采空区瓦斯浓度分布规律研究

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基于CFD采空区瓦斯埋管抽采技术数值模拟研究

ＡｂｔａｔＧａｚｒａｎｕｎｅｈｒｌｐｏｕｔｎｏｏｎ．Ｅｓｅｉｌａａａｄｉｓｒｃｓｈａａｄｈｓｉｆｅｃｄｔｅｎｏｍａｒｄｃｉｆｃａｍｉｅｌｏｌｐｃａｌｇｓｈｚｒｎｙｇａｓｏｅｏｈｅｆｍｉｉａｔｒｒｖｎｉｎａｄｃｎｒｌｃｒｅｔｙｉｎｎｒｃｓｆｔｉｋｃａｏｉｎｆｔｅｋｙｏｎｅｄｓｓｅｓｐｅｅｔｏｎｏｔｏｕｒｎｌｎｍｉｉｇｐｏｅｓｏｈｃｏｌｆ
ｓａｏｉｈｇｓａｅｈｌｃａｉｄｃａａｅｇａｆｉｅｍｉｅｉｉｉｆｈｎｉｒｖｎｅａｅｍｆｇａ．Ｔｋｎｔｅｆｌｍｅｈｎｚｏｌｃ０ＬｏｈｎｎＪｎＣｔｏａｘｏｉｃｓｈｕｙｅｆｆＳｙＳｐ
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李昂魏振华等：于ＣＤ采空区瓦斯埋管抽采技术数值模拟研究基Ｆ
铁管，采用半封闭或全封闭采空区抽放瓦斯，即采空
２１０２年３月第３期
基于上述原理，了能够利用ＣＤ进行数值模为Ｆ拟，采空区进行简化和假设。对２２采空区的基本假设．
ｔｅｒｓａｃｂｅｔｏｆａｘａｔｎｎｍｒａｍｄｌｆｉｅｃａｍｉａｏｓｕｔｄａｅｎｌｉｈｅｅｒｈｏｊｃ，ｇａｓｅｔｃｉｕｅｃｌｏｅｏＳｏｌｎｗｓｃｎｔｃｅｔａａｓｇｒｏｉｈｅｒｆｒｙｓ

试论采煤工作面上隅角瓦斯积聚原因与处理

试论采煤工作面上隅角瓦斯积聚原因与处理摘要：综采工作面上隅角瓦斯积聚是高瓦斯矿井开采的重大隐患之一，并且工作面推进过程中，随着顶板的垮落，采空区瓦斯不断涌入工作面，污染工作面风流，很容易造成工作面及其回风巷瓦斯超限，严重制约工作面产能的释放，对安全造成严重威胁。

本文通过对瓦斯积聚原因的分析，提出治理上隅角瓦斯的方法。

关键词: 采煤工作面; 上隅角;瓦斯积聚;原因与处理在煤矿井下综采工作面生产中，普遍存在着上隅角瓦斯涌出量大和瓦斯浓度高的现象，不仅对矿井的产量和效益有影响，还严重威胁到井下职工的生命安全，很可能进一步造成瓦斯事故。

采煤工作面上隅角瓦斯积聚是很令人烦恼的一件事，并且对矿井正常生产造成严重威胁，本文通过对瓦斯积聚原因的分析，提出治理上隅角瓦斯的方法。

1.工作面上隅角瓦斯积聚的原因1.1采煤工作面瓦斯来源及其浓度分布规律采煤工作面瓦斯来源有两个方面，一是来自采煤工作面煤壁及采落的煤块；二来自采空区。

其中采空区瓦斯也来自两方面，一是来自采空区残留煤体，二是来自受采动影响的临近煤层和围岩。

采煤工作面瓦斯浓度分布规律是: 沿工作面倾斜方向从进风到回风风流瓦斯浓度逐渐增加，在中下部增加梯度较小而且慢，在工作面上部增加梯度较大而且较快；在垂直于煤壁的横断面上，瓦斯浓度总的变化趋势是从煤壁到采空区是“高——低——高”但在不同生产工艺时不同的断面上变化趋势不同；工作面上隅角瓦斯浓度高于工作面其他地点，其中上隅角上部及煤壁瓦斯浓度最高。

1.2 上隅角瓦斯积聚原因首先，相对空气而言，瓦斯本身的密度比空气小，扩散速度快，产生“瓦斯风压”，形成自然上升力，使采空区内的瓦斯向上隅角转移，加快了上隅角瓦斯的积聚。

其次，煤工作面上隅角靠近煤壁和采空区，风流经过工作面上端头时，由于巷道突然垂直转弯，使靠近煤壁的风速降低，工作面上隅角局部地区出现涡流现象，在附近出现风流循环流动现象，使采空区和工作面的瓦斯不容易被风流带走，从而使上隅角瓦斯容易发生积聚。

综采面瓦斯涌出规律的分析及综合防治措施

综采面瓦斯涌出规律的分析及综合防治措施2023-11-11目录•综采面瓦斯涌出规律分析•综采面瓦斯防治技术•综采面瓦斯综合防治措施•案例分析•结论与展望综采面瓦斯涌出规律分析由于煤炭开采的复杂性，瓦斯涌出量在不同时间段和不同区域都可能存在差异。

瓦斯涌出具有不均衡性采煤工艺的不同可能导致瓦斯涌出的方式和涌出量发生变化。

瓦斯涌出与采煤工艺相关通风系统对瓦斯涌出的控制和排放具有重要作用，通风系统的稳定性对瓦斯防治至关重要。

瓦斯涌出对通风系统有依赖瓦斯涌出规律及特点煤层厚度与瓦斯涌出煤层厚度越大，通常瓦斯涌出量也越大。

煤层透气性与瓦斯涌出煤层的透气性越差，瓦斯不易释放，容易形成高压力，增加瓦斯涌出风险。

煤层埋深与瓦斯涌出煤层埋藏越深，其瓦斯压力和瓦斯涌出量通常也越大。

开采深度与瓦斯涌出随着开采深度的增加，地应力、瓦斯压力都会发生变化，可能导致瓦斯大量涌出。

爆破作业与瓦斯涌出爆破作业可能会改变煤层的应力状态，引发瓦斯的突然释放。

工作面推进速度与瓦斯涌出工作面推进速度的变化可能会影响煤壁的暴露时间，进而影响瓦斯的释放。

综采面瓦斯防治技术瓦斯抽放技术抽放方法根据不同的煤层条件和采空区特点，可以采用不同的抽放方法，如顶板高位抽放、采空区埋管抽放等。

抽放效果通过合理的设计和实施，瓦斯抽放技术可以有效降低采空区内的瓦斯浓度，保障作业安全。

抽放原理瓦斯抽放技术是利用泵将煤层中的瓦斯抽出，降低煤层中的瓦斯压力，减少瓦斯向采空区的涌出量。

通风系统优化通风系统的重要性通风系统是保障矿井安全的重要设施，可以有效地将新鲜空气引入井下，排出有害气体，降低矿井内的瓦斯浓度。

通风系统优化方法通过合理布置通风口的位置，调整风量的大小和方向，以及使用先进的通风设备等手段，对通风系统进行优化。

通风系统对瓦斯防治的作用合理的通风系统可以有效地控制瓦斯的涌出和积聚，防止瓦斯浓度超标和事故的发生。

瓦斯预警与监测技术瓦斯预警系统的组成瓦斯预警系统包括传感器、数据采集装置、数据处理和分析软件等部分。

三水平丁二采区丁组煤层瓦斯条带分布规律研究

三水平丁二采区丁组煤层瓦斯条带分布规律研究平煤股份一矿是一现代化矿井，是集团公司的主力矿井之一，主要开采丁组、戊组煤层。

随着矿井开采深度的逐步延伸，煤层瓦斯含量、瓦斯压力逐步加大。

三水平丁二采区丁组煤层瓦斯条带分布规律研究与应用，主要结合现有丁二东西翼丁5、丁6原始瓦斯压力、瓦斯含量分布，煤层的掘进及回采瓦斯涌出情况、区域划分指标、区域验证指标等参数的研究，最终找到三水平丁二丁組煤层的瓦斯条带分布规律。

根据瓦斯条带分布规律情况制定相应的应对措施，从而起到治理瓦斯的作用，最终达到安全高效开采丁组煤层的效果。

标签：瓦斯条带分布；瓦斯防治；应对措施1 一矿三水平丁二采区概况三水平丁二采区以皮带上下山、轨道上下山为界划分为东、西两翼，其中西翼煤层标高从-420m到-800m，东翼煤层标高从-510m到-800m，西翼向西直到一、六矿井田边界，东翼向东走向长度约为2500m。

首先开采西翼上山部分，单面生产，生产能力设计为100万t/a。

煤炭工业储量1268万t，可采储量845.5万t，采区服务年限为13年。

2 三水平丁二采区丁组煤层瓦斯条带分布规律研究2.1 三水平丁二采区丁5、丁6煤层瓦斯涌出量、区域验证统计分析根据丁5、丁6煤层涌出量及区域验证参数统计，丁二皮带以西0-800m绝对瓦斯涌出量在0.4-0.9 m?/min，突出危险性预测指标q值最大值0.9-1.8L/min，钻屑量3.1-4.0Kg/m，800m-1200m绝对瓦斯涌出量在1.2-3.6 m?/min，突出危险性预测指标q值最大值达到14.3L/min，钻屑量最大达到8.7Kg/m，1200m以里绝对瓦斯涌出量在0.5-0.9 m?/min，突出危险性预测指标q值在0.8-2.1L/min，钻屑量最大3.9Kg，并且800m-1200m瓦斯涌出量均有不同程度的偏大，发现q值、S值超限次数在800m-1200m之间，丁二轨道以东0-400m绝对瓦斯涌出量在1.5-2.1m?/min，突出危险性预测指标q值最大值3.3-3.6L/min L/min，钻屑量3.1-3.5Kg/m，400m-900m绝对瓦斯涌出量在1.9-2.7m?/min，突出危险性预测指标q值最大值达到11.3L/min，钻屑量最大达到6.8Kg/m，900-2000m以里绝对瓦斯涌出量在0.5-1.6 m?/min，突出危险性预测指标q值在1.2-4.8L/min，钻屑量最大4.5Kg，并且400-900m掘进期间瓦斯涌出量均有不同程度的偏大，发现q 值超限次数在400-900m之间，突出危险性增大。

回采工作面瓦斯涌出规律及主要影响因素分析

回采工作面瓦斯涌出规律及主要影响因素分析摘要：影响采空区瓦斯涌出量的主要因素是多方面的，除瓦斯地质因素外，主要有顶板控制、回采工序、风量变化、通风方式。

通过分析回采工作面采空区瓦斯涌出现象及规律，掌握影响回采工作面采空区瓦斯涌出的主要因素，以便采取相应的瓦斯治理方法，保证采面正常回采。

关键词：瓦斯涌出规律主要因素治理10300采区采面为对拉式回采面，煤层厚度0.90m～1.30m，煤层倾角约8°,无烟煤，面长90m，走向长壁后退式炮采，单体液压柱支护，充填法控制顶板；采用上出口主进风，中间运煤巷辅助进风，下出口回风。

采面在回采过程中，多次发生过瓦斯异常涌出，严重影响了采面正常生产。

1瓦斯来源分析在开采初期，高瓦斯采面风流瓦斯浓度在0.11%～0.35%，采面回风隅角瓦斯浓度在0.35%～0.90%，采面回风流瓦斯浓度在0.22%～0.65%。

顶板初期来压后，高浓度瓦斯大量由采空区涌向回风隅角，瓦斯浓度在1.25%～9.0%，采面回风流瓦斯浓度在0.5%～2.5%，面上风流瓦斯浓度没有大的变化。

经分析可知，采面回风隅角、回风流瓦斯浓度高的原因，在于采空区高浓度瓦斯大量涌出的结果。

2 回采工作面瓦斯涌出规律通过分析资料，回采工作面瓦斯涌出量的大小与工作面所在的区域有关，受回采工艺的影响很大，并且随开采工艺的变化回采工作面瓦斯涌出的来源也有所不同，既有本煤层、本煤层采空区、邻近采空区和邻近层采空区涌出的瓦斯量不同。

2.1 本煤层与本煤层采空区瓦斯涌出开采初期，回采工作面风量充足，工作面瓦斯涌出量比较稳定，瓦斯涌出无异常现象，且瓦斯涌出量约为0.6m3/min。

开采一段时间后，采空区面积增多，煤层和围岩的瓦斯大量涌入到采空区，在通风负压的作用下，高浓度瓦斯从采空区涌出到回采工作面的回风隅角，造成回采工作面回风流瓦斯浓度超限，瓦斯涌出量高达21.8 m3/min。

2.2 邻近采空区瓦斯涌出回采工作面开采前，位于同一煤层的邻近采面已经开采结束。

采空区瓦斯运移规律数值模拟

论文题目：采空区瓦斯运移规律数值模拟专业：应用数学硕士生：李书兵（签名）_____________ 指导教师：曹根牛（签名）_____________摘要长期的生产实践证明，矿井瓦斯运移规律预测是瓦斯防治不可缺少的重要技术环节。

矿井瓦斯是煤矿生产过程中主要的不安全因素，瓦斯灾害是威胁我国煤矿安全生产的最主要灾害，所以加强对瓦斯灾害的治理是保障矿井安全、高效生产的必要前提，瓦斯的运移、分布规律对矿井的设计、建设和开采都有重要影响。

随着开采深度和产量的增加，瓦斯潜在的影响更加显著，其模拟结果的正确与否，将直接影响矿井的技术经济指标。

为此，提出了研究矿井“采空区瓦斯运移规律的数值模拟”研究课题。

本文通过对陈家山矿416工作面采空区的长期实验观测，得到了采空区瓦斯分布的数据，首先分析了该采空区瓦斯主要来源于邻近层涌入的瓦斯和本煤层开采涌出的瓦斯，并对影响采空区瓦斯运移的因素进行层次分析法分析，得出漏入采空区的氧气是影响采空区中瓦斯运移最重要的因素，其次运用数学中的迭代方法对采空区中的非线性渗流方程进行改进，划分出该采空区中不同的流态区域，最后在总结目前采空区瓦斯运移特点、运移规律预测及数值模拟的研究的基础上，建立采空区与巷道风流流动场方程的数学模型，运用FLUENT软件进行数值模拟，以图形的方式展示了采空区瓦斯的分布规律，为采空区瓦斯治理及工作面瓦斯治理提供了可靠的理论依据。

关键词：采空区；瓦斯；层次分析法；迭代；数值模拟研究类型：应用研究Subject ：Numerical Simulation of Gas Migration Rule in Goaf Specialty ：Applied MathematicsName ：Li Shubing (Signature) ______________ Instructor ：Cao Genniu (Signature) ______________ABSTRACTThe long-term production proved that the prediction of migration rule of gas in mine prediction is an important and indispensable technology for mine's prevention and control link. mine gas is the main factors of insecurity in the process of coal production, Gas disaster is the major disaster of threat to China's mine safety production.so it is a necessary prerequisite to strengthen the governance of gas disaster for protecting the mine safety and efficient production and it is a significant impact to gas transport and distribution for mine design, construction and mining. With the increase in mining depth and production,gas potential impact will have more significant and the simulation results of the right or wrong, it will directly affect the technical and economic indicators of mine.Toward this end,we made a study of “Numerical Simulation of Gas Migration Rule in Goaf”.This article have goaf gas distribution data through the long-term experimental observations in the Chenjiashan Mine Goaf 416 face.First of all we analysis the gob gas mainly from the adjacent layer of the influx of gas and the coal seam gas emission and use AHP to analysis the factors affecting goaf gas migration，and found oxygen gas in goaf is the most important factor to affect the gas transport Second, we use the iterative method in mathematics to improve the nonlinear flow equations in goaf and carved out the different flow pattern of regional.Finally,we establish Merry mathematical model of flow field equations in the goaf and the roadway based on the study of summarizing the current characteristics of goaf gas migration, migration laws of prediction and numerical simulation. This article use FLUENT software for numerical simulation in order to display goaf gas flow distribution in graphical. Provides a reliable theoretical basis for gas governance and management.Keywords:Goaf Gas Analytic Hierarchy Process Iteration Numerical Simulation Thesis : Application Research1 绪论1.1 选题背景煤炭是我国一次能源的主体，煤炭工业承载着经济发展、社会进步和民族振兴的历史重任，是现代工业的血液，同时煤矿安全工作是全国工业安全工作的重中之重。

关于放顶煤工作面瓦斯治理的技术研究

口处，在经理办公桌的正上方设置一个亮度传感器，作者单位：大连大学建筑工程学院参考文献：当室内照明不足时可以对筒灯的亮度自动进行调节以【】汉章．１李建筑节能技术指南ｆ．京：国建筑工业出版Ｍ】北中从而保持恒定的照明。将红外传感器设置在走廊，当社，０６．２２ｏ１．有人进入走廊时自动开灯，离开后自动延时２秒钟熄０ｆ】涌，２武刘长滨．中国建筑节能经济激励政策研究【．Ｍ】北京：中国２Ｏ．２灭，以达到节省电能的目的。大堂的四个角落分别设建筑工业出版社，０７Ｏ．【】昌．３王宗建筑施工细部操作质量控制（．：Ｍ】北京中国建筑工业出置一个可以进行多点控制的四键开关，方便在不同地版社，０＂．７．２０／０点控制照明。并在大堂电路的总线处设置一定时器，上班前一段时间自动开灯，午休时关闭部分电路，下区域灯舆种类回路数控制方式功率（）ｗ班后自动切断全部电源。普通办公室只需在人口处设吊灯２调光６００置一两键开关方便进行多点控制，另每层楼设置一定会议室筒灯１调兜２００时器即可目光灯槽１开关４０８射灯１调光３００通过在整个大厦采用楼宇自控系统，将照明作为一普通室日光灯盘２开关３０６个子系统纳入其中统一管理。不仅在现场可以控制各落地灯｛调光１０ｏ个区域的灯光，还可通过中央监控系统对照明状况进经理办公室台灯 ’ 调光６Ｏ行监控，既方便了物业管理又可节约能源。筒灯１调光２ｏｏ结束语：建筑节能是最近几年社会建筑发展的一个『公大堂目光灯盘４办开关７０２基本趋势，也是建筑科学技术的一个新的增长点，建Ｉ走廊目光灯盘６有动开关（外感应）红筑企业应坚持不懈，抓住时机地推进建筑节能，并根据情况推进建筑节能，用不同的方式来加快建筑节能表２回路划分的脚步，使我国早日迈进世界能源大国的行列。

夏阔坦煤矿1005综放工作面的瓦斯综合防治技术

治措施，做到超前预防，超前处理，消除、减弱瓦斯灾害，
提高矿井瓦斯防治水平，实现矿井安全生产。
ｌ矿井工作面的概况
夏阔坦煤矿为单翼开采，共一个采区。１００５综放工
作面位于矿井主斜井以西，工作面标高＋１５５４～＋１５２７ｍ，工作面走向长度９００ｍ，倾斜长度１００ｍ。１００５工作
面开采下１０号煤层，赋存稳定，结构简单，煤层倾角
１０．５～１３。，煤层厚度５．７～７ｍ，工作面煤层平均瓦斯含量５．９１２ｍ３／ｔ，上距下８号煤层平均层间距６３．４１ｍ，下距下１２号煤层平均层间距２８１ＴＩ。工作面采用 “ Ｕ ” 型均压通风方式，平均进风量１３００ｍ３／ｍｉｎ，顶板管理为全部
本参数（如表１所示）及国内同类矿井抽采经验，设计
作者简介：王广宏（１９７９一），男，山东汶上人，工学硕士，工程师，从事瓦斯抽采与治理研究、瓦斯抽采工程设计及施工等工作。
山西煤炭ＳＨＡＮＸｌＭＥＩＴＡＮ
第３３卷第５期
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２工作面瓦斯涌出规律
工作面瓦斯涌出量的大小主要取决于煤层瓦斯含

上邻近保护层开采Y型通风采空区瓦斯分布规律及控制——平煤六矿戊_(8)-32010工作面案例研究

第41卷第1期西安科技大学学报2001年1月JOURNAL OF XEAN UNTVERSIEY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY V o U41No.1 Jan.4001薛俊华，马骞，李延河，等.上邻近保护层开采Y型通风采空区瓦斯分布规律及控制[J.西安科技大学学报,2021,41(1)：15-20.XUE Jundua,MA QiagLE Yanhe,et aL Gas distUbutiox law and coxtuP oS Y-shapeX¥6x0016-yoaf in mining uppec abjacenl proc lective layesJ J].Joernat oS Xi'an University of Science and Technolocy,2021,21(1)：15-22.上邻近保护层开采Y型通风采空区瓦斯分布规律及控制——平煤六矿戊8-32014工作面案例研究薛俊华4马骞4李延河2,李洪彪2,袁占栋2(1.西安科技大学安全科学与工程学院，陕西西安714054；.平顶山天安煤业股份有限公司六矿，河南平顶山467400)摘要：为掌握上邻近保护层开采时Y型通风工作面采空区的瓦斯分布规律，并控制采空区的瓦斯涌出，文中首先针对平煤六矿戊8-32014工作面建立了采空区瓦斯涌出理论模型，依据现场情况设置瓦斯涌出条件并设置了机巷风量与风巷风量配比分别为1：3,：2和4:1.4时的入口风速，建立了瓦斯-空气混合气体在采空区里运移的方程组,利用FLUENT软件进行了这5种风量配比条件下的采空区瓦斯分布规律的数值试验，将此结果与现场工业性试验结果进行了对比分析，确定了适合该工作面的风量分配，最后利用数值模拟分析了留巷钻孔法的抽采效果。

结果表明：越往Y型通风采空区以深，瓦斯浓度越高，且采空区尾部风巷侧体积分数高于尾部留巷侧；风巷风量越大，工作面瓦斯浓度越小，风巷风量越小,工作面和留巷瓦斯浓度越大;在留巷向采空区尾部施工抽采钻孔可以实现瓦斯的高效高浓抽采。

综放采空区瓦斯流动规律数值模拟研究

第３１第１期卷１２１年１月０１１
山西煤炭ＳＮＸＩＨＡＣＯＡＬ
Ｖ１３ＮＯ．１ｏ．１１Ｎｏ．２ｖ０１１
文章编号：６２５５（０１１－０７０１７ — ００２１）１０５ — ３
综放采空区瓦斯流动规律数值模拟研究
ｌ
ａｔ
（
ｄｘ
＋）一ｍｄ：（（＿ａ－＋（
ａｙａｚａｘ
ａ）））Ｐｗ（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
００３）３０１
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３Ｌ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。
Ａｂｔａｔｈａｌｗｏｎｄ —ｕｒａｎｅｈｎＬｖｎｉｔｎｗｓｓｍｕａｅｔｓｒｃ：Ｔｅｇｓｆｆｍｉｅ — ｔａｅｓｕｄｒｔｅＵａｄＵ＋ｅｔａｉａｉｌｔｄｗｉｏｏｌｏｈｓｎａｄｔｏ —ｑａｉｎｍｏｅｔｌｅｔｓｆａｅａｄｉｉｔｂｔｎｗａｔｄｅ．ｈｉｌｔｎｒｓｌｔｄｒｗ — ｕｔｄｌｗｉＦｕｎｏｔｒｎｔｄｓｉｕｉｓｓｉｄＴｅｓｍｕａｉｅｕｔａｅｏｈｗｓｒｏｕｏｓ

突出煤层安全高效回采技术试验研究

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高区域主要受漏风情况影响；（ 2 ）随着工作面的推进，浓度瓦斯在采空区深部沿回风巷侧逐渐汇集成瓦斯富集带，浓度可达 70% 以上。 4 突出煤层综采面各工艺
（ 1 ）不同割煤方式对应速度 V 的循环时间 T 如图 8 所示。
图7
V － T 关系曲线
（ 2 ） 10414 工作面正常生产情况下瓦斯涌出量与产量对应关系的数据如图 8 示。（ 3 ）工作面产量与风量关系通过对 10414 工作面风量与产量的实测统计，得 9 。到了工作面风量与产量的关系曲线如图示
5
主要结论
模拟结果表明：（ 1 ）采空区氧浓度在一个特定的
（ 1 ）通过理论计算确定了工作面准备以及工作面回采工艺的主要技术参数。（ 2 ）利用 FLUENT 数值模拟软件模拟了 10414 工作面及采空区瓦斯浓度三维分布规律和流场特征。对 10414 工作面瓦斯治理方案进行合理性评价，并对瓦斯治理效果进行了分析。（ 3 ）工作面瓦斯涌出量要与采煤机割煤速度相匹配，为避免工作面瓦斯超限，将采煤机平均速度稳定在 3m / min，从而达到矿井设计生产能力。
* 收稿日期： 2011 － 11 － 30 作者简介：吴瀚（ 1974 －），男，安徽萧县，工程师，学士，现在淮北矿业集团公司杨柳煤矿生产技术管理工作。
采空区瓦斯是工作面瓦斯涌出的主要来源之一。 3． 1 计算理论 Navier － Stokes 方程可利用爱因斯坦的张量符号，表述如下： u i u i p σ ji + ρu j = － + ρ t x j x i x j ρ ρu i + =0 t x j H H p （ σ ji u i － q j ） + ρu j = + ρ t x j t x j 式中： t －时间； x －空间位置； u －速度； ρ －密度； H －全焓（热函）； σ －粘力张量； q －热流量。假设长壁工作面采空区为多孔介质，采空区气体运移符合质量守恒和动量守恒方程，多孔介质中的动量方程表达为： p t ij （ ρμ i ） + （ ρμ i μ j ） = － + + ρg i + S i t x i x i x j

大气压变化对采空区瓦斯涌出影响研究

大气压变化对采空区瓦斯涌出影响研究郑克新;崔洪庆;关金锋【摘要】大气压变化会导致煤层瓦斯涌出不均衡,在平煤股份二矿庚20-21020采煤工作面开展了采空区瓦斯涌出与大气压力变化关系试验表明:大气压数值与天气变化密切相关,在晴朗天气15:00～16:00之间达到最低状态,对采空区瓦斯涌出影响大,而在阴雨天气气压变化小,对采空区瓦斯涌出影响小;晴朗天气大气压变化可分为"逐渐增大(11:00-16:00)"、"逐渐减小(16:00～20:00)"、"维持平稳(20:00～次日11:00)"三个阶段,瓦斯涌出相应也呈现增大、减小、平稳的变化特点.现场瓦斯防治过程中,应充分考虑季节、天气导致气压变化规律,保证通风动力.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】3页(P89-91)【关键词】关键字安全工程;大气压;采空区;瓦斯涌出;瓦斯防治.【作者】郑克新;崔洪庆;关金锋【作者单位】河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454003;平煤股份二矿, 河南平顶山 467000;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454003;贵州工程应用技术学院矿业工程学院,贵州毕节 551700【正文语种】中文【中图分类】TD712.521 引言煤层瓦斯涌出表现出随时间变化而改变特征，具有很强的不均衡性[1-2]。

大气压力等气候因素会对煤层瓦斯涌出产生一定的影响，是造成煤层瓦斯涌出不均衡性的重要原因，尤其是采空区瓦斯涌出受大气压影响明显[3-4]。

大气压导致密闭采空区内、外压力差发生显著变化，采空区瓦斯体积发生“膨胀—收缩”的“呼吸”态变[5-6]。

有关研究还表明[7]，大气压与采空区绝对瓦斯涌出量呈反比例对应关系，往往表现为瓦斯涌出滞后于大气压变化1～2 h。

平煤股份二矿（简称平煤二矿）为平煤集团骨干矿井之一，主要开采的庚组煤，随着开采深度和开采规模的不断扩大，瓦斯异常涌出乃至超限的问题时有发生。

综放面采空区瓦斯流场特征的数值模拟研究

采取有针对性的瓦斯治理措施。 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ新安煤矿１４２１１
径２００ｍｍ铁花管，外裹窗纱，插入上隅角深度不小
于２ｍ，距回风巷上帮不小于０．８ｍ，距顶不大于０．３ｍ，抽放负压为１３ｋＰａ。
２０１３年第６期
中州煤炭
总第２１０期
综放面采空区瓦斯流场特征的数值模拟研究
刘彦臣，王兵建
（１．河南大有能源股份有限公司，河南义马４７２３００；２．河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作４５４０００）
上隅角瓦斯抽放的效果及其对采空区瓦斯分布的影响特征，得到了采空区沿工作面走向、倾向和竖向３个不
同方向上瓦斯浓度的分布规律。研究表明，上隅角采空区用１３ｋＰａ的负压进行铺管抽放，采空区内最高瓦斯浓度下降了５０％，可以有效解决上隅角瓦斯超限问题；由于瓦斯上浮，在采空区高度方向上存在高瓦斯区
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分析采空区瓦斯涌出后对采空区瓦斯进行抽放提供
科学依据。
１工作面概况
１４２１１工作面所采的二煤层平均厚４．０ｍ，容重１３．９ｋＮ／ｍ。，煤层平均倾角７。。工作面位于ｌ４采区下山东翼下部，上邻１４１９１工作面（已回采结束）区段煤柱，下邻１４２３１工作面（未圈定）；东邻１４与１２采区保护煤柱；西邻１４采区下山保护煤柱。地面标高平均＂４－５５０ｍ，工作面标高平均一１７ｍ，平均埋深５６７ｍ。直接顶抗压强度为８０ＭＰａ，直接底

上隅角瓦斯积聚成因分析及治理方法

上隅角瓦斯积聚成因分析及治理方法[摘要]通过对回采工作面上隅角瓦斯积聚的成因、采空区瓦斯的来源及上隅角瓦斯浓度分布规律的研究，分析了影响回采工作面上隅角瓦斯涌出因素，提出了解决回采工作面上隅角瓦斯积聚处理的方法。

[关键词]上隅角；采空区；瓦斯积聚；动态平衡1 采煤工作面上隅角瓦斯积聚成因煤体内有回风巷的U型通风系统工作面的上隅角，容易积聚瓦斯，因为邻近层涌出的瓦斯大部分经过这里，而这里风速又比较小。

另外，采空区漏风携带采空区瓦斯主要从工作面上隅角附近涌出，而上隅角附近又是风流出现涡旋的地点，工作面风流和采空区风流的传质过程较弱，从而导致回风流中瓦斯浓度较小、上隅角附近瓦斯浓度超限，如图1所示[1]。

图1 U型通风系统工作面瓦斯浓度分布图2 采空区瓦斯来源及分布规律[2]2.1 采空区瓦斯来源分析(1)从采空区内部煤炭中释放出来。

它可分为四方面:一是采空区内上、下两道煤壁受采动影响，表面的煤炭片帮垮落，露出深部的煤层；另外，煤壁的裂隙进一步向深部发展，形成新的瓦斯涌出通道，造成深部瓦斯涌入采空区；二是采空区的遗煤；三是分层开采，下分层的卸压煤层瓦斯涌出；四是放顶落煤过程中落煤的卸压瓦斯能涌出。

(2)邻近煤层的瓦斯通过顶、底板裂隙涌入开采层工作面采空区，如图2所示。

图2 邻近层瓦斯运移示意图(3) 采煤工作面的少部分瓦斯由经流入采空区的风流带入采空区。

2.2 采空区瓦斯分布规律采空区内的瓦斯分布取决于采空区内部的风流运动规律、瓦斯扩散运动规律及瓦斯上浮运动规律的综合作用。

采空区内的风流运动可分为三个区域，即紊流区域、层流区域和静止区域。

它们的分布，在走向方向，从切顶线往采空区深部分为紊流区、层流区，最后是静止区；从底板往顶部分布规律是紊流区、层流区，最高的是静止区。

各区域的空间大小与流入采空区的风量大小、煤层倾角、顶板岩性、工作面长短等因素有关。

紊流区的瓦斯运动规律主要决定于风流运动和瓦斯上浮运动；层流区的瓦斯由风流运动、瓦斯上浮运动和瓦斯分子扩散运动作用，静止区的瓦斯运动规律主要由分子扩散运动和瓦斯上浮运动作用。

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。

采煤工作面上隅角瓦斯综合治理实践探讨

１Ｂ２１０７工作面概况
斯积聚的另一个重要原因是采煤工作面的风流运动状态。在上隅角附近，由于主风流方向的改变和几何条件限制，风流呈涡流形式。靠近采空区边界，涡流的时均速度和脉动速度都等于零，但采空区向上隅角涌出大量高浓度瓦斯，形成瓦斯驱潜运移运动方式；在上隅角靠近煤壁侧都等于零，如不存在瓦斯源，在“ 瓦斯压力 ” 作用出现附壁效应，但附壁厚度不大，其瓦斯运移方式以分之扩散为主；在涡流区内虽然时均速度和脉动速度都相对较大，但由于风流的涡流运动形式，含瓦斯风流处于不断旋转
采煤工作面瓦斯分布煤层瓦斯含量随着煤层开采深度的增加而增大；同时回采工作面采煤机械化的实现，产生了大量高产高效工作面，瓦斯涌出量不断增加，一部分原来工作面瓦斯不大矿井，也出现了上隅角瓦斯积聚超限。一般而言，采煤工作面瓦斯来源有二，其一源自采空区，其二源自采煤工作面煤壁及采落的煤块。其中采空区的瓦斯，一种源自采空区残留煤体，一种源自受采动影响的临近煤层和围岩。对于采煤工作面而言，瓦斯浓度有这样的分布规律：沿工作面倾斜方向从进风到回风风流瓦斯浓度呈逐渐增加态势，在工作面上部增加梯度较大且增加速度较快；在工作面中下部增加梯度较小且增加速度慢；在垂直于煤壁的横断面上，瓦斯浓度变化规律为：从煤壁到采空区存在“ 高——低 ——高” 的趋势（不同生产工艺时不同的断面上变化趋势不同）；一个显著的现象就是：工作面上隅角瓦斯浓度比工作面其它地点都要高，上隅角上部及煤壁瓦斯浓度为最高。

浅析采煤工作面采空区埋管抽放瓦斯技术(杨明)

浅析采煤工作面采空区埋管抽放瓦斯技术杨明(淮北矿业集团杨柳煤业公司，安徽淮北 235119)摘要:本文浅析煤矿开采时瓦斯的涌出与流通情况，分析采煤过程中增大瓦斯涌出量的原因、采空区埋管抽放技术原理及埋管抽放瓦斯的效果。

关键词:煤矿采空区；埋管抽放技术；治理瓦斯1 引言煤矿开采过程中，由于煤层地质条件的复杂性，开采时而破坏了煤(岩)体的压力平衡状态，使得上、下部负荷卸除，引起煤(岩)体移动，并向采空区方向膨胀，从而导致包括错动而产生各种方向的裂隙。

裂隙与采空区沟通，便形成了向采空区排放瓦斯的通道。

邻近层瓦斯在自身压力作用下，也通过这些通道向采空区发散进入采空区及上隅角，从而造成工作面上隅角和采空区聚积大量瓦斯，最后形成制约安全生产的隐患。

治理瓦斯涌出，可采用优化矿井通风系统、本煤层抽放、邻近层抽放、高位裂隙抽放、工作面浅孔抽放等综合措施。

通过综合治理，即可保证工作面进行正常的安全生产。

煤矿积极探索瓦斯抽放新工艺、新方法，积极运用采空区埋管抽放技术，这也是治理工作面瓦斯涌出的关键性措施。

2 采煤过程中增大瓦斯涌出量的原因1)应力影响。

采煤机在破煤过程中，煤层的原有应力平衡状态被打破，在煤壁前方的煤体内产生3个应力带(见图1（a）)，即卸压带、集中应力带和原始应力带。

卸压带(一般3～5m)中煤层的透气性增大，地应力与瓦斯压力都降低，大量吸附在煤层中的瓦斯都沿着煤层的裂隙释放到工作面，使得瓦斯涌出量显著增加。

2)涌出带的变化。

采空区瓦斯流动可大体划分3个带(如图1（b）)，其中：Ⅰ涌出带(距切眼0～20m)、Ⅱ过渡带(距切眼20～40m)和滞留带(距切眼40m外)。

涌出带中采空区丢煤和卸压邻近层解吸的瓦斯向工作面与采空区排放。

进入涌出带的瓦斯流动速度快，多以层流形式存在，它们几乎全被工作面风流和采空区的漏风流携带至回风道，造成工作面上隅角的瓦斯浓度增大。

再说，漏风量、工作面供风量、支架位置和工作面通风方式均有关。

测算综采面采空区瓦斯涌出量的几种方法(标准版)

( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改测算综采面采空区瓦斯涌出量的几种方法(标准版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes测算综采面采空区瓦斯涌出量的几种方法(标准版)1采空区瓦斯涌出来源分析采空区瓦斯涌出可分为几部分，即围岩瓦斯涌出、未采分层瓦斯涌出、回采丢煤瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出，如工作面周围有已采的老空区存在，也会向现采空区涌出瓦斯。

这几部分瓦斯随着采场内煤层、岩层的变形或垮落而卸压，按各自的规律涌入采空区，混合在一起，在浓度（压力）差和通风负压的作用下涌向工作面，要想严格区分上述各部分涌出的瓦斯量，由于采场条件所限是很困难的，以往的研究是根据有关的瓦斯涌出资料进行统计分析，确定各部分瓦斯涌出系数来计算采面各涌出源的瓦斯涌出量，煤炭科学研究总院抚顺分院的国家重点科技攻关成果“分源预测法，”就是在统计的基础上提出的计算瓦斯涌出量的方法，但系数选择对结果影响很大。

如果将上述的构成采空区瓦斯的几部分作为一个瓦斯源，采用切实可行的研究测定方法，来确定采空区的瓦斯涌出量是具有实际意义的，而且可降低系统误差。

因此，将综采工作面采空区当做一个整体严研究。

以淮南矿业集团潘三矿1452（3）综采面为例，该面采空区除围岩瓦斯涌出外，由于煤层厚度3.8m，采高3.3m，有未采的薄层煤遗留在采空区内，一部分采落的煤块也丢落到采空区内，此外开采层上部1m左右有1层厚1.1m的煤层，随工作面顶板垮落到采空区内，同时1452（3）综采面周围还有老空区存在。

因此1452（3）综采面采空区瓦斯涌出构成关系如图1所示。

gambit文档资料(二)

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