水力造穴“一孔多穴”模式的有效影响半径数值模拟

以白羊岭煤矿高压水射流“钻孔-造穴”一体化试验为工程背景,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件建立水力冲孔造穴模型,模拟分析造穴钻孔周围煤体应力、瓦斯压力和渗透率的演化规律。在此基础上,考虑了不同造穴半径对瓦斯抽采有效影响半径的影响。结果表明:造穴半径与瓦斯抽采有效影响半径呈正相关的关系。采用流量法对该矿水力造穴有效影响半径进行现场考察,实测结果与模拟结果基本一致,证实了水力造穴的增透效果显著。

高抽巷联合高位钻孔治理上隅角瓦斯合理层位研究

针对黄岩汇煤矿"U"型通风综采工作面高抽巷层位高、错距大,导致的上隅角瓦斯超限问题,提出了高抽巷联合走向倾斜高位钻孔立体化抽采技术来治理上隅角瓦斯涌出。以黄岩汇煤矿15108、15105综采工作面为研究对象,现场跟踪考察了高抽巷和高位钻孔联合抽采的合理布孔层位及上隅角瓦斯治理效果。研究表明:高抽巷层位在50~60 m时,抽采瓦斯纯量稳定,平均抽采纯量可达到80 m^(3)/min,可以有效地阻截邻近层瓦斯涌向采空区,降低采空区瓦斯总量。走向倾斜高位钻孔作为高抽巷的补充措施,其层位布置在煤层顶板以上25~30 m时,能够较好地发挥对采空区上隅角瓦斯流场的干预作用,达到较好的瓦斯防治效果。在联合层位下,高抽巷和高位钻孔联合抽采作用下,能够将上隅角瓦斯浓度控制在0.3%以下,该技术对相似条件下上隅角瓦斯治理具有指导作用。

高抽巷合理层位的确定方法与应用

针对中煤昔阳能源有限责任公司黄岩汇煤矿15108工作面邻近煤层瓦斯涌出量大,造成该工作面回采期间上隅角瓦斯体积分数超限的问题,采用理论计算与UDEC数值模拟,得出各覆岩下沉量及竖"三带"发育范围,对不同层位下的高抽巷抽采效果进行现场实测与评价,结果表明:煤层上方岩层随着埋深变浅各覆岩下沉量也逐渐减小,沿竖直方向能反映出竖"三带"的基本特征。竖"三带"理论计算与数值模拟结果相近,高抽巷实际布置层位与抽采效果验证了两个结果的可靠性,最终确定15108工作面裂隙带最大发育高度,为67.7~70.4 m,高抽巷合理层位应为50~70 m,此范围内高抽巷可将上隅角瓦斯体积分数控制在0.3%以下。

混合气体对煤中CH4置换效率的影响研究

为了揭示混合气体对不同变质程度煤中CH4的置换效率及其影响因素,利用自建的多元气体置换吸附试验装置,在不同的环境温度、平衡压力、注入压力和注入气体组成比例等4个条件下,分别对无烟煤、瘦煤和气肥煤等3个典型煤种进行混合气体置换煤中CH4试验。结果表明:恒温条件下,随着平衡压力增加,混合气体的吸附/解吸能力呈现单调增加的变化,且混合气体的吸附/解吸能力表现出随置换气体的吸附能力和煤的变质程度的增加而增加,即VCO2>VCH4>VN2>VHe和V无烟煤>V瘦煤>V气肥煤;在一定平衡压力条件下,温度越高混合气体的吸附/解吸能力越小;在平衡压力和温度保持恒定时,随着注入压力的增加,纯CO2气体对CH4的置换效率会有所降低。与仅注入CO2相比,混合气体的置换效率则表现更好,即混合气体中含N2比例越高,对CH4的置换效率越好。该试验得出的启示是:井下煤层注气置换煤层CH4不一定追求高的注入压力,只要注气源配比合适,低注入压力也能获得更好的煤层瓦斯抽采率。

煤矿防突信息管理数字孪生平台功能及应用

数字孪生作为链接物理世界和信息世界的新一代信息技术,已在多个行业获得应用。为提升煤矿防突管理和数据应用水平,依托大数据分析和数字孪生技术,构建煤矿防突信息管理数字孪生平台,平台包括信息感知、信息传输、数据中台、业务中台和业务应用5个功能模块。系统整体采用模块化设计,通过系统融合、大数据存储、大数据分析和数字孪生应用4大模块相互支持调用实现系统全部功能。基于系统感知的矿井关键数据,构建了煤层赋存、抽采巷道、抽采钻孔、抽采装备等静态要素和三维精准空白带大数据分析等动态要素的数字孪生体,通过数字孪生交互,实现对防突过程的精细化、智能化、透明化管理。

煤矿智能化防突信息管理和数据分析平台

现阶段煤矿防突工作信息管理化程度低,人力、物力投入大,依照国家及地方煤矿智能化建设标准中关于防突管理的相关规定,提出了包括感知层、传输层、应用层协同的架构体系。增加在线抽采计量、钻孔轨迹等防突数据感知设备,负责感知实时瓦斯抽采数据并采集上传。建立智能化防突系统,从钻孔自动设计、措施监督与效果评价、防突信息动态管理,形成了综合防突过程数据信息的抽采效果智能评价体系,提高了防突预测结果的准确性和审批效率。实现瓦斯抽采过程的三维可视化、动态化、智能化的抽采效果评价,促进防突工作的安全高效管理,提高矿井信息化智能水平。