基于瓦斯地质可视化的差异化协同抽采技术研究

为了解决突出煤层固定孔间距的抽采方式难以满足瓦斯灾害的高效、协同治理的需求,以林华煤矿2091工作面为工程背景,提出一种基于瓦斯地质可视化的差异化协同抽采技术,取代以往抽采钻孔的粗放设计模式。首先将瓦斯地质等相关信息录入瓦斯地质可视化系统,通过系统实现工作面瓦斯地质信息的动态展示和可视化;其次制定瓦斯含量界定准则,识别与划分工作面的低瓦斯区、中瓦斯区和高瓦斯区,在“应抽尽抽”的原则下,结合采掘进度差异化设计抽采钻孔;最后通过防突信息分析模块自动生成防突预测图,有效识别瓦斯治理空白带,进一步优化抽采钻孔设计。研究表明:2091工作面整体抽采时间控制在30~150 d,残余瓦斯含量为4.53~5.88 m^(3)/t,回风瓦斯浓度为0.22%~0.41%,上隅角瓦斯浓度为0.30%~0.47%,实现了对2091工作面瓦斯高效、协同治理。

近距离薄煤层群首采层卸压瓦斯协同抽采技术研究

为有效解决近距离薄煤层群开采首采层上、下邻近层大量卸压瓦斯涌入的治理问题,以某煤矿为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,研究近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯运移规律,并根据富集特征确定卸压瓦斯抽采钻孔的空间位置。研究结果表明:首采层开采覆岩导气裂隙带最大发育高为10.3~23.2 m。设计超大直径顺层预抽钻孔高0.8 m,宽2.08 m;顶板定向长钻孔终孔最优抽采位置为垂直距离开采层顶板15.0~23.0 m,水平距离回风侧20.5~27.5 m;2条埋管抽采最佳错距为距底板高1.1,1.7 m,深入采空区11.3,20.8 m。优化后的布置参数应用于现场实践,试验工作面回采期间上隅角瓦斯体积分数保持在0.7%以下。研究结果能够实现近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯高效抽采,保证矿井安全高效生产。

保护层开采与卸压瓦斯协同抽采技术研究与应用

针对深部低透突出煤层群下保护层开采后上覆被保护层卸压瓦斯及下保护层瓦斯协同抽采的难题,新景矿采用“地面井预抽+高(低)位抽采巷”实现了被保护层卸压瓦斯及上隅角瓦斯的协同抽采。综合应用机械造穴、地面井压裂等增透措施,提高了新景矿15号煤层抽采效率。增透前后支管抽采瓦斯纯流量提高了2.27倍,缩短了保护层工作面预抽瓦斯的达标时间;通过对比15号煤层开采前后3号、8号及9号被保护层的卸压瓦斯地面井抽采瓦斯纯流量提高了1.85倍,实现了保护层与被保护层瓦斯的协同抽采,开采突出煤层群做到安全可控,对阳泉矿区煤层群安全高效开采具有重要的参考意义。

采动卸压瓦斯分区富集规律及协同抽采技术研究

为了提出合理的邻近层瓦斯治理技术,分析了上覆岩层采动裂隙场演化与瓦斯运移规律,并进一步得出了卸压瓦斯分区富集规律,提出了通过高抽巷抽采高位富集区瓦斯,通过走向低位钻孔抽采低位富集区瓦斯,并通过现场考察和数值模拟等手段确定了合理的高抽巷位置、抽采负压等参数。协同抽放技术在现场应用效果表明,工作面、上隅角以及轨道顺槽的瓦斯浓度都降到了0.4%以下,工作面的瓦斯超限问题得到了解决。研究结论对控制邻近层采动卸压瓦斯涌出,提高瓦斯抽采量和抽采率具有重要意义。

Y型通风协同抽采下综采工作面采空区瓦斯渗流分布规律研究

以综采工作面采空区为研究对象,基于渗流理论及连续性方程,运用三维数值模拟的方法,以Y型通风为例,采用上隅角埋管、预埋立管和高位定向钻孔协同抽采,研究抽采前后采空区在走向、倾向和竖直方向上瓦斯流场分布规律,并通过对比文献中的试验数据来验证数值模拟结果的可靠性。结果表明:抽采前,Y型通风下在综采工作面采空区走向上,距离工作面越远深部瓦斯浓度越高,瓦斯最高体积分数为98.6%,综采工作面采空区倾向上瓦斯浓度较小,瓦斯浓度在1.0%以下;抽采后,综采工作面采空区瓦斯最高体积分数由98.6%降低至4.6%,且采空区3/4区域瓦斯体积分数不足3.0%,综采工作面与上隅角区域瓦斯体积分数也均降低至1.0%以下,未产生上隅角区域瓦斯浓度超限现象,瓦斯浓度大幅度下降。该研究对丰富采空区瓦斯渗流理论、提高瓦斯抽采量、解决上隅角区域瓦斯浓度超限问题、保证矿井安全生产等方面具有一定的理论和现实意义。

多煤层上邻近层采动卸压瓦斯富集规律及协同抽采技术研究

为准确掌握阳泉矿区12#煤层上邻近层采动卸压及瓦斯涌出规律，通过理论计算和模拟试验确定了低位瓦斯富集区和高位瓦斯富集区的位置，在此基础上对矿区内的南庄煤矿瓦斯抽采方案进行优化设计，通过采用卸压瓦斯强化抽采方法结合保护层卸压开采的方法，有效地缩减了卸压煤层瓦斯含量，从而降低了被保护层煤与瓦斯突出危险性。

卸压瓦斯运移区“孔-巷”协同抽采布置参数优化及高效抽采

高突矿井瓦斯抽采是治理工作面隅角瓦斯超限的重要手段,各抽采方式布置层位不同,其抽采效果存在明显差异,研究协同抽采各抽采方式的最优布置层位具有重要意义。为提高高抽巷抽采效率实现瓦斯精准抽采,基于“椭抛带”理论,运用Fluent数值模拟软件对协同抽采各抽采方式的布置层位进行模拟研究,分析各布置条件下工作面隅角瓦斯浓度,确定最优布置层位。模拟结果表明协同抽采中各抽采方式布置层位为:高抽巷最优平距25 m,最优垂距30 m,定向长钻孔最优平距在10~20 m,最优垂距在11~21 m。通过对单一抽采与协同抽采进行对比分析,协同抽采中回风侧快速提升区跨度明显增大,使得回风侧经上隅角涌入工作面的瓦斯强度降低,隅角瓦斯得到进一步控制。协同抽采较好解决了工作面回风侧风流引起的相对负压造成上隅角瓦斯大量聚集的问题,隅角涡流所引起的瓦斯聚集现象在长钻孔抽采下逐步消失。优化后的布置参数进行现场应用后,试验工作面在生产期间高抽巷平均抽采纯量为64.79 m^(3)/min,占瓦斯涌出量的79.91%,定向长钻孔平均抽采纯量为9.68 m^(3)/min,减小了风排瓦斯的压力,上隅角、回风巷最大瓦斯体积分数均控制在1%以内,试验工作面瓦斯超限问题得到有效治理,保证了生产工作安全高效进行。

南庄煤矿12~#煤层上邻近层采动卸压瓦斯协同抽采技术研究

以南庄煤矿12#煤层4611工作面为工程背景,探索适合南庄煤矿12#煤层的上邻近层采动卸压瓦斯抽采技术,以控制上邻近层采动卸压瓦斯涌出,达到降低工作面风流瓦斯浓度、提高瓦斯抽采量和抽采率以及工作面推进效率和资源利用率的目的,延长矿井的服务寿命,对实现该矿区的安全、高效和绿色开采有着积极的经济、社会和环境意义。

上邻近层采动卸压瓦斯协同抽采技术研究

以南庄煤矿12号煤层4611工作面为工程背景,探索适合南庄煤矿12号煤层的上邻近层采动卸压瓦斯抽采技术,以控制上邻近层采动卸压瓦斯涌出,达到降低工作面风流瓦斯浓度、提高瓦斯抽采量和抽采率以及工作面推进效率和资源利用率的目的,从而延长矿井的服务寿命,对实现矿区的安全、高效和绿色开采有着积极的经济、社会和环境意义。

基于水平分支井的“四位一体”瓦斯抽采技术

对于低渗透率的中厚煤层,单一的抽采钻孔布置方式抽采效率较低,采用综合立体抽采可以极大的提高工作面抽采率。分析了余吾煤业N2202综采工作面生产工艺和煤层赋存地质条件,提出了以地面水平分支井为基础,结合应力集中带密集顺层交叉钻孔、高位钻场、上隅角顶板插管等抽采布置方式的"四位一体"综合抽采方法,使本工作面瓦斯抽采率增加到45%,有效地控制了上隅角瓦斯涌出量。