局部正压通风方法解决采面低氧问题的试验及模拟研究

作者：裴晓东; 蒋曙光; 吴征艳; 朱佳诺; 赵粟; 姚志远

来源：安全与环境学报, 2023, 1-12.

DOI：10.13637/j.issn.1009-6094.2023.0108

• 安全工程技术科学
• 工作面低氧
• 局部正压通风
• 上隅角
• 采空区
• 数值模拟

针对浅埋近距离煤层群工作面易产生低氧现象的难题，以山西某矿3105工作面低氧问题为研究背景，采用理论分析、相似模拟及数值模拟方法进行了研究。分析得出煤层地质条件、工作面通风方式方法、大气压力变化和自然风压是工作面产生低氧现象的主要原因，并探究了采用局部正压通风方法解决采面低氧问题的可行性。结果表明：负压通风时，增加风速不能明显提高工作面上隅角区域的氧气体积分数，仍低于20%；局部正压通风时，采场内20%氧气体积分数等值线在通风风速达到1.6 m/s时，与工作面呈平行状态，增加风速能有效提高采面上隅角的氧气体积分数；局部正压通风回风巷增阻时，相较于单一的局部正压通风能够在更小的风速条件下解决采面低氧的问题，且一定程度上有利于防范采空区遗煤自然发火。利用COMSOL仿真软件，建立工作面采场气体运移模型，开展了不同通风方法、不同风速条件下的采空区氧气体积分数分布及运移规律研究，数值模拟结果与试验测定结果基本一致。3105工作面现场实践表明采用局部正压通风回风巷增阻的技术措施能够有效解决工作面低氧问题，工作面上隅角及回风流的氧气体积分数由15%上升到20%以上，并始终保持正常水平，确保了工作面的安全生产。

• 单位
  煤炭资源与安全开采国家重点实验室; 中国矿业大学（北京）; 中国矿业大学