“U”型通风论文

“U”型通风论文（精选10篇）

“U”型通风论文 第1篇

“U”型通风方式, 进入工作面的风流可分为两部分, 即沿工作面流动和进入采空区两个部分。进入采空区的风流会通过采空区内的气流交换过程, 逐渐再返回到工作面, 而最终会汇集于采面上隅角;因此, 工作面上隅角就是采空区瓦斯流入工作面的汇合处。

1上隅角瓦斯积聚的原因

上隅角瓦斯积聚的原因, 与采煤工作面的通风方式、工作面上隅角的风流状态等状况有关。

因为采煤工作面上隅角靠近煤壁和采空区, 风流在经过工作面的上端头时, 巷道会突然垂直转弯, 这样使靠近煤壁的风速降低, 工作面上隅角局部地区会出现涡流现象, 使采空区和工作面的瓦斯不易被风流带走, 从而使上隅角瓦斯容易发生积聚的现象。

2 U型通风系统采煤工作面瓦斯超限的原因

2.1采面隅角为采空区风流的汇合处

如果工作面的后方与邻近煤层的采空区或是同一煤层未隔离的巷道是相通的, 那么风流会汇入工作面漏入采空区的风流中, 流向工作面, 具体如图1所示。

2.2采面隅角的风流状态是瓦斯超限的重要原因

采面上隅角靠近煤壁和采空区的一侧, 风流速度会很低, 局部会处于涡流状态。如图2所示。

隅角的瓦斯超限形成, 是由于涡流使采空区涌出的瓦斯难以进入到主风流中, 从而使高体积分数瓦斯在上隅角附近循环运动而聚集。

当采面隅角出现瓦斯超限的情况, 应遵循以下的几个原则进行处理:

第一:立即设置采面隅角挡风帘, 这是采面隅角出现瓦斯超限的应急措施之一。

第二:根据具体的实际情况, 可以用多种瓦斯抽放方法相联合的运用方式等措施进行瓦斯的综合治理。

第三:进行排查, 封堵漏风, 包括该工作面相关的所有封闭采空区的密闭。

第四:进行及时的回柱, 避免出现回柱的现象。

3采煤工作面上隅角瓦斯积聚的处理方法

上隅角埋管抽放示意图如图3所示。

由图3可知, 上隅角埋管抽放是在上隅角挡风墙进行封堵后, 采用钢圈风筒伸进上隅角, 连接在回风顺槽的负压抽放管路上, 通过上隅角埋管抽放, 在工作面上隅角处形成一个负压区, 使该区域的瓦斯通过抽放管路被抽走, 这样, 会有效地避免因采空区瓦斯涌出而造成上隅角瓦斯超限事故的发生。

4 U型通风工作面采空区瓦斯治理原则

采空区最大特点, 是存在两种特性相差很大的空隙, 即采动空隙和原有空隙。在一般U型通风工作面, 风流是从进风巷进入, 清洗工作面后会经回风巷流出, 具体如图4所示。

由于采空区内采动空隙与原有空隙并存, 流动规律一般是, 从煤层微小孔隙解析出来的瓦斯, 会首先在煤块内流动, 然后在煤块内外的压差作用下, 最后进入采动空隙系统。

结束语

煤矿的安全生产是首位, 而采煤工作面上隅角瓦斯超限问题也是制约着煤矿安全生产的一个重要因素, 因此要知道形成的原因, 找到更好的治理措施, 才能提高煤矿的生产效率, 提高经济效益。

摘要：本文通过对上隅角瓦斯积聚的原因、U型通风系统采煤工作面瓦斯超限的原因、采煤工作面上隅角瓦斯积聚的处理方法及U型通风工作面采空区瓦斯治理原则进行分析, 以提高我国采矿工作面的效率。

关键词：U型通风系统,上隅角,瓦斯治理

参考文献

[1]王文为等.掘进工作面煤与瓦斯突出的原因及防治措施[J].煤, 2001, 10.

[2]于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].修订版.北京:煤炭工业出版社, 2005:146-154.

《U型理论》读后感 第2篇

马丁·卡兰谷·班达出生在赞比亚的一个小村庄，他年轻的生命创造了辉煌的职业生涯，包括是一家跨国能源公司的领导，赞比亚总统的顾问，乐施会全球学习中心的协调员和顾问，非洲和英国几所大学的讲师，此外，他还完成了一本关于曼德拉领导力的书。

马丁为什么如此成功?一次电台的电话访谈节目中，一个小孩打进电话问他：“马丁，你是如何从一个赞比亚的农村男孩最终做到大学里演讲、为总统提建议和为国际机构工作的?这些是怎么变成可能的?是什么让你做到了这些?”马丁停顿了很长时间然后回答说：“我的回答可能会让你失望。可事实的确是我也不知道自己在做什么，我没有计划。和筹划未来相反，我经常发现自己已经无意间进入了一个又一个场景。随着场景的展开我漂流而入。但我坚信如果我进入新的场景，如果我拥有正确的深层意图，就能得到相应的帮助。而在我随波逐流的同时，我认识到自己也是乘着别人的翅膀在飞翔……现在想来，我希望能以一种更加有意图的方式漂流前行。”

一、跟未来学习

我觉得用马丁的故事来总结奥托·夏莫这本《U型理论》的书再好不过了，因为他讲到了一个关键点就是没有计划随波逐流不断地进入新的场景。我们传统的学习方式更多的基于对过去的总结和判断，《U型理论》倡导的学习方式是未来涌现。在今天这个VUCA乌卡时代，不稳定、不确定、复杂、模糊等特点越来越突出，变化是动态不稳定不可控的，我们很多的计划都可能会遭到破坏，很多的理性决策最终都跟你想要的结果背道而驰。就像大润发被收购的时候，当时的负责人黄明说的那样：我们不是在技术面前低头了，而是败给了时代。

正是因为时代的变化，必然会要求我们学会学习，我们以前更多的是对于过去经验的总结、反思，还有复盘；而作者奥托·夏莫说你如果真的想提升自己的思维、能力，更好地迎接未来，那么我们应该努力让未来涌现，向未来学习。当我写到这里的时候，肯定有的同学会说，这也太玄了吧，我们怎么可能去跟未来学习呢?未来还没来啊?

所以，奥托·夏莫的这本书不再关注怎么提高粮食的产量，而是关注生产粮食的土壤，是孕育创造过程的内在状态，是一位伟大的艺术家站在空白的画布前，而他的脑中、心中、意识里正在经历的过程。我个人比较喜欢U型理论的三个方面：（1）向未来学习，让未来涌现，就像我们一直说的那样：经验只是负债，学习才是资产；穿旧鞋走老路永远到不了新地方。道理都懂，说说都对，可说这些话的人常常依然是用过去的旧经验来设计今天的新方法，不过是新瓶装老酒而已。（2）不仅关注理性思考，更要关注感性体验，我们的情绪、身体是有学习和记忆能力的，也就是我们佛家里讲的禅修、瑜伽里练的冥想，你会发现学会自己跟自己对话，让自己的感官产生学习的能量，忽然你就开悟了。（3）U型理论是从过去到未来的一种状态，而从过去到未来之间出现了一个短暂的空档，那个空档就是我们说的活在当下，就是山谷中的一道裂缝照进来的光。

二、U型理论的学习

说了半天，U型理论到底是啥?怎样应用到我们的工作和学习中呢?我们可以想想我们过去的学习模式是什么样的?作者用了一个比较恰当的词叫做“下载”，下载就是把各种信息全部收集过来，你会发现我们很难有深度的思考，那么自然就很容易进入到肤浅而烦躁的境界。在今天这个信息大爆炸的时代，如果你每天刷抖音、刷朋友圈、追剧，各种信息蜂拥而来，你的注意力会不断地被稀释，你的思维模式会越来越简单。

U型理论从三个层次七个阶段来说明未来涌现的学习方式，三个层次分别是开放的思维、开放的心灵和开放的意志。我对这三个层次的理解是开放的思维就是我们用脑去思考去学习，开放的心灵就是我们用心去感受，开放的意志是我们用身体去感知，到了开放的意志就应该是一种天人合一的状态，写到这里就让我想到了叔本华的《作为意志与表象的世界》一书中的一些观点。

我来重点讲讲这七个阶段

第一步叫做暂悬，这是个非常非常重要的词，就是悬挂你的判断，在我们与人沟通的时候我们经常说要学会倾听，但是有多少人能做到呢?我们总是会听自己喜欢听的，而且还常常喜欢自作聪明的做出判断，暂悬就是不做判断。

第二步转向，是从场域中感知，用心感知。

第三步、第四步、第五步，我们把这几步放到一起来谈，放下和接纳，不管过去好的坏的都要放下，不管未来怎么样都需要100%去接纳，你看你有这样的状态了未来就会来到你的身边。事实上，我们很多人在生活中经常是对未来焦虑、恐惧的一种状态，象咱们开篇文章中写的马丁从一种场景进入到另一种场景，他说随波逐流，你可以说是活在当下，再高维一点的状态或者说法叫做心流。

第六步、具化，就是用图象画面来表达你想要达成的愿景目标，你可以想象一下，你拥有一辆玛莎拉蒂汽车时的场景，而不要想着买一辆玛莎拉蒂要多少钱，一个是感性的一个是理性的，哪一个让你更激动，更容易激发你想去奋斗的动力呢?

第七步、实施，既然我们已经很想要这辆玛莎拉蒂了，那么自然就要想需要多少钱，怎么样才能去达成，并且把你的计划、想法一步一步地去落实。

你有没有发现这是一个非常有意思的学习过程，从理性脑思考的暂悬开始到理性脑的实施结束，第二步感性心灵的感知与具化愿景的表现，都是在激发我们的感性感受，到了开放的意志这一层，放下和接纳都是用身体在连接开放的意志。夏莫不愧是学习设计的大师，从理性到感性不断地切换，让咱们的学习器官脑、心、身体全部参与进来，这就是我理解的沉浸式体验学习。

三、最后的碎碎念

（1）我花了很长一段时间才读完这本《U型理论》，说实话到现在还是有些囫囵吞枣一知半解，一是因为我专注在销售培训上，以前的培训方法更多地基于我的经验和一些销售高手的方法；二是我确实没怎么接触过学习设计的知识，这本《U型理论》颠覆了我对学习方法的认知，难怪自己读了那么多书长进不大，为了读书而读书没有形成深度的思考，读书跟看电视、刷抖音一样都是一种打发时间的娱乐休闲活动而已，最多只能算作是附庸风雅。所以啊，不要经常炫耀自己家里有多少本书读了多少本书，关键是你学到了多少、思考了多少、应用了多少。

（2）上一次在给一家瓷砖企业培训《工程项目渠道开发与管理》课程的时候，企业培训经理说，“李老师，你上课的风格比较犀利啊！”我还认为她在表扬我，我说“做老师的不就是要直接指出问题吗，他的销售方法和话术不对我就要说，我不怕得罪人我要对学员负责”。现在想想我依然是一名很传统的培训师做法，自认为是对学员负责实际上是在做判断，没有做到U理论开启的暂悬。没有倾听学员的想法。即便我的答案是对的，他也不一定能听的进去，因为我没有让他认识到自己的问题，错在哪里?所以他没有触动，没有很深的感受。何况，我怎么证明自己的答案是对的呢?对与错之间，每个人的立场不同而已。培训师一定需要学习教练和促动技术。

（3）大道至简，万法归一，这本《U型理论》融合很多的心理学、社会学甚至咱们的国学内容，作者多次提到他跟国学大师南怀瑾的对话和受益。你会发现不管你研究哪个领域的内容，做哪个行业的工作，做到极致的时候所有的道理想法就通了。原来我讲销售课程对于理性思考的内容比较多，对于感性、情绪的内容比较少，这块内容需要慢慢地融入进来，三月份我准备在读书群里领读一本关于情商的销售书（销售读书群:saleschina002）。

“U型学习”与学习投入 第3篇

一、U型学习

“U型学习”，是我对美国著名教育家杜威的经验教学过程理论的概括。从书本知识到个人知识，学生究竟经历了一个怎样的过程？杜威认为：书本知识具有不可教性，不能直接进行传授，而需要让学习者经历一个复杂的过程，即知识的学习需要经过还原与下沉、体验与探究、反思与上浮的过程。这一学习过程恰似一个“U型”。学生首先要将书本知识还原，还原为“儿童有效率的习惯”，还原为“经验”，还原的过程即知识的“下沉”过程。“下沉”环节是对知识进行表征化、表象化和具象化的过程。“下沉”一方面有助于学生理解知识的背景和现象，另一方面有助于建立起书本知识与学生个人经验的关联性，从而增强学生对知识的理解性。大多“去情境”教学的局限性就在于去掉了知识的具象化、表征化过程。“U型”的底部是学生对知识进行“自我加工”的过程，是对知识进行理解、对话、体验与探究的过程。从学习过程的连续性和整体性来看，“自我加工”环节是最复杂、最深刻的。大多数“去过程”教学的局限性就在于简化、压缩了这一复杂且深刻的必要过程，从而极大地减损了整体目标的达成。第三个环节是“上浮”，即反思性思维的过程。经过反思性思维，将经过“自我加工”的书本知识进行个人意义的升华和表达，书本知识才真正变成学生自己理解的东西，即所谓“个人知识”，是对书本知识的个人化理解、自我建构并获得知识的意义增值。如果课堂教学省去了知识的还原与下沉、体验与探究、反思与上浮这一复杂过程，学生所获得的知识永远只能停留在对书本知识的简单占有层面上，而课堂教学的发展性及其涵养就难以达成了。

接受性、灌输型的教学活动，把知识学习过程看作是一个线性的过程，学习过程是一条直线甚至是一条断断续续的虚线，即“一型学习”或“线性学习”。“一型学习”或“线性学习”试图找到公共知识与学习者个人知识之间最短的直线路径，达到学生对公共知识的直接认同和确认的目的。这种教学活动的根本出发点是知识传授，而不是通过知识引起学生学科素养的变化和发展。“一型学习”之所以是简约的学习，是因为其去除了学生经验对认知过程的参与，省略了对知识的多元属性的把握，去除了学生必要的多样化的学习投入，尤其是经验投入、情感投入、思想投入和实践投入。“线性学习”是当前中小学最普遍存在的教学活动状态。它去掉了学生的理解、探究、对话、反思等多样化的过程，便去掉了学生学科素养培育的诸多机会。有很多学校的教学改革过分地聚焦教师教与学生学的时间分配，而不关注教师教和学生学的状态、活动层次与必要的理解深度，仅仅关注教学过程中时间的投入，显然是舍本逐末。去情境、去过程、去经验、去反思与感悟，不注重引导学生活动对知识的意义增值，是“一型学习”教学活动状态最突出的局限。

还有一种教学活动状态是“L型学习”。“L型学习”显然比“一型学习”注重了对知识的文化背景的理解，也适当注重了引导学生通过活动来学习，注重了理解、对话等学习活动形式，但由于忽视深度的体验与反思感悟，强调了学习方式的多样化，完整的学习活动链条中缺少了反思与建构的过程，学习活动变得虎头蛇尾。我国新一轮基础教育课程改革实施过程中，就大量存在着转变学习方式过于形式化、表层化、表演化的局限性，为了转变而转变，而不是为了达成学科知识、学科经验、学科思想和学科能力多维目标的完整深刻。大多数所谓的“做课”做出来的基本上属于“L型学习”课堂。

二、学生的学习投入

学生的学习投入是指参与学习过程的行为、情感态度、思维方式、意志品质、生活经验、学习策略等学生的个体因素，以及学校、教师等社会性因素，其中，学生个体因素是关键要素。心理学研究表明，学习投入度直接影响学习形态和教学质量，学生学习投入的因素越多越深入，学习的效能感越高。OECD（经济合作与发展组织）在全球开展的PISA（国际学生评估项目）测验具有两个明显的特征：一是注重对学生学科能力的检测，二是注重对学生学习投入的分析评价，而不是仅仅对知识理解和解题水平进行评价。从学习投入的角度看，“线性学习”和“L型学习”等教学活动状态的弊端就在于学生投入的残缺和不足。三十多年来，我国中小学课程与教学实施脱离学生有效的学习投入、深刻的学习经历和丰富的课程履历，追求单一的教学结果，成为阻碍学生核心素养和关键学科能力发展的根本问题。学生学习的投入度不高，学习经历不完整，课程履历不丰富不规范等问题普遍存在。

不同的学习形态，体现了学生学习投入的差异性。相比于“一型学习”和“L型学习”，“U型学习”更完整地引导学生经历了丰富的认知过程、情感过程，以及将知识个性化和社会化过程，更注重学生的多样化学习投入，更重要的是，“U型学习”通过引导学生深度的理解、体验、对话、探究和反思性思维，获得对知识的意义增值，而不是对符号的简单占有。课堂教学中投入了知识的文化背景，学生获得的就不仅仅是对知识的符号认知而是对知识的文化理解，这样才能获得对知识“文化地标”的全部意义。课堂教学中投入了学生的生活经验或体验，才能在新知识理解过程中生成新的想象或画面。教学过程绝不是简单地将书本知识原封不动地投射到学生脑海里的过程，更不是对书本知识的简单复写或复制的过程。

从学生个体的角度看，学习投入包括认知投入、情感态度投入、意志投入、个性品质投入，以及社会性投入。前四者属于认知过程、情感过程、意志过程和个性等心理投入。社会性投入主要涉及学生的学习策略（学习内容、学习资源、学习时间、学习方法等）、生活经验或体验、社会性履历（如家庭背景、社会关系）等方面。尽管学生的学习投入是影响教学质量的关键因素，但教师在教学过程中的重要作用是激发、分配和维持学生各种学习投入要素合理地参与教学过程，从此意义上说，教师在教学过程中的根本作用是主导。“一型学习”和“L型学习”形态的局限就在于简化了必要的学习投入，仅仅在把知识作为教学的对象和目的，而不是把学生作为教学的对象和目的。

合理地激发、分配和维持学生不同的学习投入，是教师教学艺术的关键。当然，学生的学习投入度与教师的教学投入度具有强相关性。如果教师单向地、平面地呈现知识，或者简单地进行知识投射，那么，学生的认知投入，特别是思维方式投入绝不可能呈现出深刻的、敏锐的、批评性和创造性等思维品质。如果教师在知识教学过程中有效地进行背景导入、经验导入、文化导入，一定会提高学生对知识的理解水平并促进知识的转化。如果教师在教学过程中缺乏具有情感冲击力的表达，甚至是平铺直叙，学生怎么可能有情感的激荡？

三、丰富学生的学习经历

学生的学习投入，实质上反映的是学生的学习经历，或课程履历。我之所以推崇“U型学习”，不仅仅是因为这种学习形态充分体现了学生学习的主体性，而且它保证了学生充分学习投入或学习参与，实现了学习过程的完整性、规范性和丰富性，从而充分发挥了教学的过程价值。学习经历的不规范、不完整、不丰富，实质上反映了我们普遍存在的忽视教学的过程价值的弊端。没有过程，哪来价值？近些年来，课程教学改革中有些口号貌似合理，实则错误，比如，“把时间还给学生”。其实，时间投入仅仅是学生学习投入的一个方面，真正具有过程价值的教学时间是师生共享、共存、共生的！更何况学生学习投入根本上依存于教师对学生学习投入的激发、分配和维持。仅仅强调让学生在时间上自主，却在方法上失控，在知识理解上单向度。知识的文化敏感性和文化包容性岂是仅仅靠学生的独学、对学、组学、群学来实现的？

学习经历不是档案学意义上的经历，而是指学生课程学习的过程和经历，是一种过程意义上学生学习某一门课程的任务性、程序性、规约性的成长经历，是学生学习每一门课程、每一个教学过程中学生学习的过程性经历。如果说课程目标是对学生通过学习之后所应产生变化的预期形象刻画，那么，学习经历则是对学生在一门课程学习中发生变化的过程刻画。只有完整的课程履历和学习经历才能生动地刻画学生在特定课程学习中的成长经历和发展过程。学生学习经历包括认知责任与任务规约、学习方式与过程规约、学习策略与方法规约三个方面。

认知责任与任务规约，是指为达成教学目标学生必须完成的学习任务的规定或约定。任务规约所约定的学习任务直接指向教学目标，是教学目标的本质要求，是在教学过程层面对目标的操作化或表现性要求。在学科学习过程中，学生究竟要完成哪些具体学习任务？在不同学习阶段、不同单元或章节的学习任务有哪些不同的规定？不同类型的学习任务如何设计，完成到何种程度？此类关于学生课程履历的任务规约问题，我们现有的课程标准以及所开发的教材，甚至教师的教学设计，几乎都是一笔糊涂账。以语文教材为例，我国目前绝大多数语文教材课后练习所设计的学习任务大都是语言知识和文本知识的习得和训练，所规约的学习任务极其单一，鲜有真正引导学生思维方式和价值观辨析与探究的学习任务。学习任务规约的单一，必然导致“堂堂清”所能清的只能是知识点甚至是考点。语文课程学习中对生活的观察和思考、数学学习中的空间想象与数学思想建立、科学类课程学习中的实验与观察等必须完成的学习任务都被知识训练所代替。学生课程履历中任务规约的偏颇或缺失所误导的是学习过程，所损害的是学习过程质量。

学习方式与过程规约，是指为完整达成课程目标要求学生必须经历的学习过程和学习方式的规定或约定。严谨描述学生学科学习过程及其表现，既是课程设计的基本要求，更是教学设计的基本要求，是关于课程和教学的“标准的标准”。过程规约有利于保证特定学科学习过程的完整性和学习方式的丰富性。严谨的课程设计、教学设计以及教学实施需要明确学生学科学习的必经阶段、程序、时间以及具体的学习方式，也就是明确学习过程规约。过程规约所要规定或约定的是具体教学内容不可或缺的学习经历、学习活动及其方式，其核心价值是保证学生学习过程的完整性、学习方式的丰富性。“去情境”“去过程”的教学，是教学过程中应试教育的集中表现。40多年前，苏联教育家赞科夫就主张处理好教学与发展的关系，确立了教学必须“使学生理解学习过程”“使班上所有的学生都得到一般发展”等发展性教学原则。“理解学习过程”是以过程规约为基础的，是真正进入和参与学习过程。学生何以能够理解教学过程？何以进入学习过程？课程设计和教学设计的过程规约具有极其重要的引导作用。学生学习过程被简化、被压缩，学习方式单一，何以保证学生真正进入教学过程？而完整、规范和丰富的学习过程及其活动方式，是体现课程的过程属性和过程价值的根本前提。学习过程的缺失必然导致学生理解的断层、关键学科能力发展机遇的丧失。

学习策略与方法规约，是对具体学科学习方式与学习行为的规定或约定，是与学习任务和学习过程相适应的学科学习方式和学习行为的基本规范和要求，是对学科关键能力表现的具体化。方法规约一方面能够保证学生学习过程和学习方式的规范性和严谨性，另一方面有助于提升课程标准和教学设计方案的可行性和操作性。方法规约既是对特定学科具体学习行为和方法的设计，又是对学科关键能力表现的规范性要求。方法规约直接指向学科关键能力表现，是对学科核心素养形成过程的深度刻画，尤其是对学生的学科经验、学科关键能力、学科思想的深度刻画。没有学科学习的方法规范，学科经验的丰富和学科思想的建立就丧失了过程规范和方法规范的支持。多年来，中小学各科教学的方法规范普遍存在着弱化或虚化的局限性。如语文学习中关于阅读的方法规范就过于粗略，少有学校和教师对学生的阅读提出细致的表现性要求，至于阅读的各种具体方法及其要求，特别是批判性阅读、反思性阅读等关键方法和能力的表现性规范，我们的课程标准、教师的教学设计几乎没有涉及。而对生活的观察与体验、对生活的反思与感悟的方法规范甚至基本上处于缺位的状况。语文学习的方法规范的缺失，只能导致语文课程沦为工具性层面的纯粹语言学习。再如，物理、化学等科学课程关于科学观察与实验、科学论证与推理、科学猜想与反驳、科学创造与发明等关键能力与方法的具体表现性要求，同样也疏于设计。

“U”型通风论文 第4篇

近年来, 随着煤矿机械化的迅速发展, 综放采煤方法在我国得到了快速发展。但因为瓦斯的大量涌出而导致工作面瓦斯超限的情况严重影响着工作面安全高效生产。治理工作面瓦斯超限问题, 可以从加强通风和瓦斯抽放两方面着手[1]。

工作面双U型通风方式是一种有效预防上隅角瓦斯积聚超限的通风方式。“两进两回”的双U型通风系统, 即胶带巷为主要进风, 进风巷辅助进风, 回风巷和瓦斯排放巷回风。双U型通风方式增加了供风量, 有利于稀释工作面瓦斯, 提高了工作面风排瓦斯量和抗灾能力。但是, 双U型通风瓦斯尾巷处于采空区内, 随着工作面的推进, 瓦斯尾巷长度的变化会引起风流压力分布变化, 从而使上隅角采空区的漏风方向和瓦斯涌出量发生改变, 当瓦斯涌出量超过一定值后, 会引起上隅角瓦斯积聚;而瓦斯尾巷的长度与回风巷和瓦斯排放巷之间的联络巷间距有关。因此, 研究合理的联络巷间距对控制工作面上隅角瓦斯浓度超限具有一定的指导意义[2]。本文以潞安集团余吾煤业有限责任公司 (以下简称余吾煤业公司) N2202工作面为研究对象, 对其采空区漏风和瓦斯浓度分布规律进行数值模拟和现场观测。

1 工作面概况

余吾煤业公司属于典型的高瓦斯矿井。N2202工作面位于井田北二采区, 采用走向长壁后退式大采高低位放顶煤一次采全高全部垮落式综合机械化采煤法采煤。工作面走向长度为1 216 m, 倾向长度为281.5m;煤层厚度稳定, 平均煤厚为6.31m;煤层倾角为+3°;工作面日产量为8 000~15 000t。余吾煤业公司工作面通风系统及测点布置如图1所示。回采过程中, 当工作面推进至联络巷处时将其打开, 同时, 永久密闭上一个联络巷;瓦斯尾巷采用木垛支护;工作面总供风量约为5 100m3/min, 其中切眼风量约为4 100 m3/min, 辅助切眼风量约为1 000m3/min。根据工作面瓦斯涌出预测报告, N2202工作面绝对瓦斯涌出量为50.5 m3/min, 相对瓦斯涌出量为9.8m3/t;其中采空区瓦斯涌出量占41%, 煤壁、落煤瓦斯涌出量占59%。

2 采空区流场的数值模拟

2.1 瓦斯运移的数学模型

采空区漏风和瓦斯运移可采用Navier-Stocks微分方程作为流场的控制方程[3,4,5]。

式中:ρ为混合气体密度, kg/m3;t为时间变量, s;Ys, Ds分别为质量浓度和质量扩散系数;xj为方向向量;ui, uj为采空区内不同方向的气体流动速度分量, m/s;p为压强, Pa;τij为分子剪应力张量, Pa;Si为孔隙介质动量损失源项;E为单位体积内的总能量, J;H为单位体积的总焓;k为流体传热系数;T为温度。

控制方程组中, 方程 (1) 为连续性方程, 方程 (2) 为能量方程, 方程 (3) 为动量方程。

2.2 模拟区段和边界条件

为了采用有限体积法得到流体流动控制方程的数值解, 根据N2202工作面实际情况, 分别在工作面推进至310m (距22号联络巷4m) 处, 工作面推进至330m (距22号联络巷24m) 处建立三维计算模型 (图2) 。当工作面推进至330m时, 模拟分为不增加回风巷阻力和增加回风巷阻力2种情况进行。

模拟区段选取:根据工作面实际情况, 选取胶带巷与回风巷断面积为53.5 m2;工作面长为281.5m, 有效截面积为5.53.5m2。工作面“竖三带”和“横三区”观测:垮落带高度为25m, 距工作面0~20 m为自由堆积区, 20~80 m为载荷影响区, 80m以后为压实稳定区[6], 在不同区域选取不同的孔隙率和扩散系数。采空区的孔隙率根据“垮落带内孔隙率最高, 垮落带内距离工作面越远孔隙率越小, 裂隙带、弯曲下沉带依次减小”的规律编制UDF (User-definedFunction) , 把采空区孔隙介质渗透率分布输入计算模型[7,8]。

根据现场实测, 将N2202工作面胶带巷和进风巷设为通风入口, 胶带巷入口风速为3.73 m/s, 进风巷入口风速为1.37 m/s。工作面 (采空区) 两端压差为230Pa, 且呈近似线性分布。采空区边界和工作面煤壁面不漏风。采空区已闭联络巷认为是多孔介质, 会漏少量的风。尾巷和采空区以及工作面与采空区的交界面设为跳跃边界[9,10]。

2.3 模拟结果与分析

将上述3种情况的几何边界条件及物理参数导入Fluent软件, 采用Simple算法分别求得3种情况下的瓦斯浓度分布及漏风流场, 结果如图3图5所示。

由图3图5可知, 工作面漏风流分为3个部分:一部分经过采空区又回到工作面;一部分经过采空区流向尾巷, 通过打开的联络巷流向瓦斯排放巷;还有一部分少量风流漏向采空区后部, 通过已闭联络巷的裂缝直接流向瓦斯排放巷。对比分析可知, 当工作面推进至310m时, 采空区漏风流经尾巷流向打开联络巷的风流明显大于330 m时的风流。当推进至330m时, 工作面漏风流大部分经由采空区重新回到工作面, 由尾巷流向打开联络巷的风流明显减小。当工作面推进至330 m时增加回风巷的阻力, 可以看到尾巷的风量明显增加。

打开联络巷初期, 工作面漏风量大部分通过采空区直接流向尾巷;当工作面继续往前推进时, 工作面漏向采空区的风量减少, 流向工作面的风量逐渐增多;当增大回风巷的阻力时, 可以增加工作面流向尾巷的风量, 稀释尾巷内瓦斯, 降低尾巷内瓦斯浓度。

3 工作面瓦斯浓度测定

3.1 工作面瓦斯测定方法与测点布置

在工作面推进过程中, 采空区内的漏风流场不断发生变化, 通过工作面漏风流流向工作面和尾巷的瓦斯也随着发生改变。因此, 研究工作面瓦斯涌出应重点监测工作面推进过程中, 工作面刮板输送机后部、上隅角、回风巷入口以及尾巷的瓦斯浓度, 即整个上隅角区域的瓦斯变化情况。余吾煤业公司上隅角监控探头布置如图1所示, 测点编号依次为T1, T2, T3, T4, 分别位于刮板输送机后部、上隅角、回风巷后部、尾巷。

3.2 观测数据的整理与分析

3.2.1 观测数据的整理

当工作面从22号联络巷推进到21号联络巷, 从18号联络巷推进到17号联络巷, 从17号联络巷推进到16号联络巷之间时, 当天监控瓦斯平均值与工作面距打开联络巷距离的变化关系如图6图8所示。

3.2.2 观测数据的分析

由图6图8可以看出, 工作面从一个新打开的联络巷推进到下一个联络巷过程中, 工作面上隅角、刮板输送机后部、回风巷后部瓦斯浓度变化趋势基本一致且变化不大;尾巷内瓦斯浓度随工作面推进变化较大。

当工作面距打开联络巷0~8 m时, 尾巷瓦斯浓度较大。由Fluent模拟结果可知, 在工作面距打开联络巷0~8 m内, 经由采空区直接流向尾巷的风流较大, 漏风流携带采空区内的瓦斯涌向尾巷, 导致尾巷内的瓦斯浓度较大。

当工作面推进至距离打开联络巷8~23m时, 尾巷内的瓦斯浓度呈现下降趋势。这时, 尾巷的长度不断增加, 距离工作面较远的采空区逐渐被压实, 孔隙率逐渐减小, 工作面漏风流通过采空区漏向尾巷的距离逐渐增加, 阻力渐渐增大, 所以, 工作面漏风流经过采空区流向尾巷的风流减少, 重新回到工作面的风量增加。回到工作面的漏风流携带了采空区内的瓦斯, 所以, 工作面刮板输送机后部、回风巷后部的瓦斯浓度有所增加, 而尾巷内瓦斯浓度则逐渐减小。

当工作面与打开联络巷距离超过23 m时, 尾巷瓦斯浓度逐渐增加, 刮板输送机后部、回风巷瓦斯浓度整体变化不大。此时, 尾巷的长度继续增加, 采空区内高浓度瓦斯在浓度差的作用下不断向尾巷涌出, 尾巷内瓦斯量逐渐增加。同时, 由于尾巷长度增加, 阻力变大, 尾巷风量减小, 而涌入尾巷的瓦斯量增加, 导致尾巷内瓦斯浓度增加。

当工作面距打开联络巷超过40 m时, 尾巷内瓦斯浓度增加到初始最大值, 且继续增大, 所以, 联络巷间距超过40 m时要加强通风管理与调节, 保证尾巷风量。

4 结语

以余吾煤业公司N2202工作面为研究对象, 通过利用Fluent对其采空区漏风和瓦斯浓度分布规律进行了数值模拟和现场观测。模拟和观测结果表明, 当工作面距离打开联络巷0~8m时, 尾巷内瓦斯浓度较大, 此时, 要加强监督管理, 避免瓦斯浓度超限。当工作面距离打开联络巷超过23 m时, 尾巷内瓦斯浓度达到最小值。当工作面距离打开联络巷40m时, 瓦斯浓度达到初始最大值, 且继续增加, 所以, 把瓦斯排放巷和回风巷间的联络巷间距设为40m较为合理, 考虑到经济性, 建议不要超过50m。当工作面距离打开联络巷距离超过23 m时, 增加回风巷阻力, 可以增加尾巷风量, 使得尾巷内瓦斯浓度降低, 避免尾巷瓦斯浓度超限。

摘要：为了掌握双U型通风工作面瓦斯浓度分布规律, 预防工作面瓦斯浓度超限, 运用Fluent软件对某工作面推进到2个联络巷之间不同位置时采空区内漏风进行了模拟分析, 并对工作面瓦斯涌出规律进行了实测和统计研究分析。模拟与观测结果表明, 双U型通风工作面在推进过程中, 工作面刮板输送机后部、上隅角和回风巷后部瓦斯浓度变化不大, 尾巷瓦斯浓度随着工作面在2个联络巷之间位置的改变而变化, 联络巷打开时, 瓦斯浓度最大, 当工作面距离打开联络巷23m左右时瓦斯浓度最小, 当工作面距离打开联络巷40m时尾巷瓦斯浓度又增加到初期最大值, 且进一步增大。因此, 从治理瓦斯角度考虑, 回风巷和瓦斯排放巷之间的联络巷合理间距应为40m, 考虑经济性, 建议不要超过50m。

关键词：双U型通风工作面,瓦斯浓度分布规律,采空区流场,回风巷,瓦斯排放巷,联络巷

参考文献

[1]赵亮.双U型工作面两进两回通风方式在岳城煤矿的应用分析[J].矿业安全与环保, 2013 (4) :121-123.

[2]赵栋, 张学博, 邓权威.王庄煤矿6206综放面采空区瓦斯流场及浓度分布规律研究[J].煤, 2009, 18 (7) :1-2.

[3]金龙哲, 姚伟, 张君.采空区瓦斯渗流规律的CFD模拟[J].煤炭学报, 2010, 35 (9) :1476-1480.

[4]李宗翔.综放工作面采空区瓦斯涌出规律的数值模拟研究[J].煤炭学报, 2002, 27 (2) :173-178.

[5]王福军.计算流体动力学分析[M].北京:清华大学出版社, 2004.

[6]胡千庭, 梁运培, 刘见中.采空区瓦斯流动规律的CFD模拟[J].煤炭学报, 2007, 32 (7) :719-723.

[7]高建良, 王海生.采空区渗透率分布对流场的影响[J].中国安全科学学报, 2010, 20 (3) :81-85.

[8]郝天轩, 张海波, 邵阳.非等值冒落采空区“三带”考察及其模拟验证[J].中国安全科学学报, 2010, 20 (10) :37-40.

[9]郭玉森, 林柏泉, 周业彬, 等.回采工作面瓦斯涌出分布规律[J].煤矿安全, 2007, 38 (12) :66-68.

团队U型心路 成就新型组织 第5篇

□ 张成林

『 作者简介 』

张成林：索奥（中国）公司总裁、国际组织学习学会SoL中国项目协调人，《第五项修炼》、《必要的革命》中文版的译者。与彼得·圣吉博士等国内外专家进行多年合作，在欧美、中国学界、企业和政府有丰富的研究、咨询经验。专业领域包括：组织学习力与变革管理、社区沟通与团队能力建设、企业的社会与文化责任、东西方应用认知学等。

新型组织不是以业绩指标为导向的，而是以内外功能团队的沟通文化和人文创新过程为中心的；它是与社会政治经济生态网络和谐互动、有精神文明建设和沟通文化传承活力的社会细胞。中国文化21世纪的重新，要靠各类新型组织，包括新型家庭与家族企业组织，在团队沟通与集体创新文化层面的艰辛重建。

“坚心”团队得走“艰心”路

云何“艰心”？中国千年的官本位文化泛滥，导致群体沟通与社会创新的文化细胞严重干瘪；此为其一，即社会文化障碍。金元以降中国主体汉民族蒙受蒙满乃至西方列强压迫，导致普遍的媚外和奴卑心理；此为其二，乃民族心理障碍。当下的全球化浪潮把中国的各类组织机构，包括商业、教育、医疗、文化等产业，推入GDP主义的浮躁状态，乃至成为国际资本利益的附庸；此为其三，即国际市场环境障碍。有此社会、心理和市场“三座大山”压迫，中国的新型组织要超越强大的内外旧文化势力，闯出新路子，必然要经历艰苦的“心路”历程，是为“艰心”。

又云何要集体“坚心”？三座大山不是外在的，而是内化为我们自身的心理和行为习惯，包括看似互相矛盾却又相互助长的家长作风、僵闭心态和弱势心理。因果法则不虚，“业力”不可思议。我们常习惯埋怨这些为（内外）“体制”问题，“没办法”。近现代中西文化互为阴阳，一弱一强。中国新型组织文化在内外三座大山“体制”牵制下搞创新，欲求“阴中出阳”，则必来之不易。故需以打磨集体愿景之“坚心”，建设组织内外团队社群网络跨界互助互动机制，方可携手走完此等艰辛路。

有如此共同愿景之“坚心”团队及其跨界互助社群网络，又如何打造呢？可先博览他山之石，再深挖自家后院。由学习型组织理论之父彼得·圣吉等四位合著者的深度对话录《第五项修炼·心灵篇》（中信出版社2010中文版）及其合著者之一奥托·夏莫的新著《U型理论》（人民大学出版社2011中文版），可见西方山石已露U境。其核心U型过程，却已迂回至先秦华夏，尤其曾子《大学》七证之修养（如图1、2）。故此，欲打造中国团队文化传承，需先谦卑看世界，横联四海有识士；再立志悟自心，纵探中华无为篇。此为开放而后有改革自新。

唯U型“志愿”者，能“当下”跨越三山

《第五项修炼·心灵篇》和《U型理论》中把“感知”现实、“当下”把握未来和实现能力开发“收获”的U型过程，看成是个人和组织创造未来的容量能力建设的根本路径。《心灵篇》U型过程包含的七种容量能力为：（1）“悬挂”自己的观点和成见，以童心观察；（2）“再引导”注意力到整体，用鹰眼俯视动态全息；（3）“放得下”封闭的小我，打开心胸联通内外；（4)“拿得起”当下大我境界中的呈现，开放内心深处生命本源之意志;（5）澄清新的愿景和意向;（6）形成服务整体的创新原型方案;（7）使之成为可执行的具体组织安排。

这里重点看U型过程的关键和难点，即底部（4）“拿得起”的转折点。U型底部进入修炼当下的悟心境界，是认知从围绕过去经验到把握未来发展的神秘转变，其所包含的核心，是深层的立志和发愿，即让生命本源“意志”力，由放下“小我”而得到“大我”的境界中，自然呈现和生发出来。在U底部体悟当下的境界中可以把握未来、转变命运，成就服务于整体的愿景、承诺和行愿，从而完成创新动力和容量能力的深层开发。

在U型理论中，个人和集体的修炼不仅需要开放“头脑”（或“思维”）去感知现实，还要延U下行至开放“心胸”（或“心灵”)，用同理心和慈悲心观察生命整体过程；乃至U底部的开放“意志”（或“意愿”），去连接生命的源动力。唯有如此，才能于“当下” 克服内心深处的三个心理声音障碍，或“三声宿敌”：封闭大脑思维的武断“判决之声”（VOJ）、玩世不恭闭塞心量的“嘲讽之声”（VOC），以及“小我”压抑自我超越动力源泉的“恐惧之声”（VOF,如图）。这是U行渐次深入到底部的三步阶梯，一个比一个更难，盖因其涉及自我（和集体）宿命和（共）业力的转化。底部转折点过后的几步，就会相对容易，水到自然成。

U型底部在当下体悟自己的人生“使命”或真正的工作，反思“我是谁？”，就是在生命源头立志发愿的过程。原有封闭的小我和主观成见放开了，才能生发内心深处新的大志大愿，接纳正在生发和涌动中的现实，看清内心深处所愿望的、并堅信一定能通过协作努力创造出来的未来（若干年时段的）景象（愿景）及其实现步骤（原型）。个人和组织集体真实的自我超越和创新发展由此起步。

两本书都引用了美国已故著名企业家奥布赖恩（Bill O’Brien）的话，说明领导者内心深层修炼之艰难：“决定介入措施结果的主要因素，是介入者的内心状态……我相信大多数人都更愿意在有愿景指引的、基于某种核心价值观的学习型组织中工作，而不愿意在充满政治角力和屈从权威的企业组织里工作。那么，为什么这样的组织又这么少见呢？我觉得根本原因是：很少有人真正理解建立这样的组织所需要的那种承诺投入。”

西方集体走出U境的成功案例，包括两本书中描述的施乐公司实现97%零部件可回收再利用的第一款数字打印机的研发设计团队，维萨公司创始人迪伊-哈克的“混序”生态型组织的设计过程，以及南非由各政治团体协作而和平摆脱种族隔离时代的历史性转变。作为外向型、个人主义、工具理性的文化，西方主流社会本无超越因果的究竟法门，然其现代有识之士，受古典东方文化的影响，已在这方面进行了的有益探索，实为难能可贵，也算“阳中出阴”了。

集体汇谈的U境之旅：三人行必有我师焉

大志愿可生发克服困难的大智勇。这是团队集体沟通必须的，因其意味者团队成员在互动中各自打破自我藩篱，产生真正的聆听和相互理解，乃至共鸣和默契。《U型理论》认为，这个过程有四层个人和集体意识的境界转化，即从“我在我”的客套，到“我在它（事）”的争辩，再到“我在你”的相互探寻，最后才能共同进入“我在当下”，生发集体创意的流动（如图4）。但这首先要求个人自我超越的勇气和虚而待物的修为。

两本书都描述了经济学家阿瑟向师傅学道故事，还有合著者约瑟夫在下加利福尼亚向米尔顿老师学习野外与大自然独处、当下开放心胸和深层本源意志的经历。这些案例从某种程度上解释了东方修炼传统中的一个重要原则，即尊师重道。

尊师重道是孝老敬天的自然延伸，是“安心”向道和大人之学的根本，是修炼团队中的沟通共鸣与“操作信任”，是“三人行必有我师”的敬重和忠信文化，是“听之以心”的伙伴关系，是集体、双方和“主客体”的认知场的“结构耦合”。

两本书中都谈到认知生物学家马图拉那（H. Maturana）和已故理论物理学家波姆（D. Bohm）的观点。由此，认知是生物个体和群体与环境互动而产生的全部生命功能和相互联系；而生物认知器官、神经突触的个体发展和群体演化，就应是这种耦合的信息能量场的结构性相互适应和整合一体化。真正的团队沟通是一种集体认知系统的整合共鸣，也是团队能量场整体的“结构偶合”（structural coupling）。这种整体耦合和共鸣的高级沟通，主要来源于聆听，一种有好奇心和敬重的聆听。孔子说从“听之以耳”到“听之以心”。那是设身处地的探寻对方和客观对象。而最后形成共鸣，形成一种共享创意和人天共鸣，就是孔子说的“听之以气”。波姆把这个高级的沟通形容成“意义的流动”，最后没有个人、你我之分，是一种容器里熔合而提取出来的活的东西。《易经》说：“感而遂通天下”，即包括人和自然。

U底部的体悟当下是在静默中让真正的沟通发生。所有的形式、语言、表达，只是沟通的载体；所谓“道可道，非常道”。静默的沟通，才能达到“听之以气”，实现默契和《第五项修炼》中所说的团队中的“操作信任”。这种操作信任和灵犀共鸣，是“三人行必有我师”的沟通基础，也是华夏古典人本修炼文化尊师重道的本质内涵：从“重有轻无”、“重物质轻精神”，转到重“精神转变物质”，通无化有。

七证：大人之学

两本书都引用奥托·夏莫对南怀瑾先生的采访和曾子《大学》七证的阐述。“知止而后有定，定而后能静，静而后能安”。七证中的“静”，可理解为U底部“呈现当下”的阶段，从中能找到“安”。“安”是一种团队之“家”，是能承载沟通“热”能的“容器”（container）。索奥中国董事、开发阿拉善沙漠月亮湖“心灵绿洲”营地的企业家宋军，把这种沟通“容器”称为“法器”。团队变成修炼之“家”，这个“容器”或“法器”中会有“安”，就是安全、安稳，英文可翻译成grace，就像基督教里面的“圣安”，是一种连通，它只在U型底部的“静默”空间中才能“当下”显现。有连通感以后就不再孤独，即是波姆所说的“分立又不孤立”的人类“自然状态”。这个“安”是先秦儒道修炼的一个方法，也是后来达摩祖师为“立雪断臂”求法的慧可“安心”的秘密。安心后才能真正地“虑”。这个虑不是浅层次的思和想；但也许可以叫一种“系统思考”。“虑而后能得”，是集成了安里面的容器或法器，是团队的精神升华，能量凝聚，达到“得”，也是“德”或“功”，就是U过程里的“实现收获”。这个收获就是智慧层面的，是集体的共鸣生成的智慧，包括了沟通和关爱，其实也蕴含着“仁义礼智信”的全部经历，同时涵盖了行动决策的“功效”。但那是一种无为而无不为的U型过程，是对未来的直接把握和感知。其过程和结果，一体一用，具有同等价值。

《大学》七证与两本书描述的U型过程的七种容量能力似各有异同，值得深入探讨。比如七种能力似乎更偏向应用。其实《心灵篇》与《U行理论》的七種能力并不完全一致（见图1、3）。前者的第（6）：“形成原型”（prototyping, 也叫“启动活的微系统”enacting living microcosms)，即后者的（6）“采取行动”（也叫“晶透化”，crystallizing, 被前者列为第5种能力：“结晶意向”)；前者的第（7）：“制度化”执行（institutionalizing, 也叫“具体化”，embodying)，即后者的（7）“体现”（即前面的“具体化”）“共同创造战略的微观世界”（即前面的“微系统”）；这些似乎都属于七证中最后“得”的范畴。七证更注重内在修为次第，其中的“定”、“静”、“安”似乎都与U型底部的“呈现当下”阶段有关，却不是七种能力中的“再引导”、“放得下”、“拿得起”能准确界定的。

体悟当下中华，正视历史现实

《心灵篇》开篇首先用“安魂人类”的情景假设对西方主导的现代文明提出了深刻的反思：以笛卡尔为代表的西方理性主义把精神和物质分离开来，造成物质主义科学技术和经济社会的一维度的盲目扩张；西方殖民时代成为玛雅日历中预测的近500年的“长夜”周期，即西方物质主义统治全球人类思想和生活的时代；如果人类物质与技术高度发达而精神与智慧却越发萎缩的时代现状不能及时得到根本改变，人类真是有可能会灭亡绝种的。

这是否和1840年经济相对发达而精神严重萎缩的中国人所面临的亡国灭种的危机局面多少有些类似？今天，新中国一甲子之后的经济政治军事实力大大提升了，可以说百年抵御外侮、救亡图存的任务终于基本完成了。但整个社会组织细胞文化的变化还是要慢很多。久病初愈，民族元气还远未巩固。更重要的问题是，我们民族作为整体至今尚未静下心来认真反思千年积弱的历史；当然也就很难在全社会的组织群体中深入体悟当下，让各类组织团队真正把握和创造自己的未来。这是中国面临的反思挑战、创新挑战、可持续发展挑战和新型组织社会细胞的民主文化变革的挑战。

彼得在《第五项修炼》可持续发展篇——《必要的革命》中总结“领导力的未来”时说：“不能珍视过去的社会，就自然会漠视未来。”《第五项修炼》提出“自我超越”修炼要克服“结构性冲突”的障碍，包括人无远虑、胸无大志、短视、冷漠，以及长期压抑形成的“没办法”、无能为力、不配和认命的心态。我们民族要卸下深重的历史包袱，就必须重新珍视过去，找回自“信”与公“信”，重新建立群体的信心、信念和信仰的沟通文化力量。应该说，中国研究西方已经不少了，可是没有足够的反思自我，不经过U型过程的深层觉知，没有“知”与“止”，浮躁习气不断，就没有根基，就不厚重、不平衡，也不能整合：把别人真正好的东西变成自己的，把自己不好的东西去掉；取人之长，去伪存真。 这是中国的人本“文艺复兴”之路，每个人、每个家和各种新型组织社会细胞都需要这样的学习与反思的实践，才能跨越历史与现实，以及民族与世界，这两个鸿沟，成就新型组织社会文化之未来。这在人类历史上是深度和广度都史无前例的跨越，是“小家”、“大家”、各类社群和各种新型组织团队集体的U型修炼过程。

“学-习-行”团队：创新沟通文化的活载体

创新文化要以不断学习和沟通转化的新型社群团队集体为载体，通过“集体U型”过程修炼，即两本书和《第五项修炼》增订版附录所说的：团队“协同感知”、“协同呈现当下”(“集体内在认知”)以及“协同实现收获” （如图5）。

先秦与汉唐沟通文化以大家族和庙寺传承；今天，我们要创建和锤炼新的沟通文化的价值载体，即各类有个性和活力的新型组织和社群，特别是新型社会企业和民间NGO组织。重建这样的创新型文化载体，将改变中国千年积弱形成的社会包括企业组织细胞的干瘪状态和官本位“文化”，同时避免外国“教堂主宰”的文化已经陷入的严重碎片化、极端化、“反文化”甚至“恐怖化”的不和谐状态。

沟通文化传承靠团队和社群成员一代一代地打磨，在“学、习与行”的容器和法器氛围中完成。团队新成员进入容器需要首先“学”，繁体“學学”，即模仿；然后是“习”，繁体“习”，即演练过程；最后落在身体力“行”的实践，即熟练掌握团队独特的人际沟通和工作协同的微妙要诀，即隐性知识和团队特有的人文技能。每一个团队都是独特的社会文化和业务功能细胞，是社会创新和业务进步的“学－习－行”实验室。新型组织就是具有文化和业务双重功能的“生意”载体，也是心与身、精神与物质、出世与入世两方面修行的道场。

性命双修性为本。只有围绕个人和团队“心性”做功夫，才能修出新型组织的成功之道。曾子曰：“生财有大道…仁者以财发身，不仁者以身发财”。《大学》的发财之道与其“修身、齐家、治国、平天下”的宗旨密不可分：“国不以利为利，以义为利也”。这个“国”，繁体“国”，即：人“口”执“戈”，围守“一”地也。古时“一國 ”之地就是今天一个自负盈亏的企业或其他独立的组织机构。“修身、齐家、治国”之天下大义，可兴家国。财兴道隆，道隆财兴。义与利实为体用，有如性命，本可相得益彰。

故做新型“财富”企业，其本“义”就是做新型组织修炼文化，做新型团队和新型跨界协作社群网络，随之而来的自然是长久之“利”，即业绩长青发达。子曰：“君子务本，本立而道生”；“富与贵，是人之所欲也，不以其道得之，不处也”。《大学》有“富润屋，德润身”。《增广贤文》有“君子爱财，取之有道”。取之有道，用之有度，以利“修齐治平”。财是福报，君子必惜福爱财，善用慎用之。华夏祖先的自在智慧在彼得和奥托两本书的U型案例中得到了印证，实为“学-习-行-国-家”团队之财富源泉。

“U”型通风论文 第6篇

关键词：高瓦斯矿井,U型通风,瓦斯抽放

0 引言

为充分利用地面瓦斯抽放系统减少工作面中的瓦斯含量, 对高瓦斯矿井回采工作面采空区进行抽放, 达到不掘尾巷的目的。通过对“U+L”型、“U+U”型等回采工作面通风系统存在的主要隐患和问题进行分析, 提出了U型通风方式+瓦斯抽放的优化方案。U型通风方式+瓦斯抽放方案较传统通风方式可更有效地抽放工作面瓦斯, 并减少瓦斯抽放巷道的掘进工作量。

1 高瓦斯矿井U型通风方式现状

瓦斯问题是困扰高瓦斯矿井实施高产高效生产的一大难题。实践表明, 回采工作面采空区瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量60%以上。传统的“U+L”型通风方式会使采空区的漏风将采空区内高浓度瓦斯携带到工作面中, 并在工作面上隅角聚集。无论采用高位钻孔、埋管抽放, 还是利用高抽巷, 都不能从根本上解决回采工作面上隅角瓦斯聚集和瓦斯超限对生产造成的安全问题, 对回采工作面生产效率及生产安全性造成巨大威胁。

2 U+L型通风方式的合理性评价

“U+L”型通风方式由进风巷、回风巷、专用排瓦斯巷3条巷道组成通风系统, 在尾巷和联络巷之间每隔一定距离施工联络巷, 并进行封闭, 随着工作面推进, 将工作面后方联络巷按一定顺序打开, 将采空区和邻近层中的卸压瓦斯经过联络巷排放到尾巷当中。

进风巷中的风流将采空区中瓦斯带至回风巷与专用排瓦斯巷, 风流会有能量损失, 如果风流能量不足, 瓦斯不能从专用排瓦斯巷排放到回风大巷, 因此专用排瓦斯巷中的瓦斯浓度会变大, 并有超过规程规定的可能, 对井下通风安全造成威胁。

“U+L”型通风系统在工作面正常推进过程中, 排瓦斯巷是利用回风巷与排瓦斯的联络巷进行回风的, 在该联络巷尚未打开且工作面推将要推进到该联络巷时, 排瓦斯巷的回风依旧是靠上一个联络巷完成, 但由于工作面推进过程中上一个联络巷的顶板会不断冒落, 造成该联络巷通风不畅, 使瓦斯排放巷中风量减小, 风速低于规程规定值, 与《煤矿安全规程》 (2011年版) 第137条规定不符, 致使排瓦斯尾巷瓦斯浓度超限或经常处于临界状态, 严重影响着回采工作面安全生产。因此, 采用U+L型通风系统的回采工作面存在很大安全隐患, 故需对U+L型通风方式进行改造设计, 使其更具合理性。

3 U+U型通风系统的概念及基本原理

为解决工作面回采过程中专用瓦斯排放巷中瓦斯浓度超标和风量过低问题, 可在工作面一侧开掘配风巷, 或在工作面后方保留一条专用巷道, 形成“两进两回”或“三进两回”的新型通风系统, 达到专用瓦斯巷掺新风的目的, 这样不仅可有效解决工作面开采过程中出现的瓦斯超限问题, 还可有效提高专用瓦斯巷中的风量, 并消除了盲巷。这种通风方式就是“U套U”“U并U”型通风系统, 可把这二者统一定义为“U+U”型通风系统。

4 U套U型通风方式分析

在布置回采工作面时开凿2个切眼。第一个切眼布置在工作面后方, 与排瓦斯巷相连通。第二个切眼和回风巷相连通, 仍然保留一进风两回风通风方式。排瓦斯巷不仅采用联络巷通风, 且通过第一切眼利用全负压向瓦斯巷内送风, 这样的通风方式不仅可增加瓦斯尾巷进风量, 增大风速, 还可有效降低瓦斯浓度, 确保了工作面安全生产。此通风方式实质上是“U套U”型通风方式。

5 U并U型通风方式分析

采用三进两回通风方式, 在瓦斯尾巷处开掘进风配巷, 其作用是给排瓦斯巷送风。排瓦斯巷不仅可使用联络巷通风, 还能通过新开的配风巷利用全压向其掺进新风, 不仅可达到降低排瓦斯巷中瓦斯浓度的目的, 还可增加排瓦斯巷进风量, 使其内风速和瓦斯浓度符合规程规定, 保证工作面生产的安全性, 该通风方式实质上是“U并U”型通风方式。

6 U套U及U并U型通风方式对比

“U套U”及“U并U”型通风方式均能实现对排瓦斯巷的掺新配风, 且系统稳定可靠。但“U套U”与“U并U”型通风方式相比, 随着工作面推进采空区增大, 其通风线路也变长, 经过采空区的密闭墙增多, 受通风负压影响的采空区面积变大, 结果会使采空区内瓦斯被带入到方案一中的大U回风巷中, 如果煤柱压疏漏风、密闭不严, 会造成通风线路中瓦斯浓度超限, 增大通风量会使采空区内更多瓦斯涌出, 大U的作用会失去。而并列双U型通风方式中相当于大U的U线路不经过采空区, 即受通风负压作用影响的采空区面积小, 且可任意增大风量。且并列双U型通风方式可抑制采空区瓦斯涌出的作用, 因此其处理瓦斯能力大。从管理上讲, 并列双U型通风方式更易于风量调配和密闭施工。

7 U型通风+抽放

在U型通风的回采工作面回风巷采空区, 铺设一趟直径380 mm的瓦斯管路, 连接采空区瓦斯抽放点与地面瓦斯抽放泵站, 利用瓦斯抽放系统的负压, 将采空区内高浓度瓦斯由瓦斯管路抽出, 从而消除或降低回采工作面回风上隅角的瓦斯浓度, 更好地服务于安全生产。此种通风方式, 比双U型通风方式少施工一条巷道, 减少了巷道工程量。

8 结语

“U”型通风论文 第7篇

针对采空区遗煤自燃问题,目前已有一定的研究[4,5,6,7,8,9,10,11,12],但这些研究基本都是根据实际数据得到的解析解,或是基于连续介质理论的模拟结果。笔者认为这些做法存在问题,采空区顶遗煤受采动影响已形成裂隙,其比表面积要大于初始状态下的煤层。在通风条件下,O2通过裂隙渗入煤层,煤与O2发生反应,产生放热及自燃。对于这些问题,解析计算及连续理论模拟都不能对其细观自燃发展过程进行较好的反映。

笔者基于对工程问题的模拟经验,尝试使用基于颗粒流理论的PFC3D作为模拟工具,将O2等效为颗粒渗入遗煤颗粒,模拟煤与O2反应并放出热量,从而得到自然发火过程中的采空区遗煤内温场分布及其特点。

1 PFC3D 及其热力耦合模型

热力耦合涉及的热导参数是温度和热通量。这些变量与连续方程和Fourier热导法则有关。FPC3D中使用由Fourier法则演化的差分热导方程代替了Fourier法则,以使PFC3D可以在给定边界条件和初始条件下,解算特殊几何形状和属性。

PFC3D热力模型中主要给定的方程如下:

连续介质热导方程:

式中: qi为热通量,W/m2,i表示第i次计算的量;qV为体积热源强度或能量密度,W/m3; ρ为材料密度,kg /m3; cV为定容比热容,J/( kg·℃) ; θ为温度,℃; t为放热时间,s。

根据Fourier法则确定的连续介质热通量与温度梯度的关系式:

式中kij为热导张量,W/( m·℃) 。

温度的改变量Δθ与煤体颗粒半径的改变量Δr的关系式:

式中α为颗粒线性热膨胀系数。

颗粒连接的键( bond force vector) 力矢量为:

式中:为键的法向刚度; A为键的横截面积;为成键部分材料的膨胀系数;为键的长度。

除此之外,还有数值离散化、热导与热阻关系等,详见PFC3D用户手册。

2 遗煤发火的细观模型构建

某矿18305回采工作面长200 m、采高4. 8 m。现以该工作面为例进行U型通风下的采空区自然发火数值模拟。采空区深度取300 m,工作面正常推进速度约为3. 6 m/d、通风阻力58 Pa、倾角5°,工作面最大风量700 ~ 810 m3/ min,进风温度为19℃ ,原始岩温为21. 7℃,正常推进时遗煤均厚为0. 5 m,其他相关工况参数见文献[13]。U型通风下采空区模型如图1所示,模型的原点为左下角采空区( O点) ,X轴方向从左到右 ( 横向,300 m) ,Y轴方向从下到上( 纵向,200 m) 。对于煤颗粒的设置: 颗粒的摩擦系数为0. 3,煤的密度为1 400 kg /m3,弹性模量和切变模量为3. 5×108Pa,颗粒半径范 围[0. 05 m,0. 075 m],孔隙率0. 3。

使用PFC3D对遗煤中氧进行模拟,需解决3个问题: 将空气中的O2按比例等效为颗粒; 模拟O2在遗煤内的流动情况; 煤颗粒与O2颗粒反应消耗氧的过程。

将空气中的O2按比例等效为颗粒的过程: 标准状态下,1 mol气体=22. 4 L气体,所以1 m3= 44. 64 mol。O2浓度=44. 64×21% ×32 = 0. 3 kg /m3,设1 m2气体模型内100个O2颗粒,O2颗粒浓度 = 0. 3×0. 5 /100 =0. 001 5 kg / m2= 0. 046 9 mol / m2。O2相对空气的密度( 去掉空气对氧气的浮力) 为3 g /mol,每个O2颗粒的相对质量为0. 046 9×3 /1 000 = 1. 407×10-4kg。为使O2在遗煤里充分扩散,设O2颗粒半径rO2=0. 000 1 m,则球的密度为1. 407×10-4/ ( πr2O2) =4. 48 kg / m3。

模拟O2在采空区内的流动是通过FISH实现的,以通过采空区的进气口与出气口两点,构造采空区内的二次抛物线( 见图1) ,模拟气流在采空区的运动轨迹,从而为O2颗粒施加速度矢量。同时为模拟气流带走煤层热量的现象,与速度矢量呈正比地减小气流经过区域( 如图1中多条抛物线包罗区域)煤颗粒的温度值,实现上述模拟。

O2在遗煤内的运输是通过对流和扩散实现的,O2的运输方程如下[14]:

式中: t为计算时间,s; ε为遗煤孔隙率,% ; D为空气扩散系数,m2/ s; R为氧气消耗速率,mol / ( m3·s) 。

煤颗粒与O2颗粒反应消耗氧是通过FISH实现的,假设煤颗粒与O2颗粒外表面距离小于等于rO2时,发生反应并放出热量。去除O2颗粒后导致局部氧浓度降低,促使O2颗粒产生运动。反应遵循碳与氧反应的化学方程式。

本例用到的相关参数取值如下:

空气动力黏性系数μ =1. 8×10-5kg / ( m·s) ; 空气扩散系数D=1. 5×10-5m2/ s; 活化能Ea= 5×104J / mol;煤导热系数λs= 0. 2 J / ( mol·K) ; 放热量ΔQ = 4. 2×104J / mol; 遗煤渗透系数k = 8×10-7m2; 煤的线性热膨胀系数α = 3. 0×10-6K-1; 煤的定容比热容cV=1 100 J / ( kg·K) 。模型处于标准状态。

在低温下煤氧反应放出的热量相对燃烧反应是极小的。这样做是因为设置了100个O2颗粒与煤反应放热,这100个O2颗粒中的每一个代表了一定范围内的氧与煤的反应,而不是单单就1个颗粒的反应,设置较高的反应热是为了宏观上的效果与实际情况一致。这里1个O2颗粒与煤颗粒反应实际代表了许多氧与煤的反应,反应热可以从一个煤颗粒向周围颗粒扩散,从而达到氧与煤反应所表现出的宏观效果。

3 温场模拟结果及分析

使用上述模型及工况构建了采空区遗煤自然发火过程模型,根据该模型计算的在不同时刻遗煤内温度分布如图2所示。

注: 图中 A ~ F 子图的区域为图 1 中采空区所对应的区域,即 200 m×300 m 的范围。

遗煤温度分布区域的灰度代表温度为295 ~307 K,灰度从外到内逐次随温度改变,每次改变梯度为2 K。如图2所示,子图A是遗煤最开始明显升温的时刻。这个时刻大约为模拟时间的第7天,区域温度约为296. 5 K,位置为X∈( 200 m,220 m) ,Y∈( 50 m,95 m) ,不规则椭圆形。升温区在采空区横断面偏下位置,这个位置和形状与通风量、遗煤厚度等有关。子图B是继续保持了遗煤升温的状态,升温区纵向扩展( Y方向) 。这个时刻大约为模拟时间的第15天,区域温度约为298. 1 K,位置为X∈( 200 m,225 m) ,Y∈( 50 m,110 m) ,较规则椭圆形。升温区向采空区横断面上方移动,经过前阶段热量的积累,促进了氧化反应的发生,升温区沿气流运动方向扩散。该时刻升温区内两闭合等温线间距基本相同,说明这时的氧化升温是比较稳定的,升温在各方向线性增长。子图C的升温区形状开始突变。这个时刻大约为模拟时间的第22天,区域温度约为301. 9 K,位置为X∈ ( 200 m,235 m ) ,Y∈ ( 50 m,125 m) ,形状不规则。升温区的范围较子图B变化不大,但温度上升极快,升温区上段区域收紧成尖端状,下端则继续扩大。上述现象是由于遗煤与O2加速反应,升温区下端在风流的上游O2浓度较高,升温区得以发展; 升温区上段在风流的下游O2浓度较低,升温区发展较慢。该时刻升温区内多条闭合等温线走向变化较大,等温线间距不确定,说明这时的氧化升温是比较剧烈的,升温区在该方向增长速度不同。子图D的升温区形状开始横向扩展( X方向) ,温度上升极快。这个时刻大约为模拟时间的第27天,区域温度约为304 K,位置为X∈( 200 m,250 m) ,Y∈( 50 m,125 m) ,形状保持了子图C的发展态势,极不规则。这个期间升温区范围在纵向上发展比较缓慢,主要是在横向发展。原因是沿气流运动方向的O2供应不足,在前阶段蓄积的热量向四周扩散,与风流垂直方向区域可以获得较充分的O2,从而产生氧化反应,使升温区横向扩展。该时刻升温区内多条闭合等温线走向变化较大,等温线间距不确定,但走向变化及等温线间距要比子图C规则,说明这时的氧化升温仍然剧烈,但是逐渐趋于平稳。子图E的升温区形状又开始大范围纵向扩展,横向扩展较小,温度上升极快。这个时刻大约为模拟时间的第31天,区域温度 约为306. 1 K,位置为X∈( 200 m,270 m) ,Y∈( 50 m,150 m) ,形状在子图D上进一步发展,形状趋于规则。该时刻升温区在纵向和横向发展速度都快,纵向发展大于横向发展,其原因与子图B的形成相似。由于升温区横向发展,与氧气流的垂直接触范围增大,形成了新的纵向氧气供应通道,从而使处于氧气流下游的区域得氧升温,升温区上段纵向得以发展。该时刻升温区内多条闭合等温线走向变化减小,等温线间距比较一致,比子图D规则,说明这时在氧化升温的同时其各方向的氧化升温速度区域稳定。子图F的升温区形状横向扩展较大,纵向扩展停止,升温区呈梯形。这个时刻大约为模拟时间的第35天,区域温度约 为308 K,位置为X∈( 200 m,300 m) ( 300 m后超出研究区域且升温区停止发展) ,Y∈( 50 m,150 m) ,再一次出现突变,与子图C相仿。升温区纵向扩展停止,这是由于风流假设为抛物线( 如图1所示) ,经过采空区上边界和下边界的O2较少,不足以供应氧化升温反应。升温区在300 m后的采空区发展也较小,这是由于距离通风口较远,O2浓度不足所致。

综上所述,采空区遗煤自然发火过程可以分为3个阶段: 第一阶段是第22天以前,这个时期升温区发展比较缓慢,升温过程稳定,形状规则,O2供应充足; 第二阶段是第22天到第35天,这个时期升温区的发展比较剧烈,由于O2供应问题,各方向的升温区发展速度不同,一般是先纵向再横向再纵向的发展方式; 第三阶段是第35天后,升温区周围O2供应浓度到达极限平衡,升温区范围停止发展,系统达到平衡。

4 结论

模拟了U型通风下采空区遗煤自然发火过程。第一阶段是第22天以前的时期,温度从294 K升高到301. 9 K,升温区发展至X∈( 200 m,235 m) ,Y∈( 50 m,125 m) ; 第二阶段是第22天到第35天期间,温度升高到308 K,升温区发展至X∈( 200 m,300 m) ,Y∈( 50 m,150 m) ; 第三阶段是第35天后,温度不再升高,升温区范围停止发展,系统达到平衡。

“U”型通风论文 第8篇

1 工作面概况

戊9,10-12180综采面采长162 m,走向长1 031 m,巷道布置除进、回风巷外,还布置1条外错于回风巷15 m的瓦斯排放巷,该巷道高出回风巷4 m,排放巷每隔60 m有1条联络巷与回风巷相通。采面煤层厚4.22～5.65 m,倾角8°～11°,平均采高4.2 m,相对瓦斯涌出量20 m3/t,绝对瓦斯涌出量28 m3/min,自然发火期58 d。通风系统如图1所示。

2 技术方案选择

采空区三带的划分一般采用取气法,即根据采空区氧含量划分采空区三带。由于取气时存在误差,单纯采用这一种方法很难准确划分采空区三带,为了客观反映采空区三带分布,需要采用综合法划分采空区三带。

综合法划分三带原理:①根据工作面的有关参数建立采空区三带数学模型,然后通过解算得出采空区理论上的三带范围;②采空区埋管取气,根据采空区氧含量划分三带范围;③根据数学解算、气体变化和温度变化综合分析,准确地划分出采空区三带的范围。

3 采空区水平三带考察

3.1 采空区三带考察布置

考察布置如图2所示:因为采空区内气体沿走向和倾向均有变化,所以在采空区进回风侧均埋设取样头,并且在采空区的中部也埋设了取样头,以便准确划分采空区三带范围。为了便于弯曲,采空区中部埋管采用塑料套管,为了防止塑料套管被压断,在刮板机后挖一小沟,将塑料套管埋入沟内。为了防止端头支架将埋管压断,采空区回风侧的埋管采用Ø50 mm的钢管。取样头的设置如图3所示:取样头为Ø250 mm、长300 mm的圆柱形钢管,将钢管一端封严,另一端焊上Ø50 mm 接头,将取样头钻出许多小孔,以便气体进入取样头,将束管单管伸入取样头并用封泥将进口封严。用Ø50 mm钢管三通分别连接Ø89 mm塑料套管和取样头,束管单管从取样头出来后再从采空区中部的塑料套管和回风侧的钢管中穿出,随着采煤工作面的不断推进,束管埋管逐渐伸入采空区内,通过地面束管监测系统的连续监测,获得设置在采空区内的束管测点的O2含量,并据此划分采空区的三带范围。

3.2 按采空区氧含量分布划分三带

采空区浮煤的氧化状况是由采空区氧含量分布情况决定的,所以采空区三带的划分应以氧含量的分布为主,其他气体为辅。根据国内外划分采空区三带采用的氧含量指标,将试验工作面三带划分的氧含量指标定为:①通风散热带。O2含量≥18%,在此范围内,采空区的漏风为最大,虽供氧充足,但浮煤氧化所产生的热量也极易被漏风带走,热量不易积聚,且温度值较低,不易自燃,因此定为通风散热带。②氧化带。O2含量为7%～18%,在此范围内漏风较大,供氧适宜,而氧化生成的热量则不易被漏风带走,容易氧化自燃,因此定为氧化带。③窒息带。O2含量7%,在此范围内漏风量最小,供氧不足,氧化生成的热量也最少,而且由于岩石传导热量较多,温度有所下降,通常没有自燃的可能,因此定为窒息带。

用束管监测系统连续监测采空区埋入的测点的O2含量,以此划分采空区三带范围。考察结果如图4所示:处于采空区进风侧的测点在采空区以里55,145 m处测得的氧含量分别为17.5%,7.0%,处于采空区回风侧的测点在采空区以里55,140 m处测得的氧含量分别为17.5%,7.0%。为此,采空区沿走向三带范围为:在进风侧由支架切顶线向采空区方向延伸55 m,在回风侧延伸55 m区域为通风散热带;在进风侧由支架切顶线向采空区方向的55～145 m,在回风侧的55～140 m为氧化带;氧化带向采空区以里为窒息带。

3.3 采空区三带数学模型的建立及解算

由于综采面煤岩垮落高度及其变化量与采空区长度、宽度相比很小,层与层之间漏风所造成的垂直分速度很小,因此可将采空区视为二维多孔介质非线性渗流场,服从Bachmat二维非线性渗流方程:

undefined

式中,E为渗透率张量;J为水力梯度; V为渗透速度;β为介质颗粒形状系数;Dm为平均调和粒径;υ为运动黏度;n为多孔介质孔隙度。

其中,J=-Δh,Δ为Hamilton算子;令a=υ/gE,b=βDm/gnE,则

-Δh=(a+bV)V (2)

通过引入流函数ψ可得二维平面非线性渗流的流函数微分方程。

undefined

其边界条件为:

(1)边界的压力h分布(实测得出的工作面压力分布)

undefined

(2)边界上的速度分布或局部边界节点的风速(局部漏风处)

ψ=ʃundefinedVndL+c (5)

对微分方程(3),给出边界条件(4)或(5),运用有限元数值解法,便可得到采空区内流函数的值解,进而得到渗透流速度v和分量vx、vy。根据采空区煤自燃所对应风速的上下限(0.10～0.24 m/min),即可得出采空区自燃三带分布。

经对戊9,10-12180工作面采场矿压显现实际观测,压实区前沿距工作面130 m,压实区两侧边界距进风、回风侧边界分别为16,35 m,工作面进风量为1 850 m3/min,工作面上下两端压差实测为23 Pa。

根据Catman公式,e=180d2n3/(1-n)2;计算时取Dm=0.014 m,g=9.81 m/s,υ=14.610-6 m2/s,β=1.5。另外n=1-1/kp,按照采空区各处矸石冒落和顶板下沉情况,可求得采空区碎胀系数kp(x,y)分布。

由采空区碎胀系数kp(x,y),即可求得a、b值,将a、b代入微分方程,利用有限元数值解法即可求得采空区风速的分布。根据易燃带风速上下限确定试验工作面采空区自燃三带为:①通风散热带。在进风侧距工作面35 m以内;在回风侧45 m以内。②自燃带。在进风侧距工作面35～140 m;在回风侧45～145 m。③窒息带。在进风侧距工作面120 m以外;在回风侧125 m以外。

3.4 综合指标划分采空区水平三带范围

通过现场实测采空区的含氧量与数学模型解算,划分了采空区的三带。经综合分析,最后得出采空区三带的分布范围如图5所示:通风散热带在工作面后方采空区进风侧55 m、回风侧55 m的区域,该带的特征是各点的漏风风速较高,基本上都大于0.24 m/min,残煤升温率低于1 ℃/d,漏风强度较大,煤氧化生成的热量被漏风风流即时带走,不易大量积热,通常不会发生自燃。氧化带的始、终位置在工作面后方进风侧第55～145 m和回风侧第55～140 m,该区域的特点是,各点的风速一般在0.10～0.24 m/min,在可能自燃风速界限内,升温率存在大于等于1 ℃/d的区域的可能,氧气浓度一般为7%～18%,氧化生成的热量不易被漏风风流带走,供氧聚热条件适宜,有自然发火的可能。

当L/VT时,此带有自燃危险。其中,L为可能自燃带宽度;V为工作面月推进度,m/月;T为煤的自然发火期,月。

窒息带在工作面切顶线进风侧145 m和回风侧140 m至切眼区域。该区域岩石冒落后被逐渐压实,各点的漏风风速小于0.1 m/min,漏风基本消失,氧含量较低,一般小于7%,升温率小于1 ℃/d,并伴随着采空区距离的增长,升温率出现负值,即岩石导热会使氧化带内残煤氧化生成的热量逐渐逸散,温度缓慢下降。如果在氧化带内有残煤氧化自燃,那么进入窒息带后,也会由于缺氧而窒息。随着工作面的推进,三带的位置随之前移。氧化带的前移速度愈慢,其宽度愈大,残煤在此范围内的时间愈长,就愈容易发生自燃。因此,加快氧化带前移速度,缩小其宽度是防止工作面采空区自燃的重要手段。采用的方法是:加快回采推进度;注氮气降低氧化带氧含量;工作面降风;采空区上下端头堵漏;减小采空区进出口端点的通风压差。

4 采空区垂直三带考察

4.1 垂直三带考察布置

采空区垂直三带考察的方法如图6所示:在工作面回风巷选择一段压力比较小的巷道,在巷道的右帮(面对工作面)掘一2.1 m2.1 m2.1 m的钻场,从钻场施工5个取气钻孔,钻孔参数见表1。

为了便于取气,在钻孔内插入Ø25 mm套管。套管采用塑料管(不影响采煤机采煤),套管必须下到终孔位置,套管出口端1 m加工成花管,套管内插入束管单管,便于与束管系统相连,套管的进出口端均需封严,钻孔的封孔长度为2 m。当工作面推进到离钻场50 m时开始将束管系统与束管单管相连,并记录取气数据,直到工作面推到钻场为止。通过数据分析便可考察出工作面前方煤层受采动影响提前氧化的距离以及支架上部三带的范围。由于支架尾梁后不容易打钻,为了测试支架后的气体含量,向支架尾梁后插入Ø18 mm钢管,钢管内穿入束管单管,再与束管系统相连。

4.2 垂直三带考察结果

从采空区垂直三带考察结果(表2)可以看出:距煤层底板33 m以上高度的氧含量为6.5%,这个高度以上的空间为窒息带;距煤层底板5 m(支架上方1 m)的氧含量为19.0%,这个高度以下的空间为散热带,煤层不会氧化自燃;煤层底板以上5～33 m的空间的氧含量为6.5%～17.5%,这个空间为氧化带。

5 结语

“U”型通风论文 第9篇

关键词：上隅角,高位钻孔,瓦斯治理,前进式埋管

煤炭开采过程中, 采煤工作面采空区瓦斯在风压压差及顶板周期来压的作用下涌出到上隅角, 极易造成工作面及下风侧瓦斯超限。由于采空区内采动裂隙和原有裂隙2种空隙并存, 在分层开采的煤层开采下分层时, 上分层采空区及采动空隙会与下分层采动裂隙瓦斯沟通, 形成一个极易流动的气体渗流网络。尤其对高瓦斯和煤与瓦斯突出煤层的高档普采和综采工作面来讲, 采空区赋存大量瓦斯, 且采空区瓦斯很容易通过上隅角漏入回风巷, 引起上隅角与回风巷风流中瓦斯浓度超限[1]。在总结分析对比传统上隅角瓦斯治理方法后, 提出和实践了高瓦斯矿井U型通风系统工作面上隅角瓦斯治理新的综合措施。

1 上隅角瓦斯涌出分析及传统治理措施

实际上, 在一般的U型通风系统工作面, 风流由进风巷进入采场时, 其中有一部分风流将会漏入采空区中, 同时工作面与采空区之间存在有气压差, 促使了采空区瓦斯向工作面方向流动[2,3]。但在上隅角附近, 由于主风流方向的改变和边界几何条件的限制, 风流呈现涡流形式, 靠近煤壁和采空区风流速度很低, 局部处于涡流状态。涡流运动使采空区涌出的大量高浓度瓦斯难以进入到主风流中, 从而引起高浓度瓦斯流在上隅角附近的循环运动, 导致上隅角局部瓦斯积聚。从流体力学角度考虑, 采煤工作面瓦斯流动服从松散介质内达西 (Darcy) 渗流规律 (图1) , 即:

式中, q为单位时间内单位面积采空区向工作面涌入的瓦斯量;K为采空区内透气性系数;p1、p2分别为工作面、采空区内空气压力;ΔL为p1、p2两点间距离。

据公式可以看出, 通过减小工作面与采空区压差即可起到抑制采空区瓦斯向工作面涌出的作用, 进而解决上隅角瓦斯积聚的问题。

上隅角瓦斯治理现场采取的传统做法:①增加工作面供风量, 而这种措施往往容易引起工作面漏风量增大, 从而又会导致采空区瓦斯涌出量增大。因此盲目的增加工作面供风量, 其实对降低上隅角瓦斯浓度时不利的。②增加漏风汇, 即采取一源多汇的通风方式, 这时采空区上隅角瓦斯可以从漏风汇中排出, 然而这种方式对只有1条回风巷的U型通风系统工作面来说无法实现。③减少采空区漏风量, 抑制上隅角瓦斯涌出, 即堵漏和均压措施[1]。

现场经常采用的有风障导风法、插管抽排、后退式埋管抽采等常见措施。但是, 设置导风障并不能从根本上解决上隅角瓦斯超限问题, 风障增加了工作面通风阻力, 对割煤、上隅角附近施工、行人、运料等有影响。插管抽排需要采面每推进一定的距离, 重新封堵上隅角插管, 同时抽排的瓦斯浓度极低, 针对高瓦斯矿井下分层采面实施不理想。后退式埋管抽采相对于前两者来说效果显著些, 但是往往也会出现上隅角瓦斯超限情况。分析原因是随着管路的延伸埋入采空区后面的抽采竖管端口就越多, 造成管路中负压越低, 伴随着顶板周期来压, 将会造成工作面上隅角瓦斯周期性涌出积聚。

2 上隅角瓦斯综合治理措施

2.1 实践区概况

李家庄矿位于沁水煤田中部, 主采3#煤层, 综合机械化分层开采, 平均可采厚度为6.8 m, 煤层无自燃倾向性、无爆炸性[4]。顶板主要为泥岩与泥质砂岩, 直接底板多为泥岩或砂质泥岩, 煤层原始瓦斯含量为10.8 m3/t, 相对瓦斯涌出量为20.6 m3/t, 绝对瓦斯涌出量为75 m3/min, 为高瓦斯矿井。

2309综采工作面为李家庄矿西翼的2309采面下分层采煤工作面, 巷道采用锚索加架棚支护方式, 自然垮落法控制采空区顶板, 工作面倾向长为180m, 走向长1 500 m。该2309工作面为U型通风系统, 内错上分层巷道, 即23091 (下) 巷进风, 23092 (下) 巷回风, 风量为1 310 m3/min。但在其上分层2309 (上) 采空区中仍积存着大量瓦斯, 其下分层工作面在回采过程中因受采动影响, 上分层采空区及顶板裂隙带大量瓦斯必然伴随着顶板周期来压涌人下分层工作面。

2.2 综合治理措施的应用

(1) 前进式埋管。在2309 (下) 上隅角采空区最后方与备用面2310进风巷之间联络巷处开始埋入钢制抽采管 (159 mm) , 连接到采面抽采支管 (400 mm) , 此支管吊挂在备用面2310进风巷 (图2 (a) ) , 该支管同时还负担备用面2310采面本煤层抽采。随着2309 (下) 工作面的推进, 在所埋抽采管上每隔20 m安装1个无缝钢制抽采竖管 (100mm) , 最靠近工作面的竖管与工作面切顶线的距离保持不超过20 m, 竖管长1.4~1.5 m, 顶端费封闭, 在距离顶端1/3处均匀钻 (10 mm) 14~16个小孔, 用纱布包裹[5];竖管通过底端三通阀与所埋抽采管呈竖直安装 (图2 (b) ) 。同时, 为保护抽采竖管不被掉落矸石砸坏, 在竖管处架起“井”字木垛, 罩住竖管。

随着工作面推进所埋管路的延伸, 其布置在采空区后端抽采负压也随之降低。为解决此问题, 在23092巷 (400 mm) 与23101巷的联络巷的闭墙之间设置一段蛇形管 (100 mm) , 其两端连接抽采支管与采空区所埋抽采管 (图2 (b) 中联络巷处联接管路) , 并设置孔板流量计与管路开关, 根据现场蛇形管处所测管路负压情况, 决定是否开启蛇形管段用来调节采空区中所埋管路抽放负压。

(2) 走向高位钻孔。在顶板周期来压时, 仅仅利用2309 (下) 工作面采空区埋管抽采不能从根本上解决周期性的瓦斯涌出导致的上隅角瓦斯超限的问题。为此, 在备用工作面2310进风巷23101巷靠近23092巷侧的联络巷里, 设置了12个钻场, 钻场间隔为120 m, 利用定向钻机施工水平投影长度为140 m的钻孔, 超前距为20 m (图3) 。

每个钻场的钻孔开孔位置布置在联络巷靠近顶板处, 钻孔开孔水平间距0.8 m, 分上下2行, 行距0.5 m, 上下排错位0.4 m, 如图3中开孔正视图所示, 共8个孔, 终孔位置均分布在所采煤层顶板之上35 m左右位置[6] (邻近矿井顶板裂隙带高度) , 终孔水平距23092回风巷帮20 m, 若遇地质构造无法按设计完成施工, 在设计孔上下位置再开孔或是调节定向钻头越过构造, 终孔位置仍落在设计位置。每个孔完工后及时封孔接抽, 每个钻场8个钻孔为一组, 随着采煤工作面的推进钻孔整组报废, 下一组接替抽采。

3 综合措施效果分析

(1) 前进式埋管。为保证采空区所埋管路抽放效果, 尽量在采空区形成相对封闭抽放空间, 通过使用装矸石编织袋在紧靠切顶线处堆砌, 条件允许时还喷浆堵缝;同时露出埋管端头并保护, 以便下段连接接续。根据现场负压与瓦斯流量浓度关系, 随时调节或关闭抽采钻孔或蛇形管处阀门, 用来控制各个段落或各个钻孔瓦斯流量, 以达最佳匹配。由于埋管与高位钻孔抽放都是接在采面支管接抽, 所以选择在1#联络巷处测量管路中瓦斯流量参数 (此处瓦斯测量数据为埋管管路中瓦斯抽放数据) 。据4月2—25日生产结果统计数据显示, 管路负压控制在中低负压阶段5~13 k Pa, 瓦斯浓度基本在1%~6%, 与负压保持正比例关系 (图4) 。据统计, 在4月份统计周期内埋管共抽出纯瓦斯量为2 099.6m3/d。

(2) 走向高位钻孔。目前, 由于工作面只推进到第2组抽放孔位置, 故只统计出第1组钻孔瓦斯抽采数据, 统计周期内钻孔抽采纯量平均达到950.04 m3/d, 具体单孔抽采数据统计见表1。

(3) 措施实施前后分析。以往采用单一形式的治理措施时, 工作面正常生产时工作面回风流瓦斯传感器数值一般维持在0.5%~0.7%;当顶板周期来压时上隅角瓦斯浓度经常超过超规定, 达1.0%及以上。据计算, 措施前正常情况每天风排瓦斯总量为9 432.0~13 204.8 m3, 周期来压时当天工作面瓦斯涌出量高于18 864 m3。采取采空区前进式埋管与走向高位钻孔抽采相结合的方法后, 每天风排瓦斯总量降低为4 382.36~8 154.36 m3, 上隅角与工作面回风巷瓦斯浓度始终控制在0.2%~0.4%, 周期来压时上隅角及回风巷瓦斯浓度最大值也在0.8%以下, 瓦斯治理效果非常明显。

4 结语

实践证明, 前进式埋管抽放法对抽放采空区上隅角瓦斯具有独特作用, 通过抽放可以使采空区上隅角瓦斯改变流向, 使瓦斯由上隅角向采空区后方抽放竖管处流动被抽走;走向高位钻孔抽走了顶板裂隙瓦斯, 也大大减少了向工作面涌出的瓦斯量, 使采煤工作面割煤机由原来的每天8个循环提高到每天10个, 提高了产量。实现了高瓦斯矿井U型通风系统工作面瓦斯超限的有效控制, 在一定程度上实现了煤与瓦斯安全高效共采。

参考文献

[1]林柏泉, 周世宁, 张仁贵.U型通风工作面采空区上隅角瓦斯治理技术[J].煤炭学报, 1997, 22 (5) :509.

[2]林柏泉, 张仁贵.U型通风工作面采空区瓦斯涌出及其防治[J].煤炭学报, 1998, 23 (2) :157-158.

[3]程远平, 采场通风方式与瓦斯运移规律研究[D].徐州:中国矿业大学, 1990.

[4]山西晋煤集团李家庄矿矿井地质报告[R].太原:山西地宝能源有限公司, 2012.

[5]莫达彪, 张景钢.采空区埋管抽放技术在U型通风系统工作面上隅角瓦斯治理应用研究[J].华北科技学院学报, 2014 (4) :12.

“U”型通风论文 第10篇

关键词：四位一体,U型通风系统,抽放措施

0 引言

高瓦斯矿井综采工作面的通风系统的选取一直是困扰安全生产的难点[1],受采空区瓦斯的异常涌出等因素的制约,高瓦斯矿井综采工作面多数采用多巷通风系统,因此不可避免地存在采空区通风,与《煤矿安全规程》要求不相符。如何通过采取有效的瓦斯治理措施解决多巷通风问题,避免采空区通风成为当前高瓦斯矿井亟待解决的难题。

以岳城矿1309(上)综采工作面为研究对象,通过对1309(上)综采工作面重点采取高层位钻场、DN125大孔径高位钻孔、联络巷密闭墙埋管、地面采动井“四位一体”采空区抽放措施治理采空区瓦斯,从而保证回风隅角处的通风瓦斯安全,将1309(上)采面多巷通风系统优化为U型通风系统。

1 工程概况

1309(上)采面为矿井一盘区南翼第二个上分层回采工作面,工作面走向长度为1 250 m,倾向长度为180 m。采用多巷通风系统期间:工作面主进风巷进风量为1 080 m3/min,辅助进风巷进风量为650 m3/min,外U辅助进风巷进风量为650 m3/min;回风2 450 m3/min。采用U型通风系统期间:进风1 100 m3/min,回风1 120m3/min。

2 四位一体采空区综合抽放措施

2.1 高层位钻场

通过在13092巷8横川和16横川分别施工1号和2号高位钻场。高位钻场由13092巷向13091巷垂直方向按30°爬坡施工32 m斜巷,然后再施工6 m平巷(高抽巷位于3#煤层顶板上方12 m)。在钻场内呈扇形布置共16个钻孔,向垂直于工作面推进方向布置4个钻孔,向两侧各布置6个钻孔,开孔高度均为1.5 m,倾角为3.31°~8.4°,钻孔方位角从左至右为187°~337°,钻孔深度54m~138 m,平均钻孔深度为109.7 m,钻孔孔径均为94mm。高层位钻孔控制区域宽度为综采工作面方向距上隅角50 m范围内,钻场及高层位钻孔布置图如图1~图2所示。

高层位钻场的实施大大提升了采空区瓦斯抽放量,1309(上)采面自应用U型通风期间,通过统计高层位钻场平均瓦斯抽采纯量为12.50 m3/min,单孔最高抽采浓度为92%,平均抽采浓度为70%以上。

2.2 DN125大孔径高位钻孔抽采采空区瓦斯

通过在13092巷1横川、10横川及辅助回风巷施工DN125大孔径高位钻孔。最终确保终孔位置位于巷道顶板5倍~6倍的采高裂隙带内,通过裂隙带导通,从而集中对采空区瓦斯进行抽放。

13092巷1横川、10横川各布置3个钻孔,开孔间距0.7 m,开孔高度1.8 m,所有钻孔开孔角度均仰11°,钻孔终孔间距6 m,走向控制范围240 m,倾向控制范围均为24 m。

辅助回风巷布置5个钻孔,钻孔设计深度250 m,开孔间距1 m,开孔高度2 m,所有钻孔开孔角度均仰12°,钻孔终孔间距8 m,保证走向控制范围250 m,倾向控制范围60 m。

DN125大孔径高位钻孔的实施大大提升了采空区瓦斯抽放量,1309(上)采面自应用U型通风期间,大孔径高位钻孔平均瓦斯抽采纯量为13.02 m3/min,单孔最高抽采浓度为93%,平均抽采浓度为65%以上。

2.3 联络巷密闭墙埋管抽放

通过利用内U巷道与外U巷道之间的联络巷埋设抽放管路对回风隅角采空区瓦斯进行抽放,从而进一步降低回风隅角处的瓦斯涌出,避免回风隅角瓦斯超限。结合1309(上)采面的生产实际,通过在13092巷专门敷设一趟DN400抽放管路专用于密闭墙抽放,通过对抽放参数进行优化,不断提升抽采效果。密闭墙埋管抽放示意图见图3所示。

通过观察统计,密闭墙埋管抽放平均瓦斯抽采纯量3.20 m3/min,瓦斯抽放浓度保持在8%以上。

2.4 地面采动钻井抽放

借助“O”型圈理论,通过提前在1309(上)采面的地表对应位置施工地面采动钻井,钻井终孔位置位于煤层顶板以上12 m~20 m范围内,工作面回采后,上部顶板跨落,采空区随工作面的回采逐步增大,富集于“O”型圈内的高浓度瓦斯在采空区内自由运动,此时通过开启地面采动井抽放,将大量的采空区瓦斯进行抽放,从而解决采空区瓦斯向回风隅角涌出。地面采动井见图4所示。

1309(上)采面回采揭露地面采动钻井后,对其进行开启运行,通过不断调整优化抽放参数,得知地面采动钻井平均瓦斯抽采纯量为6.25 m3/min,保证U型通风系统安全运行。

3 取得的效果

经试验证明,通过采取“四位一体”采空区综合抽放措施可以抑制采空区瓦斯向回风隅角和回风巷涌出,保证U型通风系统安全运行,彻底解决了采空区通风。工作面采空区瓦斯抽采纯量由16.96 m3/min增加至34.97 m3/min,增加幅度达106.19%;工作面回风巷的风排瓦斯量由11.02 m3/min降至3.70 m3/min,降幅达66.42%。通过采取“四位一体”采空区综合抽放措施保证了1309(上)采面U型通风系统的安全运行,彻底解决了采空区通风难题,实现了通风瓦斯本质安全[2]。

4 存在的问题及优化措施

4.1 存在的问题

a)服务于工作面横川密闭墙埋管采空区抽放支管路管径为DN400,管径受限,不能充分满足采空区抽采需求;

b)高层位钻场的施工工程量较大、施工周期较长,其施工成本较高,一定程度上影响了综采工作面的回采工期要求。

4.2 优化措施

a)对服务于工作面横川密闭墙埋管采空区抽放支管路进行更换,由DN400抽放管路更换为DN559抽放管路,增大抽放管路直径,提升采空区抽放效率;

b)针对高层位钻场施工工程量大、施工周期长、施工成本高等缺点,通过增加施工DN125大孔径高位钻孔的数量以此替代高位钻场的措施来确保采空区抽放效果,以此缩短施工工期,降低施工工程量,达到减少施工成本的目的,进一步保证综采工作面的回采工期要求。

5 结语

U型通风系统的成功应用无论从安全效益方面还是经济效益方面都实现了根本性地创新。彻底解决了采空区通风,节约了风量。避免回风隅角通道处的木垛施工,合计节约成本200×104元余。“四位一体”采空区瓦斯综合治理模式对于类似煤层赋存条件及开采条件的矿井也具有较强的指导意义。

参考文献

[1]林柏泉,张仁贵.U型通风工作面采空区瓦斯涌出及其治理[J].煤炭学报,1998,23(2):155-160.