红阳三矿保护层开采卸压防冲保护效果分析

为研究保护层开采对被保护层卸压效果的影响,针对红阳三矿1208工作面和1204-2工作面实际地质条件,进行有无保护层开采效果防冲效果分析,通过微震数据、微震事件平面与垂向分布特征以及微震事件频次与能量时间序列分析和覆岩动态破断规律对比分析,结果可知:无保护层开采的1208工作面顶板完整,而保护层开采破坏顶板完整性,大幅度降低了被保护层开采过程中顶板和煤层中微震事件,降低了工作面发生冲击的危险性,同时保护层开采对被保护层的应力有降低作用和卸压作用,且无保护层开采的工作面出现周期性跨段,有保护层开采的工作面不发生周期性跨断,工作面来压小,冲击危险性降低。研究成果为矿区煤层区域化防冲措施选择提供了工程数据基础。

亭南煤矿工作面定向长钻孔“区域预抽+卸压防冲”可行性分析

针对亭南煤矿在402工作面回采前利用普通钻机施工卸压钻孔过程中存在钻孔施工成本高、施工周期长、钻孔偏斜造成该区域抽采钻孔漏风、抽采负压减小、同时多道工序施工之间相互干扰影响巷道掘进效率等问题,通过数值模拟,利用定向钻机采用φ120 mm的定向长钻孔抽采工作面回采区域内瓦斯,采用φ150 mm的定向长钻孔对工作面回采巷道迎头和巷帮进行大直径钻孔卸压,对比分析了定向长钻孔超前迎头500 m与卸压孔超前迎头30 m施工后,超前迎头应力峰值位置、应力集中区分布范围、应力降低区分布范围、塑性区分布范围等的分布特征。结果表明:定向长钻孔卸压后的应力峰值基本分布于距巷帮2.5 m左右,且高应力集中区主要分布在距巷帮2~5 m范围,在此范围内补打定向长钻孔卸压后,应力峰值向煤体深部转移,应力集中范围减小,卸压范围增大,具有更好的卸压效果。

下保护层开采的卸压防冲保护效果分析

为研究下保护层开采覆岩移动特征和运动剧烈程度对上方被保护层的卸压效果的影响,针对双鸭山东保卫煤矿急倾斜煤层坚硬顶板地质与开采条件,实施41煤层保护层卸压工程,对上覆36煤层形成卸压防冲保护效果,并对36煤层-570右面被卸压保护原理进行理论分析、对保护效果进行现场实施对比分析。结果表明:41煤层开采后顶板破坏高度为8.4 m,垮落直接顶填满采空区所需厚度为8.25 m,36煤层巷道处于41煤层的有效保护区域内;从微震动力方面来看,试验段巷道区域微震事件大量集中于10 kJ以下,统计次数为178,占比95.19%,能量日释放累积量均值为113 k J,总体动力释能显现较和缓;从电磁辐射特征来看,电磁辐射强度值在200~500 mV,且强度值均在临界值之下;从应力在线来看,应力值约5 MPa,距离4.9 MPa和5.27 MPa的初始值较近。下保护层防冲开采措施能够达到东保卫矿36煤层安全开采的目的,研究成果为矿区煤层区域化防冲措施选择提供了工程数据基础。

覆岩高位整层爆破卸压“人造预裂层”源头防治冲击地压技术体系及应用

主动卸压防冲是落实强化煤矿冲击地压源头治理的重要措施。现行的主动卸压防控方式,或采用回采工作面平巷布孔卸压,或采用井下原位水力压裂技术,具有卸压保护范围有限、卸压施工进度制约等不足;或采用地面水力压裂防冲系统,具有卸压范围广时效长等优点,也需要解决前期投入等。因此,秉持源头防治、防患未然、经济高效的一体化的防冲卸压创新战略思想,研究一种实践易行、效果显著、可全面推广的新型区域卸压源头防冲技术体系势在必行。提出了覆岩高位超前整层爆破卸压技术体系,针对可产生动载荷的较高位关键层,创新高位岩巷、高位钻场、爆破钻孔布置,将高位坚硬岩层超前、整体、均匀爆破预裂,从而形成“人造预裂层”。该方法突破了一般的长钻孔距离限制,使得岩层爆破的卸压高度、卸压范围、卸压效果均大幅提高,可形成覆盖整个工作面区域甚至多个工作面的超前工作面开采的高位“人造预裂层”。高位爆破“人造预裂层”首先使得该高位坚硬岩层的来压步距和来压强度大幅减弱,其次也缓冲减弱了其上硬岩层向下传递的矿山压力,最后还可降低其下方硬岩层的来压步距。在陕西长武亭南煤业3409工作面首次进行了覆岩高位整层爆破卸压“人造预裂层”技术试验后,现场实测效果表明采用该方法较之常规爆破卸压区域,支架的平均来压强度、来压步距、来压持续距离和压力报警频次均大幅减少;巷道深孔和浅孔应力也均减少;微震事件总能量、大能量微震事件大幅度减少,且密集程度显著降低,工作面中段的微震事件尤为稀疏;地音高能事件、震源CT获得的冲击风险区域也有减少,各种实测手段均验证了高位爆破人造预裂层卸压防冲技术的优越性。

深部单一严重突出煤层煤巷掘进卸压防突技术

为消除深部单一严重突出煤层煤巷掘进的突出危险,理论分析了深部煤巷突出的复合能量及力学特点,提出了预掘底板岩巷卸压防突技术;结合丰城矿区实际,采用数值模拟方法确定了预掘底板卸压岩巷布置在待掘煤巷正下方8~12 m处。实践表明：预掘底板岩巷卸压防突效果显著,围岩最大位移为4.1 cm,围岩出现分区破裂现象,破裂区一般为4个;每米钻孔瓦斯初始流量、煤层透气性系数可达原始煤层的14.39、55.70倍,瓦斯抽采浓度提高近5倍,单孔抽采量提高近10倍;煤巷效检指标无超标现象,煤巷掘进速度由40 m/月提高到100 m/月,实现了煤巷安全快速掘进,对类似条件矿井具有重要借鉴意义。

近水平层滑构造高侧压系数对防突卸压角的影响研究

为确定近水平层滑构造高侧压系数对上保护层开采保护范围的影响,以韩城矿区下峪口煤矿为工程背景,分析了不同侧压系数对被保护层垂直应力演化、弹性能分布的影响,理论分析得出保护层开采后在煤层走向上产生高地应力梯度,进而减小防突卸压保护角;采用数值模拟方法得出保护层开采条件下煤层走向防突卸压角随侧压系数增大而减小,工作面倾斜上、下方的防突卸压角基本不受侧压系数影响的规律。该研究可为矿井被保护层工作面布置及瓦斯治理提供符合矿井实际的科学依据,并对相似矿井保护层开采范围的确定具有借鉴意义。

针对防冲卸压的自动钻机优化与应用

针对赵楼矿防冲卸压孔施工要求,进行了ZYWL-4000Y自动钻机的适应性优化研究。在保持主要结构不变的前提下,设计了可装载35根钻杆的钻杆扩容箱。根据50 m遥控要求,基于可扩展中继器开发了无线视频监控系统。通过环隙比计算和实验室试验,选取了Φ153 mm PDC复合片钻头和Φ89 mm铣槽螺旋钻杆的组合,实现了浅钻孔无介质排渣。现场应用表明,优化后的自动钻机能够较好地满足施工防冲卸压孔的现场需求。

厚硬顶板工作面采动影响下巷道群区域防冲卸压技术研究

在特殊地质与开采技术条件影响下,受冲击地压灾害威胁矿井的工作面附近巷道群区域往往处于高应力环境,具有较高的冲击危险性。针对厚硬顶板工作面采动影响条件下巷道群区域防冲卸压问题,以陕西彬长小庄矿业有限公司40309工作面为工程背景,通过分析现场监测获取的工作面回采末期微震、地音、应力数据,可知在工作面回采末期,外围联络巷、硐室及中央大巷等巷道群区域已处于工作面采动影响范围内,受采动影响,冲击危险性持续升高。理论分析认为,40309工作面采动影响下巷道群区域冲击危险性产生的原因是在厚硬顶板条件下,巷道群区域集中动静载荷叠加积聚。针对40309工作面不同巷道区域,提出深孔、超深孔顶板预裂爆破防冲卸压方案,并进行工程实践与效果检验,结果表明:采用防冲卸压方案后,40309工作面及附近巷道群区域微震频次、能量分别降低55%,60%,地音监测危险等级中c级和d级占比下降22.8%,巷道群区域应力集中程度明显降低,冲击危险性显著减小;工作面及附近硐室、联络巷、中央大巷区域巷道无变形及动力显现现象,防冲效果良好。

高压磨料水射流割缝卸压防突技术与应用

从煤与瓦斯突出发生机理角度分析了煤与瓦斯突出和工作面前方卸压区大小之间的关系。阐述了高压磨料射流割缝技术防突原理,并在煤巷掘进工作面进行了实践,结果表明,高压磨料水射流割缝技术能有效消除突出,提高掘进速度。

煤矿地质探水钻孔防喷卸压装置优化改进

基于403运输顺槽探放水施工时,由于积水区水压大,传统卸压装置卸压效果差、故障率高,导致放水过程中受水压作用,钻孔出现涌水现象,严重威胁着巷道探放水施工安全,对此韩家洼煤矿通过技术研究,对原防喷卸压装置进行优化改进,安装了一套新型防喷卸压装置。并通过实际应用效果来看,该装置投入使用后避免了钻孔因水压作用出现塌孔以及涌水的现象,保证了探放水施工安全,取得了显著应用成效。

高地应力煤层卸压防突钻孔施工技术与应用

针对我国煤矿面临的冲击地压灾害,提出高地应力煤层大直径卸压防突钻孔技术。分析高地应力煤层钻孔的卸压防突机理。对比现有煤层钻孔施工技术,选择适合高地应力煤层的空气钻进工艺,确定供风方式,给出风量、风压等参数的计算方法,研制具有辅助排渣功能的高强度大通径宽翼片螺旋钻杆。在高地应力矿区进行了现场试验,对比了井下管路系统压风与移动式空压机压风的排渣效果。形成适合高地应力煤层卸压防突钻孔施工的中风压大通径宽翼片螺旋钻杆空气钻进工艺。

大直径钻孔卸压防突技术的研究及应用

中平能化集团四矿对高突矿区煤层巷道掘进过程中的消突技术进行了研究,对于高瓦斯高应力条件下煤层巷道掘进工作面防突技术,提出相应的治理技术措施,采用大直径钻孔卸压防突技术实施,达到煤层巷道掘进工作面快速掘进的目的。

浅析水力冲煤卸压防突技术在煤矿中的应用

在时代发展之下,我国对于能源的需求得以进一步增强,而煤矿是我国能源中的重要自然性资源。在煤矿的开采过程中,需要进行有效的水力冲煤卸压防突实验,并且对水力充煤防突的原理进行详细的探究,同时需要充分的应用软件,对冲孔及相应钻孔所用的孔径应力方向,以及相应的膨胀变化特点,进行有效的分析与预判,在开采面现场进行水利冲煤之后。相应的单孔冲采时,瓦斯混合流量可达至每分钟142升,并且整体抽采浓度能够达到87%。而水力充煤卸压防控技术在运用过程中,对于高度危险性的每一项施工安全有着极其突出的促进作用,同时能够使钻孔工作量大幅度降低。

北徐楼煤矿3下煤回采工作面冲击地压防治方案

该文针对北徐楼煤矿深井回采工作面存在冲击地压威胁,对冲击地压危险程度进行了分析及危险区域划分,描述了回采期间的监测预报情况,提出了工作面回采期间的卸压防冲措施。

复杂低渗高瓦斯煤层CO_(2)气相压裂强化增透技术研究

山西华晋吉宁煤业有限责任公司(吉宁煤矿)开采的山西组2号煤层为典型的复杂低渗难抽煤层,透气性系数为0.023m^(2)/(MPa2·d),瓦斯含量8~10.52m^(3)/t,存在“多分层,多夹矸,采前难抽,采中涌出大”的特点。为此,在吉宁煤矿2201掘进工作面开展185MPa高压力、大容量的CO_(2)气相压裂强化造缝、增透防突瓦斯治理技术,考察其瓦斯抽采和防突效果。结果表明:(1)CO_(2)气相压裂技术能有效提升裂孔瓦斯抽采效率,瓦斯抽采纯流量最大值为0.193m^(3)/min,平均值为0.138m^(3)/min。(2)与前期条带预抽防突技术措施相比,CO_(2)气相压裂技术实施后,煤层瓦斯抽采纯流量提高了4.6~9.7倍,瓦斯有效抽采时间缩短47天,月掘进速度由原来36m提高至80m,提高了2.22倍,瓦斯抽采成本降低为原来的50%。

某掘进巷道过断层的应力演化规律及预防措施

采用FLAC^(3D)数值模拟的方法,研究某矿2-216工作面掘进通过断层期间应力分布特征,并提出相关的解压减危措施。结果表明,当掘进工作面迎头至断层40 m时,断层附近开始形成应力集中现象,并随着距离断层越近,应力集中现象越明显。针对此结果,基于钻孔预卸压的方法提出应对方案,取得了良好的卸压防冲效果。

葫芦素煤矿临空宽煤柱超高压水力割缝试验研究

为解决葫芦素煤矿21105工作面临空宽煤柱卸压防冲难题,本文提出了超高压水力割缝卸压防冲技术,阐述了割缝卸压防冲原理,确定采用KFSL100-113型水射流履带式煤层割缝装置进行割缝卸压效果考察试验。研究确定了割缝半径1.3m,割缝卸压钻孔间距3m,最优割缝压力85MPa,单刀割缝时间7~10min。开展了临空宽煤柱割缝卸压工业性应用,并采用应力及微震监测手段对割缝区域卸压效果进行了考察。现场考察表明:采用超高压水力割缝措施后,深基点和浅基点应力分别较未采取措施区域降低19.61%、18.77%;水力割缝卸压区域内微震次数虽有所增加,但大能量事件明显减少;割缝钻孔卸压区域内日平均能量较大直径钻孔卸压区域降低45.4%,每日总能量降低44%,每日最大能量降低51%,超高压水力割缝可有效降低煤柱应力集中,减小煤柱冲击危险性。

强冲击危险上山区域开采与防冲技术研究

根据张双楼煤矿9422工作面综合地质条件和实际开采情况,对-1 000西一上山区域冲击危险性进行分析,通过分析优化西翼强冲击相邻上山工作面的防冲技术参数,确定9422工作面防冲卸压综合开采技术方案。

高地应力煤层卸压防突钻孔施工技术与应用

针对我国煤矿面临的冲击地压灾害,提出高地应力煤层大直径卸压防突钻孔技术。分析高地应力煤层钻孔的卸压防突机理。对比现有煤层钻孔施工技术,选择适合高地应力煤层的空气钻进工艺,确定供风方式,给出风量、风压等参数的计算方法,研制具有辅助排渣功能的高强度大通径宽翼片螺旋钻杆。在高地应力矿区进行了现场试验,对比了井下管路系统压风与移动式空压机压风的排渣效果。形成适合高地应力煤层卸压防突钻孔施工的中风压大通径宽翼片螺旋钻杆空气钻进工艺。

煤层厚度变化区域矿震活动规律研究

为更有效地预防采掘期间深部煤层分叉或厚度变化区域冲击矿压的发生,以某矿回采工作面为工程实践背景,基于矿震活动在能量释放与震动频次方面的变化特征及在空间上的分布规律,分析了煤层分叉及煤层厚度变化对冲击矿压的影响。结果表明:在大能量矿震发生前,日震动频次连续处于高位而日释放能量较长时间维持低水平;在煤层厚度变化区域,矿震活动活跃,容易发生大能量矿震。通过对矿震进行"时间-空间"分析,可以确定矿震集中区域和能量积聚时间段,从而可对煤层厚度变化影响区域进行有针对性的卸压防冲工作。