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煤与瓦斯突出对矿井通风系统的影响研究现状及展望

2021-07-22 分享

 
        煤与瓦斯突出灾害是威胁矿井安全生产最为严重的动力灾害之一。煤与瓦斯突出会破坏通风系统,导致井下局部地区瓦斯浓度超限,进而能引发瓦斯爆炸等二次灾害”。因此,煤与瓦斯突出造成的危害不仅局限于本身,更大的威胁来自于灾变后矿井瓦斯超限所引发的瓦斯爆炸等二次灾害,而煤与瓦斯突出对通风系统的影响是煤与瓦斯突出引发二次灾害的重要一环。
 
        近年来,国内外学者在煤与瓦斯突出机理,预测预报技术及突出防治安全工程技术等方面的研究取得了很大进展特别是在防突技术和管理方面开展了大量的科学试验研究和现场试验工作,基本形成了一套防突技术和管理体系!”。由于煤与瓦斯突出问题极为复杂,现有防治手段尚不能完全避免煤与瓦斯突出灾害的发生。因此,研究煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律对于认识突出灾变时期矿井通风系统灾变机理以及瓦斯爆炸等二次灾害防控机制具有重要意义。目前,研究人员主要通过试验研究和数值模拟的方式研究煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律。由于煤与瓦斯突出试验难以在煤矿井下开展,研究人员一般通过搭建煤与瓦斯突出模拟试验系统来开展试验研究。
 
        目前煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律研究存在的问题主要分为以下 4 个方面。
 
        1) 由于当前煤与瓦斯突出冲击波在分岔巷道中的传播试验研究存在不足,存在试验数据偏少以及未能研究试验数据间定量关系的问题,冲击波在分岔巷道中的传播规律有待展开定量研究。
 
        2) 由于目前研究人员对通风设备设施破坏程度的研究主要集中在冲击波超压与通风设备设施破坏程度之间的关系,而且现阶段煤与瓦斯突出模拟试验系统采用的模拟巷道由于尺寸原因基本没有安装真实的通风设备设施,煤与瓦斯突出产生的冲击波对通风设备设施的破坏很难用试验进行模拟,冲击波单位冲量、作用时间和构筑物固有周期等因素与通风设备设施破坏程度之间的关系有待展开定量研究。
 
        3) 由于目前模拟巷道当中瓦斯气体浓度监测距离和监测点的数目有限,根据试验数据拟合的巷道中各点瓦斯浓度随瓦斯运移距离变化的衰减系数不能完全反应煤矿井下真实情况。
 
        4) 目前研究人员对瓦斯风压诱导巷道风流逆转的影响因素研究主要集中在对巷道风阻的研究,而其他影响因素与巷道风流逆转之间的关系有待进一步研究。
 
        目前,国内高瓦斯突出矿井基本上都装备了安全监测系统,但这些系统只能实时地监测到瓦斯浓度的变化,煤与瓦斯突出灾变时期辅助应急决策能力存在不足,而煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律揭示了冲击波动力效应与时间和传播距离的关系、突出瓦斯浓度与时间和位置的关系以及突出煤体在巷道内堆积的规律。因此,以煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律作为理论基础,结合井下瓦斯、风速等传感器监测数据,开展煤与瓦斯突出通风系统影响范围的快速研判研究,从而提高煤矿安全监测系统在煤与瓦斯突出灾变时期的辅助应急决策能力,这将有助于煤矿在煤与瓦斯突出灾变时期开展井下应急救援和人员疏散工作。