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。
综采采空区瓦斯运移规律及抽采研究
瓦斯 超 限 ， 更为严 重 地还 导 致成 分 区总 回风 巷 瓦斯 超 限 ， 重 威胁 到整 个 矿 井 的安 全 生产 ． 于前 人 关 于采 空 区 瓦斯 运移 的 研 究 成果 ， 严 基 采
用ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ数值模拟研究 了某煤业公 司的 ２ ２ 综采工作 面采空区瓦斯运移规律 ， ３８ 并采用同样 的方法数值模拟优化研究 了上隅角瓦斯
程、 质量守恒方程等． 了便于对组成采空 区卸压 瓦斯 为 运移数学模型中层流与湍流流动方程（ Ｎ ． 模型） Ｒ Ｇｊ ｝ 、 连续性方程（ 用渗流速度表示 ）动量守恒方程 、 、 瓦斯质 量守恒方程等主要控制方程进行分析 ， 把瓦斯涌出作 为质量源项加到连续方程中， 并用同一程序对各方程 进行 求解 ， 到各控 制方 程 的通 用形 式翻 得 ：
率等开采因素 ， 及工作面风压 、 风量 、 采空 区内风流分 布规律 、 工作面与采空 区联通程度 、 采空 区内 冒落压
实程度等通风阻力因素影响 ． 一般情况下 ， 如果未受 抽采或采动影响，采空区内空气的压力一般在 １ １ × ． ３ ０
１ ａ ０Ｐ 左右 ，而瓦斯压力 可能高达 １ １ ０ １ １ × ． ３ １６ ． ３ ０ Ｘ ０
第 ２ 卷第 ２ ５ 期 湖南科技大学学报（ 自然科学版 ） ２ １ 年 ６ Ｊｕ ａ ｏ Ｈ ｎｎＵ ｉ ｒｔ ｏ Ｓｉ ｃ ００ 月 ｏ ｒ ｌ ｆ ｕａ ｎ ｅ ｉ ｆ ｃ ｎｅ＆Ｔｃｎｌ ｙＮ ｔ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｉ ） ｎ ｖ ｓｙ ｅ ｅｈｏ ｇ（ａ ｒ ｃ ｎｅＥｉ ｎ ｏ ｕｌ ｅ ｔ ｏ
型通风方式 ，工作面 回风量为 １ ０ ０ Ｓ ｉ， ０ １ ０ ／ ｎ 绝 ０ ５ ｍｍ
对瓦斯涌出量为 ｌ —１ ｍ／ ｉ ４ ６ Ｓ ｎ ｍ ．
采空区瓦斯浓度分布及运移规律研究
采空区瓦斯浓度分布及运移规律研究作者：刘义磊黄素果来源：《科技资讯》2012年第29期摘要：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中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0048-02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在矿井通风系统中，风流的流动可分为管道流动和采空区冒落区域内的流动。
在采场内的管道流动时风压稳定，各处的压力差值相对很小，不考虑温度的变化影响，此时风流流动可以看作不可压缩流体的稳定流动，符合连续方程。
而采空区的冒落区域被破碎的岩石填满，岩石之间形成多处缝隙，风流在这些缝隙中流动的速度很低，可看作是渗流，在忽略结构变形的影响时，符合达西定律：。
式中：V为渗流速度；为渗流场压力；k为渗流系数。
因此可以得到风流在采空区范围内稳定流动的微分方程：由于在实际的流场分布中风速测量起来比较简单方便，因此选择第二类边界条件作为求解条件，此时该方程存在定解的充要条件是：式中：为工作面或沿空巷与采空区交界面上采空区侧任意两点的压头差，m；为工作面或沿空巷内和相对应的静压差，Pa；为工作面或沿空巷内和相对应的标高差，m。
式（1）、（2）联立即可对采空区风流流动的数学问题进行求解。
2 采空区瓦斯运移数学模型采空区的气体状态可以视为一个由瓦斯和空气这两种元素构成的系统，将瓦斯用字母来表示，将空气用字母来表示。
综放采空区瓦斯流动规律数值模拟研究
山西煤炭 Ｓ ＮＸＩ ＨＡ ＣＯＡ Ｌ
Ｖ １３ ＮＯ． １ ｏ． １ １ Ｎｏ ．２ ｖ ０１ １
文章编号 ：６ ２ ５ ５ （０ １ １－ ０ ７ ０ １７ — ０ ０ ２ １ ） １０ ５ — ３
综 放 采 空 区 瓦 斯 流 动 规 律 数 值 模 拟 研 究
ｌ
ａ ｔ
（
ｄ ｘ
＋ ） 一ｍ ｄ： （ （ ＿ ａ － ＋（
ａ ｙ ａ ｚ ａ ｘ
ａ） ） ）Ｐ ｗ （ｗ 軎（ｗ ＋ ａ ＋ ａ 一 ＋ ａ
式中 ： Ｐ是静 压 力 ； Ｆ是质 量力 ，包 含 附加 的 动量 损
采 空 区瓦斯 流 动 非 常复 杂 ， 受 多种 因素 的影 它 响 ， 漏风 、 如 温度 、 力 、 浮 瓦斯 密度 以及 采 空 区孔 隙 率等 。 因此 ， 究 瓦斯 在 采 空 区 的流动 ， 需 要做 一 研 先
范红 伟
（ 山西煤炭职业技术学 院 ， 山西
摘
太原
００ ３ ） ３ ０ １
要 ： 用 Ｆｕｎ 模 拟软 件 ， 采 ｌｅｔ 选择 标 准双 方 程模 型 ， ｕ 型 和 Ｕ＋ 对 Ｌ型 通 风 方 式 下 综放 采 空 区 瓦斯 流 动 进 行 数 值
模拟 ， 究其分布规律 。模拟 结果表明 ： 研 在走向方向上 ， 自然堆积 区到压 实稳 定区， 从 在倾斜方向上， 从进风侧到 回风侧 ， 在垂直方向上 ， 从底板到断裂带最上部 ， 瓦斯 浓度逐渐增大 ； 隅角瓦斯 浓度 由 ｕ 型的 １％下降到 了Ｕ＋ 上 ３ Ｌ型的 ０６ ． ％左 右， 大大降低 了上隅角瓦斯浓度 ， 有效 的解决 了瓦斯超限 的问题。
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ａ ｌ ｗ ｏ ｎ ｄ —ｕ ｒ ａ ｎ ｅ ｈ ｎ Ｌ ｖ ｎ ｉ ｔ ｎ ｗ ｓ ｓｍｕ ａ ｅ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｇ ｓ ｆ ｆ ｍｉ ｅ — ｔ ａ ｅ ｓ ｕ ｄ ｒ ｔ ｅ Ｕ ａ ｄ Ｕ＋ ｅ ｔ ａｉ ａ ｉ ｌ ｔｄ ｗｉ ｏ ｏ ｌ ｏ ｈ ｓ ｎ ａ ｄ ｔ ｏ —ｑ ａｉ ｎ ｍｏ ｅ ｔ ｌ ｅ ｔｓ ｆ ａ ｅ ａ ｄ ｉ ｉｔ ｂ ｔ ｎ ｗａ ｔ ｄ ｅ ． ｈ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｔ ｄ ｒ ｗ — ｕ ｔ ｄ ｌｗｉ Ｆ ｕ ｎ ｏｔ ｒ ｎ ｔ ｄ ｓ ｉ ｕ ｉ ｓ ｓ ｉｄ Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｅ ｕ ｔ ａ ｅ ｏ ｈ ｗ ｓ ｒ ｏ ｕ ｏ ｓ
采空区瓦斯浓度分布规律研究
采空区瓦斯浓度分布规律研究作者：杨秀军来源：《科技资讯》 2013年第23期采空区瓦斯浓度分布规律研究杨秀军（开滦钱家营矿业分公司河北唐山 063301）摘要：通过对采空区顶板覆岩活动及空隙介质特征分析，采用现场束管监测的方法来测定采空区瓦斯浓度分布。
根据现场观测结果进行了采空区瓦斯浓度分布状态分区，得出采空区后方0-6m范围内的瓦斯稀释的区域；6～10 m范围内的瓦斯聚集区域；10 m以外的范围是瓦斯稳定区域，并根据这个理论，本文主要分析了采空区后方的岩层活动和瓦斯浓度分布的关系，得出造成采空区瓦斯浓度分布不同的根本原因。
关键词：采空区瓦斯浓度状态分区岩层活动中图分类号：TD7文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）08（b）-0000-00Goaf gas concentration distributionYang Xiujun(Kailuan Qianjiaying mining company in Hebei Tangshan 063301)Abstract: Through the roof rock activities in gob and the porosity media features analysis, Using the method of the scene beam pipe monitoring to determine he Distribution of Gas Density in Gob. According to the scene test results divided the gas density in gob into different regions. Reaching conclusion that 0-6m behind gob is gas dilution area and 0-10m behind gob is gas Gathering area and 10m beyondis gas stabilizing area. We analyzed the rough relationship between thedistribution of gas density in gob and the strata movement. We get the basiccausing that the different on the distribution of gas density in gob.Keywords: Gob; the gas density ; State partitions; Strata movement1 引言随着煤层工作面向前推进，由原始的煤层、围岩与瓦斯流体组成的平衡状态遭到破坏，工作面后方的煤层顶板不断冒落下来形成采空区，采空区上方煤层、岩层产生变形、下沉及断裂等变化形成裂隙、裂纹，从而改变了瓦斯原来的流动状态和赋存状态 [1-4]。
采空区瓦斯移动规律及抽放应用分析
因素 ： 地 质赋 存 因素 ， 包 括 邻 近 煤 层 瓦 斯 的 压力 、 层 间岩 石 的力 学性 能 、 邻 近煤 层 的瓦斯 渗 透性 能 、 分 层 间的岩 性 、 邻 近煤 层 瓦 斯 的含 量 及邻 近煤 层 的厚 度 等； 开采 因素 ， 包 括 煤 层 开采 的强 度 、 工 作 面 的 回采 工艺 及综 采工 作 面煤 的 回收率 等 ； 通 风 阻力 因素 ， 包 括采 空 区 内 冒落 层 的压 实 程 度 、 采 空 区 内风 流 的散
采 空 区瓦斯 是 回采工 作 面瓦斯 涌 出的 主要来 源
式 中， （ ｐ ）为 瞬 态 项 ； ｄ ｉ ｖ（ ｐ ｕ ）为 对 流 项 ；
ｄ ｉ ｖ （ Ｆｇ ｒ ａ ｄ ６ ｂ ） 为 扩散项 ； 为源项 。 在 既定 的方 程 中 ， 、 Ｓ和 ，有 着 特定 的表达 形
布规 律 、 工作 面 的配 风 量 和 风 压及 工 作 面 与 采 空 区 的联 通 程度 等 。此 外 ， 当地 面 大气 压 发 生 变 化 时 会
２ 采 空 区瓦 斯 运 移 规 律 数 学模 型 建 立
２ ． １ 工作 面概 况
薛 湖煤 矿 ２ ３ ０ １ 综 采工 作 面煤层 厚０ ． ８～ ３ ． ３ ｍ， 平均为 ２ ． ７ ３ ｍ， 煤层 结 构 简单 ， 煤 层 倾 角 为０ 。 － ４ 。 ， 平均为 ２ 。 ， 走 向长 １ ７ ８ ｍ， 倾 斜长 １ １ ３ ２ ｍ， 面 积 为 ２ ０ ０ ５ ９ ０ ． ４ ｍ ， 工 作 面范 围 内煤 层 赋存 稳 定 ， 属 简单 结 构 中厚 稳定 煤 层 。局 部 有 底 板 隆起 ， 造成 煤层 变 薄， 对 回采 有一 定 影 响。煤 质为 贫煤 ， 煤岩 类型 以亮 煤为主 ， 硬 度 较大 ， 为 Ⅱ类 ， 构造 煤 不 发 育 。采用 走 向长壁 后退 式采 煤 法 ， 主采 二 层煤 ， 采用 ｕ型通 风
2111采空区瓦斯运移规律探究与防治
1工程背景近年来，综合机械化放顶采煤法普遍应用于各个煤矿，在神华、充州、潞安、晋城、阳泉等集团都获得了推广与应用，煤矿的产量、采煤效率都获得了迅猛提升，大大减少了煤矿的经济支出，但这种方法冒落高度大，采空区经常会遗落煤块，上隅角瓦斯积聚以及回风巷的瓦斯浓度都会上升，给工作面回采埋下了安全隐患，煤炭自然发火危险性也会随之增大，极易造成瓦斯爆炸，而瓦斯爆炸[1]会生成冲击波，往往会造成不可逆的人员伤亡以及巨大经济损失，而且爆炸会产生大量有毒气体，造成二次危害，瓦斯浓度超标仍然是事故产生的根本原因，而要对其进行治理，普通的抽采方式往往治标不治本，因此本文重点研究采空区瓦斯运移规律，可以为后续的抽采方式提供有效的依据，已知2111工作面运输顺槽进风，回风顺槽回风，整体上为U型通风，在回采时工作面瓦斯检测仪器经常出现超限问题，检测显示上隅角瓦斯浓度达到13.1%，矿方理想方案为Y型通风方式以及瓦斯抽采，但为了确定瓦斯抽采的地带，必须掌握2111工作面后方采空区瓦斯运移规律，并为后续的针对性治理提供依据。
2瓦斯运移特征分析2.1模型建立矿方为了对2111工作面的瓦斯运移规律以及上隅角瓦斯积聚浓度进行合理性的探究，经过分析后决定采用FLUENT软件，工作面在回采后自然垮落形成采空区，由于自然垮落没有规律性，采空区不可避免的生成间隙，另外采空区内气体受到外界干扰小，可以近似为稳定流动，模型设置采用压入式U型通风，模型俯视图由左至右分别设置为采空区、自然堆2111采空区瓦斯运移规律探究与防治张鹏飞（霍州煤电集团晋北煤业有限公司通风科，山西霍州035100）摘要：2111工作面原先通风方式为压入式U型通风，在工作面回采过程中瓦斯检测仪检测到工作面上隅角瓦斯浓度达到了13.1%，给煤矿安全生产造成了隐患，为了保证工作面的安全回采并有效的降低瓦斯超限的问题，矿方采用Fluent软件对整个回采面建立了模型，数值模拟后得出瓦斯积聚在压实稳定区即回风巷后方采空区，而且瓦斯容易逸散至采空区上部断裂带，为此矿方采用了Y型通风+顶板高位钻孔瓦斯抽采对2111工作面进行了治理，抽采后根据现场实测得出工作面上隅角瓦斯浓度稳定在0.5%左右，降低幅度为96.1%，瓦斯浓度得到了有效控制，为煤矿生产提供了安全保障。
论采空区瓦斯分布规律及瓦斯抽采方法的研究
论采空区瓦斯分布规律及瓦斯抽采方法的研究摘要:随着煤矿生产规模的不断扩大与开采能力的提升,采空区瓦斯涌出问题日渐严重,目前一些矿井采空区瓦斯涌出量已经达到全矿井瓦斯涌出总量的50%、甚至70%,极大地增加了矿井的通风负担与潜在危险隐患。
本文在分析生产采空区与封闭采空区瓦斯涌出的不同成因及其分布规律的基础上,提出了采取技术成熟、高效可靠、有针对性的抽放措施,保障井下作业能顺畅、安全进行的具体方法。
关键词:采空区瓦斯分布抽采方法1 采空区瓦斯涌出概述采空区的瓦斯涌出主要来自现采区与已采区这两个部分,目前我国多数矿井的采空区瓦斯涌出量都在全矿井瓦斯涌出总量的20%～45%左右,然而随着煤矿生产规模的不断扩大与开采能力的提升,采空区瓦斯涌出问题日渐严重,一些矿井采空区瓦斯涌出量已经超过全矿井的50%,个别矿井甚至达到了70%,极大地增加了矿井作业的通风负担与潜在危险隐患。
因此,管理人员必须在深入理解采空区瓦斯涌出成因的基础上,全面掌握其分布规律,并采取技术成熟、高效可靠、有针对性的抽放措施,以保障井下作业能够顺畅、安全地进行。
2 采空区瓦斯分布的规律分析采空区瓦斯的分布规律主要与煤层开采情况及赋存条件有关,下面将分别对生产采空区与封闭采空区的瓦斯分布规律做一简单分析。
2.1 生产采空区瓦斯分布规律分析由于煤层和围岩在开采过程中会发生移动变形,使煤层在卸压后透气性增加,同时也使围岩的裂隙呈扩张的趋势,此时瓦斯便可能通过围岩裂隙渗入开采工作面与采空区。
岩层随生产采动作用沿倾斜方向发生移动,并逐渐引起缓慢下沉及破坏,促使底层应力的分布发生改变,并最终导致弯曲下沉带、裂隙带及冒落带自上而下依次出现。
通常弯曲下沉带的煤层与岩层都是非破坏性的,而仅仅呈现出整体的弯曲下沉和弹塑性形变,其瓦斯涌出至采空区的量也非常低。
裂隙带中的煤层中部分瓦斯在压力作用下通过贯通裂隙进入采空区,其涌出强度由上至下逐渐增强,大量聚积在采空区顶板附近。
回采工作面采空区瓦斯运移规律及抽采方法
通风与安全回采工作面采空区瓦斯运移规律及抽采方法大兴矿李继民摘要通过分析瓦斯解析、运移、积聚规律,采用地面钻井、顶板瓦斯道、顶板走向长钻孔、斜交钻孔、上隅角埋管等5种抽采瓦斯方法,取得了很好的效果。
关键词采空区瓦斯涌出规律抽采方法效果瓦斯灾害防治一直是煤矿安全工作的重点。
开采富含瓦斯煤层，采用自然垮落法管理顶板的回采工作面，采后由于岩体冒落会形成采空区，在采空区碎裂岩石裂隙中积存大量瓦斯一空区瓦斯。
由于通风、抽采不利，采空区瓦斯外溢，一是造成工作面瓦斯时常超限,影响正常回采;二是在工作面上隅角、煤壁片帮等风速低地点瓦斯积聚达到燃烧爆炸浓度,极易引起瓦斯事故。
因此，在煤矿生产过程中，探索和掌握瓦斯解析、运移、积聚规律，遵循规律治理采空区瓦斯尤为重要。
1采空区瓦斯运移规律1.1采空区“三带”发育规律回采工作面矿山压力规律研究显示，煤层随工作面回采,在工作面周围将形成一个采动应力场，采动应力场及其影响范围在垂直方向上形成竖三带，即冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。
在水平方向上形成横三区，即煤壁支撑影响区,离层区和重新压实区（图Do冒落带大多为不规则堆积的碎块状岩石,存在较大空隙（通常为采厚的3〜5倍）;裂隙带发生岩石破裂，可导水导气（采厚的6~10倍）;弯曲下沉带岩层不再破裂，裂隙发育程度低。
图1回采工作面上覆岩层沿工作面推进方向的分区分带不意图A-----壁支撑影响区（a-b）;B----离层区（b-c）; C—重新压实区（c-d）;I——冒落带；H—裂隙带;m——曲下沉带；a—支撑影响角1.2采空区瓦斯运移规律1.2.1采空区瓦斯来源煤层既是瓦斯的生成层,又是瓦斯的储集层。
普遍认为,瓦斯是在成煤过程中伴生，赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中的气体。
因此被埋入地下的煤层中富含大量瓦斯，未采动或未受应力影响时，瓦斯在煤体中以吸附和游离状态存在，原岩应力下基本不流动。
地面钻孔论文：地面钻孔抽采条件下半封闭采空区瓦斯运移及分布规律研究
地面钻孔论文：地面钻孔抽采条件下半封闭采空区瓦斯运移及分布规律研究摘要：地面钻孔抽采条件下，应通过对煤矿瓦斯涌出的影响因素有效分析和研究基础上，在地面钻孔抽采条件下半封闭采空区瓦斯来源以及运移规律进行详细分析和了解，从而得出了瓦斯运移及分布的规律，从而能在具体的开采过程中有效避免瓦斯事故的发生，建立了切实的安全保障机制。
关键词：地面钻孔；抽采条件；半封闭；采空区；瓦斯运移；分布规律随着煤炭科学技术的发展，综合机械化采煤技术得到了广泛的推广，高效以及高产的现代化矿井技术成为了采煤技术的目标。
综合机械化采煤具优势生产集中、推进速度较快等特点，从而导致采煤面的瓦斯涌出呈现集中化以及不均衡化的发展状况，从而造成了回风流及支架顶、上隅角等处瓦斯超限，对矿井的安全造成了一定的安全隐患。
随着我国煤矿井下开采的深度逐渐提高，瓦斯的危害逐渐频繁和严重，由此应通过对矿井中瓦斯运移规律的分析和掌握，为矿井开采的成为矿井安全生产提供相应的技术分析和基础。
一、影响瓦斯运移的因素分析煤矿的瓦斯是在煤岩层的沉积过程中逐渐形成的，煤层的开采以及采后采空区内将出现程度不同的逸出，一般通过绝对瓦斯涌出量以及相对瓦斯涌出量两个方面的参数进行表示。
绝对瓦斯的涌出量是指矿井在单位时间内涌出瓦斯气体的体积。
相对瓦斯涌出量是指矿井在正常生产条件下单位出煤量所涌出的瓦斯体积。
绝对瓦斯涌出量只能表示矿井涌出瓦斯的体积多少，但不能根据绝对瓦斯用户量判断矿井瓦斯涌出量的严重程度，而相对瓦斯涌出量是以矿井为基础，从而能为瓦斯的涌出程度进行判断。
矿井的瓦斯涌出量大小主要取决于自然因素以及开采技术因素。
1、煤层和围岩的瓦斯含量煤矿的煤层以及围岩的瓦斯含量决定了瓦斯涌出量的大小，瓦斯的含量越高，则瓦斯的涌出量就越大，煤层瓦斯含量是预测矿井瓦斯涌出量的主要依据。
2、开采规模矿井的开采深度、开拓、开采范围以及矿井的产量综合即是矿井的开采规模，随着开采深度的不断增加，煤层的瓦斯含量将逐渐增大，瓦斯的涌出量也逐渐增大。
Y型通风下采空区瓦斯运移规律及治理研究
体空隙，二是顶板垮落孔隙。煤体松散空隙会直接对
向长为 584m，倾向长为 151m。本区域的煤层很厚，地
煤体的燃点以及氧气分布、渗透产生影响，顶板的空隙
质简单，赋存较为稳定，非常适合放顶机械化采煤，其
将会对煤体散热漏风产生影响。当工作面向前开拓的
放顶机械化采煤日产可达 3000t。
同时，煤体空隙也将随着变化。当矿压很大时其孔隙
近采空区
190×10×14
深采空区
190×140×14
进回风巷
4×10×2
部位的名称
阻力粘性系数
空隙率
0.0984
1.0×10-3
0.42
0.5×10
0.1233
1.5×10
0.15
0.5×10
0.2463
2.0×10
-4
-5
-5
进风向回风流动，瓦斯向着回风侧流动，这样瓦斯的浓
度会越聚越多。在回风巷与上隅角瓦斯的浓度将成为
风量是最直接、最基础解决高瓦斯喷涌的方法。本文
nj——裂隙带孔隙率；
通过工作面高瓦斯治理为例，其沿空巷采用 Y 型方式
v——渗流的速度 , m/s；
可是工作面出现高瓦斯喷涌是制约工作面开采生产、
进行通风，而且在沿空巷回风巷钻孔进行瓦斯抽放，从
g——煤体重力速度,9.81m/s2；
而降低减少了瓦斯的聚集量，保证了生产安全[1]。
[3]
后期的用地审批中的用地范围保持一致，评估区范围
应该根据项目类型，结合相关法规、条例等的规定，综
合确定；评估基准日应该是评估对象查询的截止时间，
即为压覆查询的时理工作具有一定的支撑作用，但在实际应用
中也要注意实时更新和综合分析。
采空区瓦斯运移规律与治理技术研究
采空区瓦斯运移规律与治理技术研究发布时间：2021-11-11T07:28:15.613Z 来源：《中国科技人才》2021年第22期作者：张文宗[导读] 煤炭对我国的经济快速发展起着重要的推动作用，在国民经济中具有重要的战略地位。
国家能源神华神东寸草塔二矿内蒙古鄂尔多斯市 017209摘要：煤炭对我国的经济快速发展起着重要的推动作用，在国民经济中具有重要的战略地位。
我国煤矿地质条件较为复杂，随着煤矿资源逐渐向深部开采，矿井面临的安全问题越来越多，其中瓦斯灾害最为严重，煤矿对于瓦斯灾害也高度重视，采空区瓦斯赋存规律和采空区遗煤与漏风密不可分。
其采空区遗煤自燃造成瓦斯爆炸很容易被忽视，并且很难治理。
为了解决综采工作面采空区瓦斯隐患和上隅角瓦斯积聚等问题，研究了综采工作面采空区瓦斯运移规律，采用现场实测方法，根据采空区监测点分布，分析了不同推进距离时采空区瓦斯浓度和氧气分布。
关键词：瓦斯；综采；采空区；抽放引言国内对自燃煤矿自然发火防治和采空区瓦斯治理措施已经非常成熟，但是在采空区瓦斯排放、抽采与防灭火的内部联系方面仍缺少理论指导。
要想科学合理地对采空区瓦斯进行治理，必须要清楚采空区内部瓦斯运移规律。
本文研究了综采工作面采空区瓦斯运移规律，通过在采空区现场布置测点，使用束管对采空区各个监测点的瓦斯浓度进行监测，得到了综采工作面采空区瓦斯分布特征，研究对矿井采空区瓦斯治理具有重要的指导意义。
1采空区瓦斯流动基本规律在孔隙裂隙中，瓦斯的流动状态十分复杂。
根据瓦斯流动状态，可将煤层内的瓦斯流动形式分为球向流动、径向流动和单向流动。
这几种流动状态是瓦斯在流动过程中的典型形式，可用流向、流速及瓦斯压力梯度等进行表示。
（1）球向流动。
（2）径向流动。
（3）单向流动。
在瓦斯实际运移过程中，存在于煤体内的瓦斯流场是十分复杂的，是以上3种流动状态的综合体现。
2采空区监测点分布监测的空气成分主要为氧气、二氧化碳、瓦斯、一氧化碳等。
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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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[4] 谭允祯.矿井通风系统管理技术理论[M].煤炭工业出版社,1998.
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