单轴载荷下钻孔不同倾角试件能量演化特征

为了研究煤层瓦斯抽采钻孔不同倾角对孔周煤体稳定性的影响,采用单轴压缩与声发射监测技术相结合的方式从能量转换角度分析了不同钻孔倾角下煤体裂隙的损伤特征;设计了5个不同钻孔倾角的型煤试验样品,利用电子万能试验机对试件进行单轴压缩试验,深入探究了不同倾角对煤体裂隙损伤特征的影响;借助声发射系统从能量转换的视角全面分析了试验过程中煤体裂隙的损伤演化特征。结果表明:随着钻孔倾角的增加含孔试件的单轴抗压强度、弹性模量呈减小趋势,而峰值应变呈线性增加趋势;AE环数与能量之间的变化关系与试件的失效过程密切相关,失效过程中AE事件的变化特征分为稳定发展阶段、高速发展阶段及完全发展阶段;声发射计数及能量随着钻孔倾角增加在减小,试件的整体承载力下降,AE峰值振铃数和峰值能量呈下降趋势,试件的极限储能值呈二次下降趋势。该研究可为瓦斯抽采钻孔稳定性的研究提供支持,对于推动煤炭行业向绿色、低碳转型具有重要的实践意义,有助于更好地实现双碳目标。

王庄煤矿动压巷道顺层钻孔二次注浆提浓技术研究

我国煤矿钻孔整体瓦斯抽采难度大、抽采效果欠佳,瓦斯抽采浓度和抽采率偏低,针对王庄煤矿钻孔成孔后抽采浓度低、纯量小,现行封孔技术又远远没有达到密封隔绝效果,对于多次扰动的本煤层瓦斯抽采钻孔,瓦斯抽采钻孔漏气更加突出的问题。提出了失效漏气钻孔二次注浆新提浓工艺并展开了相关研究,以期研发一套成熟的二次注浆提浓工艺体系,提高钻孔封孔效果,实现瓦斯高效治理。实践结果表明,二次注浆后钻孔提浓效果明显,钻孔提升最大浓度56%,效果明显钻孔的浓度提升量均在45%以上,二次注浆后钻孔密封性得到大幅增强,极大延长了钻孔有效抽采周期。

基于光纤光栅的煤层瓦斯钻孔塌孔位置表征试验研究

钻孔瓦斯抽采是解决瓦斯超限问题的重要手段,受地应力、钻进扰动等影响矿井瓦斯抽采钻孔易塌孔变形,严重影响瓦斯治理效果。针对煤层瓦斯抽采钻孔塌孔位置难以监测的问题,提出了一种基于光纤光栅智能传感技术的钻孔塌孔监测技术。首先从光纤光栅传感器应力监测理论出发阐述了光纤光栅钻孔塌孔监测原理,在此基础上构建了基于光纤光栅的塌孔表征实验平台,开展了不同塌落煤量下3种光栅布置方式(0°、90°、180°)的钻孔塌孔监测模拟试验,研究了光栅测量波长偏移量、抽采流量随塌落煤量的变化规律,划分了钻孔塌孔等级。结果表明:光栅测点位于基体材料下方布置方式的塌孔监测准确度最高,此时中心波长偏移量Δλ与塌落煤量m的关系为m=3.017Δλ.抽采流量Q与波长偏移量Δλ的关系为Q=8.72E-7x^(3)+2.30E-4x^(2)-0.18x+30.以抽采流量衰减率为塌孔评判标准划分三级塌孔标准:Ⅰ级塌孔抽采流量衰减至90%,Ⅱ级塌孔抽采流量从90%衰减至50%,Ⅲ级塌孔抽采流量衰减至50%以下。最后,通过在潞安集团漳村煤矿2802工作面的现场试验验证了光纤光栅塌孔监测技术的有效性,发现钻孔30 d后塌孔位置分布与钻孔打钻完成后的初期期情况相近;在现场试验中,基于所提出的塌孔监测技术成功定位并修复了5个钻孔,修复后钻孔瓦斯抽采纯量较未修复前提升了37.79%。

桑树坪煤矿穿层钻孔漏气位置检测及“三堵两注”封孔提浓技术研究

针对桑树坪煤矿3317工作面穿层钻孔“两堵一注”封孔质量差、浓度衰减速度快的问题,确定了穿层钻孔漏气的主要位置,提出了“三堵两注”封孔工艺,并在桑树坪煤矿3317运输巷底板巷进行现场验证。实践结果表明,使用“三堵两注”高效密封技术后效果显著,瓦斯浓度衰减速度明显降低且抽采浓度提高了20%以上,充分验证了该工艺能够加强钻孔的密封性,实现钻孔瓦斯的高效抽采。