相适应。近年来,各部门出台了一系列政策措施,但存在落实不到位、推进速度慢、地方协调难等问题。新兴物流领域出现的新问题,也对物流业治理体系和治理能力现代化提出了新课题。

[1] 王志权.高瓦斯综采工作面瓦斯涌出规律分析[J].煤矿安全,2010(12):89-91.

[2] 李开学,王琳,王广宏.综采工作面瓦斯涌出规律分析[J].矿业安全与环保,2010(4):48-50.

[3] 原德胜,陈跟马,李子文,等.大佛寺煤矿40108综采工作面瓦斯涌出规律及影响因素分析[J].煤矿安全,2014(5):155-158.

为了研究33204回采工作面沿工作面倾向瓦斯涌出规律,在B,C,D 这3个测点沿工作面倾向距离煤壁3.8 m(测点1)、2.7 m(测点2)和1.0 m(测点3)处布置3个测点,对瓦斯浓度和涌出量进行测定,测定数据见表2。

[5] 程涛,杨胜强,徐全,等.采场瓦斯运移规律模拟及其治理措施分析[J].煤炭科学技术,2010(12):61-65.

[6] 高宏杰.魏家地煤矿瓦斯涌出规律及影响因素分析[J].煤炭工程,2016(10):58-60.

以宣东二矿采用“U+L”型通风方式的33204回采工作面为研究对象,通过对该工作面布置测点,测定风量和瓦斯浓度,并对数据进行整理、数值模拟分析及回归处理,得出33204回采工作面沿工作面走向、倾向瓦斯涌出规律,以及煤壁、采空区瓦斯涌出系数,可为矿井通风管理、瓦斯抽采设计,以及瓦斯治理工作提供必要的理论依据与技术指导。

雨水箱涵施工技术在城市道路建设施工中需根据实际情况,明确规定施工设计、规范、技术应用等,各部门的合作交流进一步加强,使其对自身职责明确,确保贯彻落实施工制度,加大施工监督的力度[3]。使施工质量和雨水箱涵技术的规范化操作得以确保,从而将技术的应用效果进一步提高。

[8] 张学民,张晓波,张仲信,等.阳泉矿区瓦斯涌出规律研究及其综合治理[J].煤炭科学技术,2014(9):123-125.

[9] 张明禄,梁雷,雷喜良.回采工作面异常区瓦斯涌出规律及预测研究[J].中州煤炭,2014(6):51-53.

[10] 邱建,邱帅.采煤工作面瓦斯涌出规律及其防治[J].山东煤炭科技,2012(2):173-175.

那回不去的光阴流年,我将永远铭记,那不能一起走的旅途你要照顾好自己,没有和我在一起的日子你也要平安、快乐和幸福。其实我们的相守不定要到終点,旅途一一起走过,也已不负一生。

围岩蚀变以线型蚀变(沿断裂)为主,具典型的热液型矿床的蚀变特征,围岩蚀变类型主要为绢云母化、硅化、角岩化、矽卡岩化、大理岩化、青盘岩化、黄铁矿化,其中矽卡岩化、角岩化和大理岩化与成矿的关系最为密切,黄铁矿化普遍发育在典中组中,为笛给高硫化矿床提供了地质依据。

[11] 陈大力,秦永洋,赵俊峰,等.综采工作面瓦斯涌出规律及影响因素分析[J].煤矿安全,2003 (12):7-10.

[12] 张华.天池煤矿103综采工作面瓦斯涌出规律分析[J].煤矿安全,2014(10):130-132.

[13] 陈静,王继仁,贾宝山.低透气性煤层瓦斯抽采技术与应用[J].煤炭技术,2009(3):70-73.

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[15] 郝佳顺,周建伟.余吾煤业S2107工作面瓦斯涌出规律研究[J].现代矿业,2016(9):236-237.

 
赵新
《矿业安全与环保》 2018年第02期
《矿业安全与环保》2018年第02期文献

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