U+L型工作面三篇

U+L型工作面 篇1

关键词：矿井通风,U型,U+L型,采空区,瓦斯浓度分布,自燃危险区域

近年来随着煤矿开采深度的增加,工作面瓦斯涌出量明显增大,经常造成工作面上隅角瓦斯浓度超限,严重威胁着煤矿的安全生产[1,2]。造成工作面上隅角瓦斯浓度超限的主要原因是采空区漏风风流携带采空区瓦斯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,使上隅角附近瓦斯浓度超限[3,4]。由此可知,解决工作面上隅角瓦斯浓度超限的一个重要方法就是增加漏风汇,改变采空区漏风风流方向,从而减少由采空区涌向工作面上隅角的瓦斯量。

采用U+L型通风方式能增加漏风汇,改变采空区漏风风流方向,能明显降低工作面上隅角瓦斯浓度,确保矿井的安全高效生产[5,6]。但是采用U+L型通风方式相对U型通风方式采空区漏风发生变化,造成采空区流场发生改变,因此对比分析U型和U+L型通风方式下的采空区流场,对工作面采空区瓦斯防治和遗煤自燃防治工作具有重要的意义。

1 采空区流场计算数学模型

假设采空区为各向同性的多孔介质;采场流体为不可压缩流体,且采空区内气体流动为稳流,符合线性渗透规律;粘性阻力系数和惯性阻力系数在z方向上不发生变化[7,8]。由上述假设条件可得采空区多孔介质模型的控制方程如下:

1)质量守恒方程:

2)动量(Navier-Stokes)方程:

3)组分传输方程:

式中:u、v、w为x、y、z方向的速度分量;n为孔隙率;Sm为质量源项;ρ为采空区气体密度;μ为空气的动力黏度;Fx、Fy、Fz为微元体上的质量力在各个方向上的分量;cs为组元s的体积浓度;Ss为组分生产率;ρcs为组分的质量浓度;Ds为组分的扩散系数。

2 采空区物理模型的建立和边界条件的选取

2.1 采空区物理模型的建立

根据某矿3215工作面的实际情况,建立U型和U+L型通风条件下的几何物理模型,其中工作面、进回风巷和采空区模型的尺寸相同,具体模型尺寸如下:进回风巷道长30 m、宽5 m、高4 m,工作面巷道长180 m、宽5 m、高4 m,采空区长300 m、宽180 m、高20 m;另外,尾巷长30 m、宽3 m、高4 m,木垛支护区长300 m、宽3 m、高4 m,如图1~2所示。

图1 U型通风采空区物理模型俯视图

图2 U+L型通风采空区物理模型俯视图

2.2 边界条件的选取

根据现场实测数据,边界条件设置如下:

1)机巷入口设定为速度入口(velocity-inlet),进风量为2 700 m3/min,平均风速为2.25 m/s;

2)风巷出口设定为压力出口(pressure-outlet),设置为-100 Pa;U+L型通风方式下,尾巷出口为压力出口(pressure-outlet),设置为-140 Pa;

3)采空区瓦斯为均匀涌出,设定为16.61 m3/min;

4)根据矿山压力研究,沿采空区走向方向,距离工作面越远,垮落岩石压实程度越大,孔隙率越小,可知从工作面后部向采空区深部方向,距工作面0~20 m为自然堆积区、20~80 m为载荷影响区,80 m以后为压实稳定区。在不同区域选取不同的孔隙率,自然堆积区为0.3,载荷影响区为0.2,压实稳定区为0.1。

根据采空区多孔介质孔隙率分布和Carman公式(6),计算出综采工作面采空区渗透率分布,并利用UDF函数编写采空区多孔介质渗透率分布函数。

式中:e为渗透率;n为孔隙率;Dp为平均粒子直径。

3 两种通风方式下采空区瓦斯浓度分布对比

应用Fluent软件模拟得到U型通风和U+L型通风下采空区z=2 m平面上的瓦斯浓度分布,如图3和图4所示。

图3 U型通风采空区瓦斯浓度分布(z=2 m平面)

图4 U+L型通风采空区瓦斯浓度分布(z=2 m平面)

由图3和图4分析可知,采用U+L型通风较采用U型通风采空区内瓦斯浓度整体降低,尤其是在采空区回风侧,当采用U+L型通风时瓦斯浓度明显减小,并且都小于5%。这主要是因为当采用U+L型通风时由工作面漏入采空区内的风量明显增加,并且在采空区回风侧漏风风流由工作面流向采空区,携带采空区的瓦斯从尾巷排出。

已知瓦斯爆炸浓度界限是5%~16%,对比不同通风方式下的瓦斯爆炸范围可以看出,采用U型通风时,在采空区进风侧瓦斯爆炸宽度是67~96 m、在采空区中部瓦斯爆炸宽度是42~89 m、在采空区回风侧瓦斯爆炸宽度靠近工作面;采用U+L型通风时,在采空区进风侧瓦斯爆炸宽度是71~99 m、在采空区中部瓦斯爆炸宽度是59~98 m、在采空区回风侧瓦斯爆炸宽度是38~80 m。由此可以看出,采用U+L型通风较采用U型通风,采空区瓦斯爆炸范围往采空区深部移动,但是瓦斯爆炸区域宽度变小。

由图5~7可以看出,在采空区深部,两种通风方式下瓦斯浓度差别不大,这是因为在采空区深部瓦斯受漏风的影响较小。采空区浅部,在y=10 m和y=90 m线上瓦斯浓度差别不大,在y=170 m线上瓦斯浓度差别较大,这是因为在采空区回风侧,U型通风时,风流携带瓦斯从回风侧涌向工作面,导致回风侧瓦斯浓度较高;U+L型通风时,采空区回风侧漏风风流由工作面流向采空区,携带采空区的瓦斯从尾巷排出。另外,沿采空区走向方向,两种通风方式下,从采空区深部80 m左右处,整个采空区瓦斯浓度上升速度明显加快,在采空区深部180 m左右y=10 m和y=90 m线上瓦斯浓度上升速度明显减小,在采空区深部160 m左右y=170 m线上瓦斯浓度上升速度明显减小。

图5 z=2 m平面y=10 m线上瓦斯浓度

图6 z=2 m平面y=90 m线上瓦斯浓度

图7 z=2 m平面y=170 m线上瓦斯浓度

4 两种通风方式下自燃危险区域对比

应用Fluent软件模拟得到U型通风和U+L型通风下采空区z=2 m平面上的氧气体积分数(氧气浓度)分布规律,如图8~9所示。

图8 U型通风采空区氧气浓度分布(z=2 m平面)

图9 U+L型通风采空区氧气浓度分布(z=2 m平面)

采空区自燃危险区域的划分标准主要有采空区内的漏风风速、氧气体积分数、测点的升温特征3种方法[9,10,11],在此采用氧气体积分数法来划分,即采空区氧气体积分数为10%~18%时为自燃危险区域。根据氧气体积分数法和两种通风方式下的采空区氧气体积分数分布规律,得出两种通风方式下采空区可能发生自燃危险的区域,如表1所示。

表1 两种通风方式下采空区可能发生自燃危险的区域

由图8~9和表1综合分析可知,U+L型通风较U型通风工作面漏风加剧,采空区内氧气体积分数整体升高。U+L型通风较U型通风采空区内自燃危险区域往采空区深部移动,其中在采空区进风侧18%氧气体积分数等值线由114 m移动到126 m,在采空区中部18%氧气体积分数等值线由105 m移动到119 m,在采空区回风侧18%氧气体积分数等值线移动距离较小,只有2 m。另外,采用U型通风时,在采空区进风侧、采空区中部和采空区回风侧的自燃危险区域宽度分别是59、55、47 m;采用U+L型通风时,在采空区进风侧、采空区中部和采空区回风侧的自燃危险区域宽度分别是79、76、61 m。对比发现,U+L型通风较U型通风采空区自燃危险区域的宽度也明显增加。

5 结论

1)U+L型通风较U型通风采空区内瓦斯浓度整体降低,尤其是在采空区回风侧,当采用U+L型通风时瓦斯浓度明显减小;采空区瓦斯爆炸范围往采空区深部移动,但是瓦斯爆炸区域宽度变小。

2)采空区浅部,在y=10 m和y=90 m线上两种通风方式下的瓦斯浓度差别不大,在y=170 m线上瓦斯浓度差别较大;采空区深部,两种通风方式下瓦斯浓度差别不大;沿采空区走向方向,在采空区中部瓦斯浓度上升速度明显加快。

3)U+L型通风较U型通风工作面漏风加剧,采空区内氧气体积分数整体升高;采空区内自燃危险区域往采空区深部移动,并且采空区自燃危险区域的宽度也明显增加。因此,在采用U+L通风时,增加了工人对自燃危险区域的监测难度,应加强工作面漏风管理,减少工作面向采空区的漏风量。

参考文献

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[3]王志亮,陈善文,上官昌培,等.孔庄矿7354工作面上隅角瓦斯治理模式研究[J].中国煤炭,2012,38(11):107-109.

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[5]李芳欣,棘理想.U+L型通风在近距离保护层工作面瓦斯治理中的应用[J].中州煤炭,2009(10):96-99.

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[8]高建良,刘佳佳,张学博.采空区渗透率对瓦斯运移的影响研究[J].中国安全科学学报,2010,20(9):9-14.

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U+L型工作面 篇2

据证券时报报道，“今年四季度国内生产总值（GDP）将达到7.8%，2013年上半年GDP增速均可达到8.3%，下半年将下降到8%。2014年GDP预计为7.7%。”陆挺同时将今年全年GDP增速预期从7.6%上调至7.7%。

陆挺分析指出，GDP增速的反弹主要有两方面原因，一是缘于基数因素，去年同期GDP处于较低位；二是出口稳定、房地产带动投资回暖、基建建设比较活跃等因素共同作用下，四季度经济的增速反弹事实上要比市场预期的更快一些。

“目前中国出口增长尽管有风险，但已经在低位企稳；房地产销售项目开始回暖，与其相关的房地产开工量和投资也在回升；同时，基础设施建设已然加快，在今年5、6月份就出现了投资项目大规模批复。”陆挺进一步分析指出。

与此同时，信贷增长速度其实也并不慢，今年全年新增信贷规模有望达到8.5万亿元，而且今年以来，企业债、信托贷款、委托贷款也都在大幅增加，市场总体资金存量增速并不低，9月末可能达到19.6%。

“但考虑到中国长期增长潜力下降以及周期性因素，明年三、四季度和2014年，经济增速可能再次出现小幅下滑。”陆挺预计，年内没有降息可能性，准备金率下调年内仍有机会。

对于人民币汇率，陆挺表示，近期人民币的升值趋势，只是由于市场结售汇行为的变化所致，并不是热钱的推动。进入中国内地的热钱不能说没有，但是不会那么夸张。“由于目前内地A股依然在低位徘徊，而国家对房地产市场的宏观调控依然严厉，外资没有动力大举进入缺乏高回报渠道的内地市场。”

“今年四季度的热钱流入会较为适中，人民币兑美元升值的空间相当有限。因为许多人目前仍然看空中国，而且中国家庭部门对资产分散配置的需求正在不断增强。”陆挺指出，但是，由于看好中国经济见底回升的前景，对于外资来说，热钱更有可能是暂时留在香港，待内地经济发出明显的回暖信号后，才会大举进入。

U+L型工作面 篇3

安全技术措施

工作面运输顺槽已接近U型棚架处，该段共计44架U棚，原为工字钢棚支护，因棚子变形，在其下又架设的7.0m2U型棚。即U型棚上方为原工字钢梁。为保证顺利通过U型棚架段，并能顺利将U型棚架回收，经矿研究决定，特制定如下安全技术措施：

1、在加强支护前，该段巷道需先进行拉底清卧。将清出的渣用皮带运走，保证该段拱形支架范围巷道高度达到2.0m以上。进入皮带里侧拉底时必须停止皮带运转，并通知机头司机没有得到信号不得开启转载机、皮带安装联络信号，保证拉底人员安全。

2、当工作面运输顺槽推进到离U型棚架约25m左右时，需加强U型棚架处的支护。首先在U型棚下打上戴帽中柱，使用单体柱、木板。过转载机机头时中柱可以暂时摘除，机身段U型棚下需补打上中柱。

3、U型棚下打上中柱后，拆除棚子间上顶两腮，在原工字钢棚架下方两端离端头30cm处各加打一根单体液压支柱，升紧打牢。加打单体柱时，必须加垫柱帽或勾木。

4、如有的地方工字钢棚架间距过大或变形严重，还需在棚架中间重新加打工字钢梁，用单体柱升紧打牢。

5、在打柱过程中，发现有钻底现象，必须给柱子穿靴，保证接实顶，初撑力达到90KN以上。

6、如原铺设的网损坏严重，需重新铺设金属网，按《规程》要求搭接好。

7、严禁提前将原U型棚架回掉。只准在工作面前方3—5m处才可替换，每次替换1—2架。

8、回撤U型棚子时，逐侧松解卡缆，人工回撤棚腿，最后对中柱泄压，回出棚梁。回撤棚子过程中，必须停止转载机运行。

9、棚子回出后及时外运，保持安全出口畅通，回出三架棚时中柱改为托梁支护形式，使用单体柱、木板。依此类推。三架棚一联锁。

10、超前工作面10m--20m范围工字钢棚下补打一颗戴帽点柱。形成一梁三柱支护形式。

11、超前工作面10m范围，工字钢棚下沿转载机机身两侧补打两颗戴帽中柱，达到一梁四柱支护形式，保持一侧行人通道宽度大于0.8m，安全出口高度大于1.6m。

12、回出的拱支架必须人工及时运出，严禁在巷道内推放和使用转载机和皮带拐运。使用皮带拐运粱腿按严重违章论处。

13、替换超前3-5m拱架按处用木料封严背实防止局部抽冒。

14、骑转载机和皮带操作必须停止转载机和皮带，机运行或安排特殊班次替换，开工严检查信号是否灵敏。严挂好警示牌，没有得到信号严禁转载机和皮带机开启。

15、其它未述部分严格按《煤矿安全规程》、《110101回采作业规程》及《操作规程》之有关规定执行。

东沟采煤队