低透气性高瓦斯煤层立体多层次瓦斯综合治理技术

介绍了祁南煤矿按照"大流量、多抽泵、大管径、多回路"的原则,掘进采用超前探测、煤层注水、边掘边抽和回采采用顺层孔、高位钻孔、深孔爆破增透、采空区埋管、立管及上隅角吸空管等的立体抽放方法,解决了低透气性高瓦斯煤层的瓦斯综合治理问题,提供了一种可靠、有效、实用的综合治理瓦斯技术。

低透气性高瓦斯煤层群无煤柱快速留巷Y型通风煤与瓦斯共采关键技术

针对深井高地应力、高瓦斯含量、低渗透率、三软复合顶板煤层群条件,提出了深井首采关键卸压层无煤柱沿空留巷Y型通风煤与瓦斯共采新方法,深入研究并创新集成了无煤柱快速沿空留巷新型支护、巷旁充填及留巷钻孔抽采卸压瓦斯等3大关键技术难题,通过在顾桥煤矿等地的成功应用,实现了煤与瓦斯的高效共采。

水力压裂冲孔在松软低透气性高瓦斯煤层抽采中的应用

为解决三汇三矿松软低透气性高瓦斯煤层(K_1)抽采钻孔垮孔严重,瓦斯预抽困难,抽采达标时间长的问题,采取水力压裂冲孔技术对该矿-60m N_4石门揭穿K_1煤层时进行了处理,结果表明:在相同的地质条件下,和未采取措施的-60m N_6石门揭穿K_1煤层相比,减少石门揭煤抽采钻孔79个,抽采达标时间减少105天。

高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破增透数值模拟

针对高瓦斯低透气性煤层,采用Taylor方法建立了一个新的LS-DYNA3D爆破损伤模型,对深孔预裂爆破进行了数值模拟研究,再现了爆破过程中,动压冲击震裂、应力波传播与叠加以及爆生气体驱动裂纹扩展的整个过程,分析了爆破孔间距对爆生裂纹和爆破增透效果的影响,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破的合理间距为5-6 m,为高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽放提出了解决方案.

高瓦斯低透气性煤层水力压裂数值模拟研究

针对高瓦斯低透气性煤层,采用RFPA2D-Flow软件,对水力压裂进行了数值模拟研究,再现了水力压裂过程中压裂孔周围裂纹的生成和扩展、渗透性和应力的变化。模拟结果表明:压裂过程中,裂纹规模和剪应力随着注水压力的不断增加而增大,并且剪应力的增加随着钻孔周围裂纹的扩展不断远离压裂孔,压裂孔周围的渗透性有了很大程度的提高,最大主应力和最小主应力随着注水压力的增加而减小。水力压裂的模拟结果对煤矿高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽采工作具有很重要的指导意义。

高瓦斯低透气性煤层深孔爆破增透技术研究

介绍了高瓦斯低透气性深孔爆破增透技术的基本原理、钻孔布置、爆破及工艺设备等具体参数。深孔爆破后,增大了钻孔瓦斯有效抽放半径和高瓦斯煤层通透性,成倍地提高了瓦斯抽放率;而且降低了煤与瓦斯突出的威胁性,从而有效地解决了高瓦斯突出煤层采掘工作面瓦斯超限与煤与瓦斯突出的问题。

高瓦斯低透气性煤层水力压裂机理分析及应用

针对山西石泉煤业高瓦斯低透气性煤层瓦斯难以抽放的问题,结合现场实际,通过采用水力压裂煤层,使得裂隙扩展衍生相互贯通,从而提高煤层透气性,增大瓦斯抽采量及浓度。

高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽放长钻孔间距优化

为了合理设置煤层瓦斯抽放长钻孔间距,提出了以六氟化硫示踪气体为主要指标的优化方案及具体实施步骤,对瓦斯抽放长钻孔抽放半径和其间距布置的相互影响关系进行了分析,判定出了瓦斯抽放长钻孔的抽放范围,结合二分法进一步确定了瓦斯抽放长钻孔的抽放半径,优化得到煤层瓦斯抽放长钻孔间距为17 m,此法具有很强的操作性,值得借鉴。

高瓦斯低透煤层深孔预裂爆破增透数值模拟试验

深孔预裂爆破产生的应力波相互叠加,加快了两爆孔间裂纹的形成和沟通速度,有效促进卸压带的形成。以淮南矿业集团谢一矿5121工作面为例进行深孔预裂爆破试验,运用ANSYS软件进行数值模拟,并分析了爆破过程中的3个阶段,为高瓦斯低透气性煤层的安全生产提供了一个较好的解决方案。

高瓦斯煤层深孔预裂爆破增透数值模拟试验

为了解决高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽放难题,利用数值模拟和现场测试相结合的方法,研究了深孔预裂爆破技术对高瓦斯低透气性煤层的卸压增透效果。研究结果再现了爆破过程中,动压冲击震裂、应力波传播与叠加及爆生气体驱动裂纹扩展的整个过程,分析了爆破孔间距对爆生裂纹和增透效果的影响,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破的合理间距,表明深孔预裂爆破技术有效地提高了煤层透气性和瓦斯抽采率。该成果为高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽放提出了解决方案。

我国低透气性本煤层增透技术现状及气爆增透防突新技术

提高煤层的透气性是高瓦斯低透气性矿井瓦斯灾害防治的根本措施。采用文献综述的方法,对我国高瓦斯低透气性本煤层采用的大孔径钻孔、密集交叉钻孔、水力冲孔、水力割缝、水力压裂、深孔爆破等主要技术的增透效果进行评述,指出了各增透方法的优劣及适用性。在充分借鉴深孔爆破和水力压裂增透技术的优点之上,提出了采用高压气体爆破致裂进行高瓦斯低透气性本煤层增透防突的新技术,即气爆增透技术;基于理论分析,揭示了气爆增透新技术的冲击震裂和尖劈压裂增透机理,指出了支撑气爆增透技术工程实践应开展的基础研究工作。

本煤层瓦斯抽放效果研究

瓦斯抽放在我国一直以来都是行之有效的瓦斯治理手段,按照瓦斯来源可以分为本煤层抽放瓦斯和邻近层抽放瓦斯,但本煤层抽放瓦斯方法在透气性低的煤层效果并不理想。根据现场试验和理论分析,针对低透气性煤层,认为采用交叉钻孔预抽瓦斯前对煤体实施深孔控制预裂爆破可更好地提高本煤层瓦斯抽放效果。

煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤层深孔爆破中的研究与应用

针对高瓦斯低透气性煤层,从理论上探讨了煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤层深孔中爆破时,炸药爆炸冲击波初始峰值压力和传播到孔壁处的入射压力以及孔壁煤面上的透射冲击压力。建立了炮孔周围煤体中的动态应力场,分析了爆源区径向裂隙区的形成和扩展半径。最后将裂隙区半径应用于煤层爆破孔和抽采孔布置参数设计,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破孔和瓦斯抽采孔的合理间距,并进行工程实践。结果表明该方法为高瓦斯低透气性煤层增透,进而为解决煤层瓦斯抽采提供了一条有效的解决方案。

煤层深孔预裂爆破卸压增透效果数值模拟分析

针对高瓦斯低透气性煤层,对深孔预裂爆破进行了数值模拟分析研究。再现了爆破过程中,动压冲击震裂、应力波传播与叠加以及爆生气体驱动裂纹扩展的整个过程,系统地分析了控制孔与爆破孔对于爆破卸压增透效果的影响,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破的合理间距,为高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽采效率提出了解决方案。深孔预裂爆破为高瓦斯低透气性煤层增透、进而解决高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采难题提供了一条有效的途径。

高压液态CO_2预裂煤层抽采瓦斯技术应用

针对西山煤电官地矿2#煤层的高瓦斯低透气性现状,采用了液态CO_2预裂技术预裂煤层进行强化抽采,详细分析了液态CO_2预裂煤层机理,并在22613工作面进行了工业试验。结果显示:采用液态CO_2预裂增透技术后,单孔瓦斯平均抽采体积分数由23.1%增至46.8%,增加了1.03倍,单孔瓦斯平均抽采纯量由0.003 m3/min增至0.008 m3/min,增加了1.67倍,在很大程度上缩短了瓦斯预抽时间,节约了瓦斯治理费用,为矿井的安全生产提供了保障。

气爆卸压增透防治井筒揭穿煤层突出的数值模拟研究

爆破震动卸压增透抽采瓦斯是消除井筒揭穿低透气性煤层煤与瓦斯事故的根本措施。采用有限差分数值模拟的方法,研究了气爆冲击震动卸压范围对井筒揭穿煤层卸压增透防突效果的影响。结果表明:当冲击震动卸压范围较小时,井筒揭穿卸压煤层后,煤层无支承压力增高区的出现;当卸压范围较大时,则依次出现支承压力三区,且支承压力增高区的宽度有随卸压范围的增大而增加的趋势;冲击震动卸压存在一临界卸压范围,当卸压范围超过该临界范围时,煤层支承压力曲线由单峰特征转变为内外双峰特征,且外峰值小于内峰值,内峰值还明显小于无卸压和不超过该临界范围卸压范围时支承压力单峰值,还能使支承压力增高区向煤岩体深部转移,显著降低井筒揭穿瓦斯煤层发生煤与瓦斯突出动力灾害发生的频度及强度,为气爆冲击卸压防治井筒揭穿煤层突出的工程应用提供参考。

基于EGF增渗材料的煤层酸化增透技术研究

针对小回沟矿2号煤层高瓦斯低透气性的特征,在小回沟矿2204工作面进行了煤层酸化增透技术研究,试验得到2号煤层的微观孔隙结构较为复杂,微孔及小孔的迂曲程度高,利于瓦斯的储存,且矿物成分主要为SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、TFe、CaO、MgO;根据已经掌握的煤层酸化增透机理,通过不同配比试验得到适合于2号煤层的EGF酸化增渗材料为氟化氢铵(5%)、KCl(2%)、柠檬酸(8%)、氨基磺酸(7%)、催化剂(1.5%、C7H13NO4S(0.8%)、EDTA(0.5%)、KMS-6(l%))。通过现场酸化增透试验得出:试验钻孔单孔最大瓦斯抽采体积分数为68.2%,单孔瓦斯抽采体积分数提高了1.22~25倍;酸化后单孔瓦斯混合流量提高了7.17~11.75倍;试验区域内瓦斯含量呈下降了18.68%~25.91%,相较于其它增透方式具有施工简单、普遍性强、作用效果显著等优点,解决了小回沟矿高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽放困难的问题。

综采放顶煤工作面瓦斯综合治理技术

为解决煤矿Ⅱ86采区高瓦斯低透气性特厚煤层一次采放全高作业下的瓦斯治理难题，通过采取上隅角埋管抽放、高位钻场高位钻孔抽放、顺层钻孔抽放、上隅角及高位钻场充填封堵瓦斯等综合瓦斯治理技术措施，解决了工作面回采期间的瓦斯治理难题，实现了工作面的安全高效回采，提供了开采相邻工作面时的一种行之有效的瓦斯综合治理技术。

吉宁煤矿可控冲击波增透技术应用分析

吉宁煤矿2~#煤层属于高瓦斯低透气性的厚煤层,现有的瓦斯治理方法无法快速有效地抽采瓦斯,为了增加煤层的透气性,提高钻孔的抽采效率,减少作业时间,提高抽采量,该矿采用了可控冲击波技术。通过专门的试验设计,利用考察钻孔和冲击钻孔的交互布置,实现各项参数的获取。经过一阶段的试验,发现可控冲击波技术可以将单孔抽采量增加11倍,钻孔有效抽采半径增加7.5倍,有效降低了60%以上的瓦斯治理时间,适于低透气性高瓦斯煤层瓦斯治理。