深部煤矿开采瓦斯综合治理技术的探讨

煤矿行业的发展在近年来非常迅速,作为传统重工 业对我国经济发展起到了极大的促进作用,但是随着该行业的 不断发展,矿井深度不断加深,开采难度也不断加大,这种开 采现状进而严重威胁到开采人员的生命安全,为此,我们针对 矿井深部开采区进行研究,并且综合国内外新技术,创新适宜 矿井深部开采的高水平瓦斯综合治理技术.通过研究表明,对 于开采区设置保护层,对于瓦斯的抽采中最大程度上降低瓦斯 含量,在有效蜂低瓦斯压力的同时提高开采的安全性, 对于煤 层中的空气质量可以利用水力化措施进行改善,同上以上管理 技术,最大程度保证矿井深部开采的安全性.

煤层裂隙粗糙度与瓦斯开采效率耦合数值模型

在CO_(2)驱替增强开采过程中,煤层裂隙行为对封存/采收有显著影响。为了解决多物理场耦合效应下裂隙粗糙度演化对工程效率影响尚不明确的难题,建立了一种创新的跨学科数学模型,提出定量描述煤层裂隙粗糙度的参数,并将其与煤层多场效应下的气体流动控制方程耦合,研究了煤层瓦斯开采过程中的热-流-固耦合效应及裂隙网络特性。结果表明:数学模型与实地数据吻合良好,能够表征煤层裂隙粗糙度;裂隙粗糙度对煤层瓦斯剩余压力及注入CO_(2)气压有显著影响;当粗糙度参数由0.24降至0.18时,煤层瓦斯含量最大降低32.5%,CO_(2)压力最大增加26.7%,煤层瓦斯吸附量最大降低31.7%,CO_(2)吸附量最大升高12.1%。

高温三轴应力下煤中甲烷生成特征及在注热开采瓦斯中应用

煤层注热可以提高瓦斯解吸率和煤层渗透率,是低渗透煤层瓦斯开采的有效方法。为确定该方法实施中合理的注热温度,利用600℃20 MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机,模拟研究了处于500 m原岩应力状态下,大尺寸无烟煤、气煤(Φ200 mm×L400 mm)在20~600℃的热解产气及甲烷生成特征。无烟煤和气煤热解产气量均呈现明显的阶段性。无烟煤在200℃之前无气体析出,400~450℃和550~600℃为产气量峰值段,其余温度产气量较少;气煤在130℃开始有气体析出,250~300,450~500,550~600℃这3个温度段内热解产气量较大,是产气的峰值温度段。2种煤样在温度低于300~350℃热解产气速率较低,高于该温度后,产气速率迅速增大。煤阶是影响二者产气特征差异性的主要原因。低于200~250℃时,热解气体中的甲烷主要来源于原始煤体中吸附态甲烷,350℃后析出的甲烷主要来源于煤体本身的解聚和分解。结合试验煤种渗透率和热变形随温度变化特征,确定低渗透煤层注热开采瓦斯合理的注热温度为250~300℃。

保护层开采及瓦斯分源抽放技术研究应用

保护层开采及瓦斯分源抽放技术是一种新型的卸压抽放瓦斯技术,保护层开采后被保护层由低透气性煤层变为高透气性煤层,由较难抽放煤层变为容易抽放煤层,瓦斯压力、瓦斯含量变化大幅度降低。再通过瓦斯分源抽放技术的实施,消除了煤与瓦斯突出危险性,增加了回采速度,提升生产效率,该项技术值得推广和应用。

高瓦斯矿井工作面煤与瓦斯协调开采实践

为了解决五虎山煤矿010908工作面煤与瓦斯协调开采难题,通过理论分析,研究了下行通风的优越性,指出了下行通风措施减小工作面漏风量、解决上隅角瓦斯超限和降低工作面粉尘浓度的内在机理;下行通风技术对于解决瓦斯超限具有较大优势,010908工作面抽采达标瓦斯含量大,采用下行通风技术解决了回采期间可能出现的瓦斯超限事故难题;通过限制产量,采用下行通风系统,协调采前预抽及回采期间的瓦斯抽采,加强监测监控和通风瓦斯管理等相关措施,兼顾了煤炭资源回采与瓦斯合理利用,解决了采掘接续紧张难题。

乌东煤矿急倾斜特厚煤层瓦斯卸压开采技术研究

针对乌东煤矿急倾斜特厚煤层复杂条件,采用数值模拟、现场开采试验和监测等方法,开展了急倾斜特厚煤层瓦斯共采可行性研究。通过上层开采卸压下层煤层,便于下层通过巷道抽采瓦斯,分析了上层开采对下层煤层的应力和瓦斯等气体运移规律的影响,设计了现场瓦斯治理技术方案和管理措施,同时进行了效果分析。

深部高瓦斯煤层群煤与瓦斯协调开采技术

为了解决深部高瓦斯煤层群条件下的煤与瓦斯协调开采问题,在新集矿区实施了多种治理方法。主要的技术措施有保护层开采、瓦斯综合抽采、优化采掘部署等。结果表明:现场治理效果显著,消除了瓦斯超限,缓解了生产衔接紧张问题,初步实现了深部高瓦斯煤层群条件下的煤与瓦斯协调开采。

高瓦斯矿井工作面煤与瓦斯协调开采实践

为了解决五虎山煤矿010908工作面在抽采达标瓦斯含量较高的前提下实现煤与瓦斯协调开采难题,通过对上行通风和下行通风的对比分析,总结了下行通风的优越性,使工作面的瓦斯得到有效排除,为相似矿井工作面开采提供了可行的方法。

低瓦斯开采在突出矿井的应用与实践

各类煤矿安全事故中,煤与瓦斯突出事故的危害性最为严重,有效解决煤与瓦斯突出问题,是制约煤与瓦斯突出矿井实现安全生产的关键。随着矿井采深的逐步增加,煤与瓦斯突出的危险性逐步增大,国家2009年颁布实施《防治煤与瓦斯突出规定》后,实施区域瓦斯治理成为煤层消突的必经之途,预抽煤层瓦斯实现区域消突,为首选措施。鹤煤五矿3301炮放工作面就是按照《防治煤与瓦斯突出规定》要求,对采面实施区域预抽消突,实现消突达标、高效回采的典型案例。

新型增透技术在致密煤层瓦斯开采中的应用研究

我国地下煤矿部分煤层密实度较高、透气性系数低,因此采用常规瓦斯抽采工艺在低透气煤层中抽采效果较差。为有效提升低透气煤层的透气性,本文依托山西某煤矿瓦斯预抽工程,提出了一种新型致密煤层复合增透技术,并基于现场试验验证了复合增透技术在致密低透煤层瓦斯开采中的可行性与高效性,有效提高了钻孔的瓦斯抽采效率,研究成果为我国煤矿致密煤层瓦斯开采提供了一定的借鉴作用。

浅析云南富煤二矿瓦斯分布规律及其对煤层开采的影响

富煤二矿为高瓦斯矿井,其原因有两个方面:其一,由于该区煤系及上覆地层泥岩类渗透性差,封闭条件好,各煤层均属烟煤,瓦斯生成条件好。其二,矿床围岩富水性弱,地下水活动缓慢,有利于瓦斯赋存。在矿井建设和生产时,该矿区的主采煤层有产生瓦斯、煤突出的危险。应在设计和开采时加以重视。

深井无煤柱煤与瓦斯共采的技术挑战与对策

深井留巷钻孔法煤与瓦斯共采中留巷围岩变形大,留巷钻孔易破坏、抽采效果差。结合淮南矿区煤与瓦斯共采实践,通过力学分析构建了钻孔在采动作用下的破坏模型,对各参数的影响规律进行了分析,通过套管-水泥环-围岩三维数值模拟计算,探讨了水泥环与围岩性质对钻孔稳定性的影响,得出:采动应力集中易导致钻孔发生挤压型失稳,而岩层层间滑移易导致钻孔发生剪切型失稳,采用厚壁套管、柔性充填、危险层位扩孔让压等措施可以有效提高钻孔稳定性。进而提出了深井超前留巷强化钻孔与高位回风巷强化钻孔的瓦斯抽采技术,并在朱集矿1111(1)工作面与1112(1)工作面进行了试验。试验结果表明:强化钻孔的抽采效果及钻孔稳定性显著优于普通抽采钻孔,单孔最大瓦斯抽采流量达8.1 m3/min,有效抽采距离达150 m以上,实现了深井无煤柱煤与瓦斯的高效共采。

高瓦斯综采面顶板覆岩卸压抽放瓦斯试验研究

针对我国高瓦斯低透气性煤层瓦斯预抽效果差的特点,在分析煤炭回采过程中顶板覆岩卸压移动规律基础上,提出了利用采动煤层顶板覆岩卸压裂隙发育特征,实施覆岩卸压区走向长钻孔抽放瓦斯。实践证明,顶板走向长钻孔覆岩卸压瓦斯抽放是解决低透气煤层瓦斯抽放率低的有效方法,回采面的瓦斯抽放率在20％以上;分析了顶板覆岩结构及关键层层位对覆岩移动规律的影响,给出了顶板走向长钻孔卸压抽放的合理布置区域。

淮南矿区高瓦斯煤层群深井开拓实践

淮南矿区近年来采取分区开拓、分区通风、分水平开拓、分水平通风开拓方式,使建井工期、达产工期大为缩短,安全生产状况大为改观,取得了经济效益和安全效益双丰收,为复杂地质条件高瓦斯煤层群深井开采提供了必要的技术储备和借鉴经验。

高瓦斯易燃煤层综放工作面设备回撤期间自然发火防治技术

介绍了复杂地质构造、高瓦斯、易燃煤层条件下综采放顶煤工作面设备回撤期间的自然发火防治技术实践及效果。

低透气性煤层水射流瓦斯增透关键技术研究

低透气性煤层瓦斯抽采问题一直是中国煤炭企业在安全生产中的一个重要课题。基于流体连续介质理论,联立连续性方程、Euler方程、能量方程及张量总和表达式建立水射流冲击煤体的控制方程,给出射流压力与射流流速及流量的关系式,确定射流压力与射流流速及流量之间呈正相关趋势。通过ANSYS/LS-DYNA模拟研究水射流压力与切割半径间的关系,结果表明射流压力越大,切割深度越远,但切割压力越大,伴随而来的峰值应力不稳定现象越剧烈;冲击水压为60 MPa时,冲击深度趋于平缓峰值,冲击效率较高。采用实验室实验方法确定水射流喷口半径,初步检验水射流对低渗透煤体的切割效果良好。工业性试验结果表明水射流增加了煤体贯通裂隙,扩大了瓦斯的渗出范围,瓦斯抽采效率明显提升。

煤矿瓦斯治理“先抽后采”的应用实践

由于我国煤炭资源赋存原因,煤矿开采技术发展极不平衡,机械化水平、作业环境、劳动强度和安全保障条件存在很大差异;煤炭资源安全条件不好,瓦斯、水、火、顶板等灾害严重威胁安全生产。我国煤矿事故多发、人员伤亡大,职业危害严重的状况尚未得到根本好转,经常发生瓦斯、水害等重大事故。本文主要阐述煤矿瓦斯"先抽后采"的意义和目的,"先抽后采"的瓦斯治理效果及应用实践。

煤层气开采与控制技术的进展

阐述煤层气基本组分和特点,储藏结构和特征,当前主流的煤层气开采技术,探讨煤层气开采过程中产生的各类环境影响,展望我国煤层气开采的发展方向和优化措施。

综放工作面瓦斯抽采综合治理技术

近些年以来,由于矿井开发程度不断增强、开采深度持续增加,我国煤矿生产过程中多次发生瓦斯事故,严重威胁着工人的生命安全,极大阻碍了煤矿企业的健康发展。此外,矿井煤层中瓦斯的抽放及燃煤锅炉等引发的烟尘污染对大气环境的破坏也相当严重。本文依据分源治理理论,详细阐述了顺层钻孔超前预抽、高位走向钻孔抽采、上隅角瓦斯抽采以及采空区埋管抽采等技术并对以上各项手段的治理效果进行了逐一分析,为有效解决综放工作面瓦斯抽采过程中存在的治理难度大、管理困难等一系列问题提供了一套具有较强针对性的措施方针,力求加快资源节约型和环境友好型现代化能源产业的建设工作。

Quick determination of gas pressure before uncovering coal in cross-cuts and shafts

The determination of gas pressure before uncovering coal in cross-cuts and in shafts is one of the important steps in pre- dicting coal and gas outbursts. However, the time spent for testing gas pressure is, at present, very long, seriously affecting the ap- plication of outburst prediction techniques in opening coal seams in cross-cuts and shafts. In order to reduce the time needed in gas pressure tests and to improve the accuracy of tests, we analyzed the process of gas pressure tests and examined the effect of the length of boreholes in coal seams in tests. The result shows that 1) the shorter the borehole, the easier the real pressure value of gas can be obtained and 2) the main factors affecting the time spent in gas pressure tests are the length of the borehole in coal seams, the gas emission time after the borehole has been formed and the quality of the borehole-sealing. The longer the length of the bore- hole, the longer the gas emission time and the larger the pressure-relief circle formed around the borehole, the longer the time needed for pressure tests. By controlling the length of the borehole in a test case in the Huainan mining area, and adopting a quick sealing technique using a sticky liquid method, the sealing quality was clearly improved and the gas emission time as well as the amount of gas discharged greatly decreased. Before the method described, the time required for the gas pressure to increase during the pressure test process, was more than 10 days. With our new method the required time is only 5 hours. In addition, the accuracy of the gas pressure test is greatly improved.