特厚煤层掘进巷道两帮卸压钻孔合理参数数值模拟研究

目前钻孔卸压技术为冲击地压矿井巷道掘进期间防冲主要措施之一,钻孔布置和参数决定着卸压效果。目的为了探讨特厚煤层掘进巷道两帮卸压钻孔合理布置参数,方法基于耿村煤矿综放工作面运输巷道地质采矿条件,利用数值计算方法研究掘进巷道两帮在单排布置时孔深、孔径、孔间距,双排布置时排距等不同参数条件下,巷道围岩应力云图和两帮垂直应力分布特征。结果结果表明:(1)单排布置卸压钻孔时,随着孔深、孔径递增,巷道两帮高应力区逐渐向深部围岩转移,而巷道两帮浅部围岩处于低应力区。(2)当钻孔孔深、孔径达到一定值时,巷道两帮支承压力由“单峰型”转化为“双峰型”,浅部围岩处于临界卸压状态;随着孔深、孔径继续增加,巷道两帮处于过度卸压状态。(3)利用卸压后、无卸压时巷道两帮高应力区向深部围岩的转移量ΔL、峰值应力处距巷道表面距离的比值η表示临界卸压和过度卸压状态,确定出卸压钻孔的合理参数。在耿村煤矿13230综放工作面运输平巷进行超前钻孔卸压和锚网索+36U型可缩性金属支架二级支护后,对巷道两帮实施钻孔卸压防冲,效果显著。结论研究结果对冲击地压矿井回采巷道掘进期间的卸压防冲具有指导和借鉴意义。

万峰煤矿高瓦斯工作面瓦斯综合治理技术研究

为保障万峰煤矿1117高瓦斯工作面的安全顺利生产,依据工作面瓦斯基础参数及生产条件对瓦斯涌出量进行预测,预测其开采期间瓦斯涌出量约为11.94 m^(3)/min,并根据相关规定进行瓦斯抽采,分别设计针对本煤层瓦斯、采空区瓦斯、邻近瓦斯的抽采措施,预计瓦斯抽采率可达到64.2%,满足了《煤矿瓦斯抽放基本指标》中高于50%的要求,确保了工作面安全推进。

特厚煤层定向长钻孔水力压裂瓦斯抽采技术及应用

为解决大佛寺煤矿特厚煤层透气性和瓦斯赋存差异性较大而导致的矿井抽掘采接替问题,提出“分段压裂延展裂隙+整体压裂沟通网络”的定向长钻孔水力压裂技术,通过增加煤层渗透性来提高矿井瓦斯抽采效率,并在40103工作面进行工程应用试验。共完成4个定向长钻孔分段水力压裂施工,累计压裂工程量2190 m,最大泵注压力17.83 MPa,累计压裂注水量4535 m 3,总压裂时间10853 min。相比于未压裂的预抽钻孔,压裂后瓦斯抽采浓度提高了2.20~4.22倍,百米抽采流量提高了4.93~11.03倍。试验结果表明,通过水力压裂后煤层渗透特性增加,瓦斯抽采效果显著提升,初步证实了长钻孔水力压裂强化瓦斯抽采技术的适用性,为彬长矿区的矿井瓦斯高效抽采提供了技术支撑。

侧向高位钻孔在高瓦斯特厚煤层中的立体层位研究

侧向高位钻孔是一种在邻近工作面或巷道布置、以抽采工作面采空区瓦斯为目的的抽放钻孔,主要用于上覆岩层为泥岩、受工作面超前应力集中区影响、传统高位钻孔难以成孔的工作面。通过在永陇公司22311工作面进行试验分析,在不同终孔层位使用侧向高位钻孔抽采采空区瓦斯后,确定了抽采效果最优终孔层位,达到了缩短钻孔施工工期,提高工作面抽采率的目的。

高瓦斯矿井分层开采工作面瓦斯综合治理技术

针对新村煤矿高瓦斯厚煤层分层开采工作面,上下分层工作面瓦斯涌出差异性及工作面实际开采情况,提出了上下分层工作面瓦斯综合治理措施。上分层工作面主要采取地面采动井抽采、顺层钻孔预抽、高位钻孔抽采和回风隅角埋管抽采等综合措施来治理工作面煤层和采空区瓦斯;而下分层工作面开采期间煤层瓦斯已大部分从上分层工作面涌出,回采期间只需采取回风隅角埋管抽采措施来解决隅角瓦斯积聚问题。采取瓦斯综合治理措施后,上下分层工作面回采期间回风隅角瓦斯浓度均保持在0.3%以下,工作面回采期间未发生瓦斯超限事故。

巨厚煤层冲击地压的防治研究

通过对义煤集团千秋煤矿有冲击倾向巨厚煤层冲击现象现状、特点及影响因素分析,结合该矿的生产实践,提出了适合该条件的冲击危险预测方法及相应解危措施,并进一步提出解危措施效果检验方法以及以上工作失败、冲击地压突发情况下的应急措施;在此基础上建立了适合义煤千秋矿巨厚煤层冲击地压防治的安全开采体系,成功地进行了巨厚煤层的综放开采,从而为有冲击倾向巨厚煤层的安全开采提供了成功范例.

地面U型钻井抽采低阶厚煤层瓦斯工艺的应用研究

为解决我国煤矿区低阶厚煤层高效开采煤层气的难题,以神东煤炭集团保德煤矿二盘区煤层为研究区,通过技术方案的比选,提出了采用地面U型钻井抽采低阶厚煤层气藏资源的方法。结果表明:通过近2 a的联合排采,所施工的地面U型钻井最高产气量为3133.241 m 3/d,累计产气量72.63万m 3,且连续231 d的产气量超过2400 m 3/d。该技术在保德煤矿低阶厚煤层中的成功应用,标志着我国煤矿区低煤阶储层煤层气勘探开发的跨越式发展,对保障国家能源安全、促进社会经济发展具有重要意义。

急倾斜厚煤层走向长壁综放开采技术

针对急倾斜(38～ 49°)厚煤层的开采普遍存在效率低、效益差的问题,系统地对大倾角综放煤层开采设备研制、巷道及工作面布置、矿压显现规律、回采工艺以及安全保障技术等进行了试验研究.结果表明,该项技术应用于实际工作面经济效益显著.工作面单产达9.71万t/月,回采工效45 t/(d·工),采出率82.27%,吨煤成本较水平段放顶煤降低46元/t.

特厚易燃煤层初采期自燃危险区域判定研究

针对耿村矿13210工作面初采期采空区的浮煤自燃情况,利用束管监测系统和测温系统在采空区布点观测,分析采空区的温度、采空区和高抽巷的气体成分及体积分数变化规律.采用温度,O2,CO,C2H6等指标判定在高抽巷的存在下,高瓦斯易自燃特厚煤层在初期的自燃危险区域。按照最大最小原则对多指标的综合划分,得出采空区的自燃"三带"范围为:散热带0～26 m;自燃带26 m～63 m;窒息带63 m～∞,为后续回采防(灭)火工作提供了技术参考依据.

易自燃厚煤层综放开采工艺技术研究

针对义马煤业集团公司耿村煤矿煤层厚度大且不稳定、极易自燃发火的特点 ,对综采放顶煤开采的回收率进行了试验研究 ;通过统计分析和计算机模拟 ,对放顶煤开采的工艺方式进行了探讨 ;对满足防火安全条件的合理的工作面长度进行了模拟计算 。

厚煤层双排顺层钻孔瓦斯抽采方法模拟及应用

为提高三元煤业3#煤层井下瓦斯抽采效率,首先采用Fluent软件对单排钻孔模型正确性进行验证,然后针对8 m厚煤层分别用单排、双排钻孔进行数值模拟,结果表明:单排钻孔的瓦斯抽采影响半径在2.5 m左右,有效半径为1.7 m,只能影响到钻孔周围的部分区域;采用双排钻孔后,瓦斯流场基本将8 m厚的煤层全覆盖且钻孔周围的瓦斯压力比单排钻孔周围的瓦斯压力小得多。通过三元煤业3#煤层7.83 m厚煤层双排钻孔的应用,实测瓦斯预抽率达到70%,抽采效果较好。双排钻孔可提高厚煤层瓦斯抽采率及覆盖率,可有效降低突出煤层的突出危险性,确保煤矿井下安全生产。

东庞矿厚煤层综采面瓦斯综合治理技术应用研究

针对东庞矿21107综采工作面煤层瓦斯赋存特征,在稳定可靠的通风系统保障下,合理采用了本煤层平行钻孔预抽、顶板高位钻场走向长钻孔抽采、辅助短钻孔补充抽采相结合的综合抽采方法,通过抽采效果的分析,对抽采工艺技术参数进行了改进和优化,取得了良好的治理效果,确保了21107综采面的安全高效生产。

特厚煤层卸压综放开采技术原理的实验研究

我国西部地区发现存有大量20 m以上特厚煤层,大部分无法实现露天开采,国内外均没有成熟的理论与技术可以借鉴,为了实现20 m以上特厚煤层的安全高效开采,创造性地提出了特厚煤层卸压综放开采技术。采用60∶1的大比例相似模拟试验方法,研究20 m以上特厚煤层卸压综放开采顶煤垮落破碎的块体分布特征、顶煤位移场分布特征、支架阻力及其对顶煤垮落破碎的影响等。结果表明:当卸压工作面推进75 cm时,500 cm^3以内的顶煤块体较密集,块体比例约为94%,块体数量约为860个;当卸压工作面推进135 cm时,体积为500 cm^3以内的顶煤块体所占累计比例约为96%,块体数量约为1 700个,与卸压工作面推进75 cm时相比,块体比例增加了2%,块体数量增加了840个;当综放工作面推进17 cm时,累计体积达到500 cm^3时几乎包含全部顶煤块体,块体比例约为99.9%,块体数量约为4 810个,与卸压工作面推进135 cm时相比,块体比例增加了3.9%,块体数量增加了3 110个,二次破碎效果显著,能保证顶煤的顺利放出。卸压开采阶段上位顶煤位移>中位顶煤位移>下位顶煤位移。二次综放阶段下位顶煤位移最大,垮落破碎程度最好。由于支架的支撑作用,下位顶煤中产生多条明显的竖直裂隙,受支架影响的顶煤厚度约为10 cm,支架的反复支撑作用明显促进了顶煤的破碎效果。

巨厚煤层综放开采动力灾害防治研究

通过对义煤集团千秋煤矿二1煤层动力地质灾害现状、特点及影响因素分析,提出了适合巨厚煤层动力地质灾害的危险预测方法、解危措施、解危措施效果检验方法,以及以上工作失败、动力地质灾害突发情况下的应急措施,从而建立了适合巨厚煤层开采的动力灾害防治的安全开采体系,成功地进行有动力地质灾害倾向巨厚煤层的综放开采。

马堡煤矿厚煤层综放工作面煤与瓦斯共采技术研究

针对马堡煤矿15108综放工作面瓦斯含量高、邻近层瓦斯涌出量大,以及工作面瓦斯易超限的难题,采用UDEC数值模拟方法,研究了综放工作面采场覆岩裂隙演化规律,确定出采空区瓦斯富集区。基于此,提出应用大直径走向长钻孔结合常规本煤层交叉钻孔、采空区插管等瓦斯抽采技术,现场实践结果表明:大直径走向长钻孔可实现断裂带卸压瓦斯的高效抽采,工作面瓦斯抽采率达71.39%,安全高效生产原煤68.1万t,累计抽采瓦斯505万m3,实现了煤与瓦斯的共采。

新集二矿东翼11-2煤层提高开采上限的研究与实践

为了提供提高煤层开采上限的根据,开展了新集井田东翼11-2煤层防水煤柱厚度、岩性组合特征及含水性的研究,并进行了推复体夹片地层下井田东翼11-2煤层的开采实验,在26m防水煤柱下实现1111200工作面安全回采,取得较好的经济效益。

低阶厚煤层立体分层抽采瓦斯技术及应用

低煤阶煤层气资源受到了越来越多的关注,有望成为新的研究热点和煤层气勘探开发新领域。基于神东煤炭集团保德煤矿主采的8号煤层属典型的结构复杂低阶厚煤层的特点,开展了低阶厚煤层立体分层抽采瓦斯技术的研究。通过对矿井原有封孔工艺的改进,应用煤矿井下钻孔抽采瓦斯效果预测平台,优化8号煤层回采工作面瓦斯预抽钻孔的布孔工艺,进一步应用井下双向立体交错钻孔联合抽采瓦斯工艺实施回采前的工作面瓦斯治理,使之形成立体分层抽采瓦斯的格局。工程应用结果表明,应用低阶厚煤层立体抽采瓦斯技术可有效降低煤层瓦斯含量,使工作面实现回采前的瓦斯抽采达标。试验期间,累计抽采瓦斯量1 651.93万m^3,瓦斯的预抽率达58.96%。

砚北煤矿特厚易自燃煤层邻近采空区瓦斯抽采与煤自燃耦合研究

砚北煤矿特厚易自燃煤层采用分层开采,在工作面推进过程中因周期来压造成工作面上隅角瓦斯瞬时超限,目前主要通过瓦斯抽采解决该问题,但邻近采空区抽采易引起采空区漏风,可能导致遗煤及下分层煤发生自燃。为分析采空区瓦斯抽采对遗煤自燃的影响及优化抽采参数,编制了瓦斯抽采、漏风、氧化升温耦合脚本文件,建立了邻近采空区瓦斯抽采耦合氧化升温数值计算模型,并利用该模型模拟了不同抽采条件下邻近采空区瓦斯浓度分布、温度分布及氧气浓度分布规律,综合考虑抽采效率和防止煤氧化自燃,研究结果表明:抽采钻孔高度35 m、抽采负压7 kPa时瓦斯抽采效果最佳。研究结果可为特厚易自燃煤层工作面上隅角瓦斯治理及邻近采空区瓦斯抽采设计提供技术参考。

倾斜厚煤层卸压瓦斯靶向区辨识及抽采关键技术

为了研究倾斜厚煤层卸压瓦斯靶向区演化规律的煤层倾角效应,运用物理相似模拟试验及理论分析相结合的研究方法,开展不同煤层倾角条件下采动覆岩卸压瓦斯靶向区裂隙演化规律的研究,得到了靶向区破断裂隙宽度、离层裂隙面积占比以及裂隙分形维数随煤层倾角变化的演化规律,进而建立了靶向区演化煤层倾角效应模型。结果表明:破断裂隙宽度呈现采空区两侧边界区域大于中部,低层位大于高层位的分布特征,同时破断裂隙宽度受铰接梁影响较强,随着煤层倾角的增大(0°<15°<30°),在第1层铰接梁所在层位上部邻近区域破断裂隙宽度相比下部邻近区域大幅度减小,仅有下部邻近区域的52.8%,64.3%以及71.1%;瓦斯运移优势通道带内离层裂隙面积占比呈现底部最大,顶部次之,中部最小的分布规律;上覆岩层裂隙分形维数整体呈现先减小后增大的现象;基于第1层铰接梁与裂隙分形维数极小值点所在层位两侧裂隙演化规律差异明显,将瓦斯运移优势通道带按空间层位上的高低依次划分为低层位靶向区、中层位靶向区和高层位靶向区。最后,基于采动裂隙椭抛带理论,在工作面侧瓦斯运移优势通道带基础上,建立了考虑煤层倾角因素的倾斜厚煤层卸压瓦斯靶向区空间形态数学方程,形成了靶向区卸压瓦斯抽采方法选择依据,为优化倾斜厚煤层工作面卸压瓦斯抽采布置参数提供参考依据。

高位裂隙钻孔抽采技术在厚煤层综放面的应用

通过分析鹤煤公司三矿综放工作面采动对煤层顶板变形破坏、煤岩层卸压、透气性增加、瓦斯解吸运移的影响,论述了利用煤层高位顶板走向钻孔抽采瓦斯技术的可行性。该技术在鹤煤三矿3008厚煤层综放工作面应用,取得了较好的瓦斯治理效果。对于类似开采条件下的瓦斯防治,具有较高的借鉴价值。