三元煤矿采空区瓦斯运移规律及其治理研究

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1、2013年第12期中州煤炭总第216期三元煤矿采空区瓦斯运移规律及其治理研究谢明亮(山西三元煤业股份有限公司，山西长治046013)摘要：针对三元煤矿采空区瓦斯涌出规律，建立了采空区多孔介质空间渗流与工作面自由空间紊流的耦合模型。基于现有抽采系统提出埋管抽采，并采用CFD数值模拟软件在不同埋管距离条件下进行模拟，得出了三元煤矿综放工作面采空区埋管方式抽采瓦斯的最佳位置在距工作面50～80m范围的结果。关键词：采空区；瓦斯运移；埋管抽采；模拟中图分类号：TD712．62文献标志码：B文章编号：1003—0506(2013

2、)12—0108—03根据矿井瓦斯涌出量分源理论，回采工作面瓦采工作面瓦斯涌出量为18．521TI／min。其中，回采斯来源由3部分组成，即煤壁瓦斯涌出、落煤瓦斯涌工作面采空区瓦斯涌出量为4．66m／mln，占回采出和采空区瓦斯涌出。采煤工作面在回采过程中，工作面总瓦斯涌出量的25％左右，所以采空区瓦斯有一部分残煤遗留在采空区的同时，大量高浓度的治理是三元煤矿亟待解决的问题。瓦斯由于风流不能及时将其稀释排出，这部分瓦斯2采空区瓦斯治理方案随工作面生产工序的变化而改变存在状态，如果工作面工序安排不考虑采空区这部分瓦斯的变

3、化，就三元煤矿回采工作面采用放顶煤的采煤工艺和会造成工作面瓦斯的突然升高，导致瓦斯浓度超全部垮落法控制顶板，由于放顶煤采出率相对较低，限。大量落煤遗留采空区，全部垮落法控制顶板导致围岩和邻近层瓦斯大量涌人采空区。结合三元煤矿的1矿井概况实际地质和生产条件，提出了回风侧分岔埋管的抽三元煤矿位于长治市郊区垢北庄镇垢西庄村采方式治理采空区瓦斯的方案。在回风巷靠近工作南，隶属于山西煤炭运销集团长治有限公司，矿井生面侧敷设2趟325mm×6mm螺旋焊缝钢管，在产能力220万t／a，现阶段回采3号煤层2303回采不同间距设置三通并

4、连接站管，同时采用1．0m×工作面。3号煤层厚6．30～8．40m，平均厚7．180．2m×0．2m的枕木安装成保护木垛(图1)。m；顶板岩性为泥岩、砂质泥岩、各粒级砂岩，底板岩性为泥岩、砂质泥岩、砂岩。该矿工作面采用U型通风方式，采用走向长壁综合机械化放顶煤采煤方法，全部垮落法控制顶板。目前三元煤矿已建立地面固定瓦斯抽采系统，采用4台2BEC72型水环式真空泵进行高低负压抽采，采空区支管选用(Zj325mm×6mm螺旋焊缝钢管。煤炭科学研究总院沈阳研究院在2303回采工图1回风巷交替分岔埋管作面实测3号煤层原煤瓦斯含

5、量，并采用矿井瓦斯涌出量分源预测法对2303回采工作面进行预测，回3埋管抽采方式耦合流场数值模拟3．1采空区气体流动方程收稿日期：2013—08—19作者简介：谢明亮(198O一)，男，山西长治人，助理工程师，2012年按照渗流力学的方法，将采场视为连续的渗流毕业于长治职业技术学院，现从事“一通三防”管理工作。空间，引入空度因子，在孑L隙介质空间中可直接运用·108·