新景公司15317工作面超前水力卸压技术分析研究

本文对新景公司芦南15号煤辅助运输巷750~950 m区段多处出现底板鼓起、浆皮脱落、工字钢梁弯折、锚索破断、矿压显现明显的问题进行了分析,并指出即将回采的15317工作面会对芦南15号煤辅助运输巷动压扰动,因此决定对芦南15号煤辅助运输巷750~950m区段应用水力压裂卸压技术,并提出了相应的水力压裂卸压方案。实践表明,卸压方案实施后,巷道变形量小,不再需要二次整巷,卸压效果良好。

工作面水力卸压防突作用的数值模拟

为进一步摸清水力卸压的防突作用原理,笔者用UDEC软件对张集煤矿7353工作面水力卸压措施进行了数值模拟。先介绍水力卸压技术及模拟工作面概况,后通过确定几何模型及单元划分、边界条件及初始应力场、力学模型、开挖模型、水力卸压后相关参数等环节进行数值模拟和分析,与此同时,通过测定现场水力卸压后的煤体位移并与数值模拟对照,验证数值模拟方法的正确性。从模拟及现场结果看,水力卸压后的煤壁位移量加大,塑性区范围增大,应力集中程度下降,集中应力深移,卸压带加长,降低了工作面前方煤体的弹性潜能,增加了煤层透气系数及煤体颗粒运动的阻力,从而起到预防突出的作用。

水力卸压防止承压散体煤和瓦斯突出机理

从散体煤和瓦斯失控突出条件出发,分析了超前水力卸压防止散体煤和瓦斯突出作用原理,并通过检测水力卸压前后瓦斯涌出量变化、利用电磁辐射技术检测煤体破裂变形以及相关实际资料验证了该机理的正确性.结果表明,实施水力卸压防突措施时电磁辐射强度及脉冲数增大,有利于防止突出,其防突作用原理有3条:1)煤体增裂预释放瓦斯,增加切向应力和散体摩擦阻力,2)增加煤体位移,预降低高压侧径向有效地应力,减少散体突变运动径向应力差,3)注水湿润使散体间及相邻煤岩体黏结,增大了散体摩擦阻力系数.

突出煤层多重水力卸压增透技术的现场试验研究

单一低透气性突出煤层的区域防突问题一直是一个技术难题。本文以大平煤矿为例,通过实施"水力压裂—水力冲孔—孔间压裂—二次冲孔"多重水力卸压增透技术,并经过现场试验检验了该技术的区域防突效果。现场试验结果表明:多重水力卸压增透技术使单一突出煤层的卸压效果更均衡,钻孔初始瓦斯抽采流量是采取单独水力冲孔措施的2.15倍,是不采取卸压措施的28倍;预抽消突达标时间缩短至6个月以内,并消除了单纯采用水力冲孔措施的卸压效果不均衡、存在局部应力集中的现象,区域防突效果明显。

超前水力卸压防突技术在张集煤矿的应用

张集煤矿属煤与瓦斯突出矿井,-700m西三采区7煤有煤与瓦斯突出危险,开采的7353工作面采取密集排放钻孔或煤壁短孔注水防突措施,在措施效果检验指标不超限的情况下,仍发生了12次煤与瓦斯突出事故。该工作面自实施了超前水力卸压防突措施后,杜绝了煤与瓦斯突出事故,实现了高产稳产,取得了较好的经济和社会效益。

王庄煤矿煤层脉动水力卸压增透技术实践

为了增加540胶带运输大巷煤层的透气性、提升本煤层钻孔瓦斯抽采效果,降低煤与瓦斯突出危险性,王庄煤矿提出采用脉动水力卸压技术提高煤层透气性,通过对煤层施加脉动变化信号的水压,实现煤层原有微裂隙的扩展。现场应用表明,周围孔瓦斯抽采浓度变化范围较大,验证了此次注水对钻孔附近煤层瓦斯驱赶作用明显,达到了增大煤层透气性,提高了本煤层钻孔瓦斯抽采效果。

巷道围岩改性-支护-卸压协同控制方案研究

针对雅店煤矿深部高应力地质条件下巷道围岩大变形难题,以雅店煤矿ZF1407工作面为工程背景,分析得出巷道围岩大变形的主要因素为高应力作用、巷道掘进和回采影响。提出巷道围岩改性-支护-卸压协同控制方案,方案采用浅部高强度锚杆索支护、深部压裂卸压及破碎围岩注浆加固协同控制的方法,并进行理论论证和现场设计实践,通过观测方案实施后井下围岩情况与矿压监测情况。监测结果表明,方案实施后巷道变形量减小,工作面来压稳定,锚杆、支架受力情况得到明显改善。巷道围岩改性-支护-卸压协同控制方案可以有效解决雅店煤矿深部复杂困难条件下的巷道支护问题,保证巷道支护安全稳定。

杜儿坪矿68308工作面水力压裂切顶卸压技术应用研究

针对杜儿坪矿68308工作面巷道顶板难垮难落问题,设计研究了水力压裂切顶卸压技术,并重点分析了水力压裂切顶卸压的机理、具体钻孔布置及压裂过程施工步骤,通过对压裂后巷道围岩变形情况进行分析,切顶卸压后经动态监测巷道围岩变形量变小,验证了水力压裂切顶方案的可行性,保证了矿井的安全开采。

综采工作面水力超前卸压防突数值模拟与试验研究

基于张集煤矿7353综采工作面采矿条件,通过数值模拟,分析了采煤工作面水力超前卸压防突效应,提出了利用煤壁位移量指标对其防突效果进行检验的方法,试验确定了水力超前卸压防突关键技术参数.现场试验表明,采取水力超前卸压防突措施可使工作面前方集中应力带深移,卸压带长度增加,工作面煤壁产生挤出位移,卸压带内瓦斯大量涌出,突出危险性显著降低,在保证防突措施超前距条件下实现了安全回采.

基于水力压裂的强动压高应力巷道卸压技术

强动压高应力巷道的留设问题一直是煤矿生产过程中的难题。巷道卸压技术可以有效削弱或转移巷道附近的高应力,从而达到减少巷道变形的目的。和其他卸压技术相比,水力卸压技术有着工程量小、可控性好等诸多优点,逐步得到了广泛应用。文章通过关键层理论简单阐述了水力卸压原理并研究了水力卸压技术在漳村煤矿2502工作面的现场应用效果,研究表明水力预压可以有效改善留巷的受力环境,从而保证综放工作面外围巷道的留巷效果。

综采工作面水力超前卸压防突技术的试验研究

张集煤矿7353工作面采取常规的防突措施后仍发生了12次煤与瓦斯突出,通过采取水力超前卸压防突措施后消除了瓦斯突出,为安全生产创造条件,提高了工作面单产。介绍了水力超前卸压防突原理、技术参数、工艺及应用效果。

千米深井厚层坚硬顶板水力压裂卸压技术研究

针对千米深井工作面坚硬基本顶难垮落的问题,以邢东煤矿2129千米"孤岛"工作面厚层坚硬基本顶为工程背景,探析了其基本顶在深部应力环境和工况条件下难垮落的原因,提出了在深井工作面采用水力压裂切顶卸压的顶板控制技术,并结合工作面实际采动影响得出了水力压裂的设计方案及施工工艺,实现了工作面"卸压-推进"连续配合作业;同时,运用数值模拟及现场矿压实时监测对卸压效果进行了分析与评价。研究发现,在千米深井厚层坚硬顶板的工作面实施水力压裂进行切顶卸压技术效果明显,有效实现了厚层基本顶分层分次逐渐垮落,降低了工作面顶板的周期来压显现强度。现场试验发现,在此环境下出现钻孔施工困难,需采用单孔多次压裂、增加注水量、强力封孔等措施使每个压裂钻孔充分发挥作用。实践证明,采用该技术后,千米深井厚层坚硬顶板难垮落问题得以有效解决。

综采工作面水力超前卸压防突措施的数值分析

以徐州张集煤矿7353综采工作面现场的实测数据为基础,利用ANSYS有限元分析软件,建立了综采工作面超前水力卸压消突的力学模型,模拟了综采工作面注水前后的应力变化和煤壁挤出位移量的变化,验证了水力超前卸压后上覆岩层的应力峰值向工作面煤壁深部移动以及工作面煤壁挤出的理论。

坚硬顶板巷道水力压裂切顶卸压一体化控制技术

鉴于工作面坚硬顶板导致端头悬顶面积大影响回采安全以及邻近工作面巷道矿压显现的问题,马兰矿进行了高效水力压裂切顶卸压技术的研究,分析了坚硬顶板水力压裂切顶卸压控制思路、工艺原理及钻孔布置方式对压裂效果的影响,提出了采用“低位致裂+高位弱化”水力压裂卸压技术,实现坚硬顶板的高效预裂,有效解决了坚硬顶板工作面端头悬顶及邻近工作面巷道强采动应力引起的巷道片帮、底鼓问题。

采煤工作面水力切顶卸压护巷技术应用

为降低采煤工作面对煤层大巷群的动压扰动影响,以余吾矿N1206工作面为例,利用与对应大巷相平行的N1206胶顺辅运巷为施工地点,在工作面末采期间实施了高压水力切顶卸压试验。现场矿压监测结果表明,高压水力切顶技术作为主动卸压手段,可减少坚硬顶板应力传递,有效降低临近煤层大巷群的变形程度,保护大巷安全稳定,同时间接减少巷道维修工程量,延长了巷道服务期。

综放工作面顶板及上覆煤柱水力预裂卸压技术研究

针对白洞煤业煤体及顶板强度高,工作面顶板不易垮落,上覆煤柱出现应力集中,导致下部煤层开采时,产生回采巷道变形、工作面片帮、顶板破碎及冒顶等问题,采用水力预裂的方法,对工作面顶板及上覆煤柱进行预裂,防止工作面初采和回采过程中顶板大面积悬顶,并切断煤柱应力传递通道,缓减上覆煤柱应力集中,保证工作面安全回采。

阳煤寺家庄矿底板岩巷水力造穴卸压增透技术研究

阳煤寺家庄15号煤层结构松软、透气性差、瓦斯突出灾害危险程度高和瓦斯抽采难度大,严重制约了矿井的安全生产。为了更好地保障矿井的安全、高效生产,在阳煤寺家庄北翼辅助运输巷底板岩石巷进行水力冲孔试验。提高突出煤层区域瓦斯治理效率和抽采质量,并消除煤与瓦斯突出危险性,从而实现松软低透高瓦斯突出煤层的安全高效生产。

斜沟矿水力冲孔卸压增透技术研究及其应用

斜沟煤矿煤层透气性系数低,为了更好地抽采煤层瓦斯,以该矿8#煤层18250工作面为研究对象,通过理论计算、数值模拟和现场实验的方法对水力冲孔增透技术进行研究。结果表明:水力冲孔技术在不同的造穴半径下对孔穴周围的应力分布是不一样的。随着水力冲孔造穴半径的增大,周围不断出现应力集中现象,半径增大,轴向应力不断增大,最终应力集中区连在一起,最大水平应力可达1. 53 MPa,卸压半径为5 m.现场试验表明:本煤层进行水力冲孔处理后瓦斯平均抽采浓度较未经水力冲孔处理的瓦斯抽采浓度提高约3. 4倍,抽采纯量提高为10倍。因此,水力冲孔措施可以有效的对该矿煤层进行增透,达到良好的透气性,改善瓦斯抽采效果。

水力压裂切顶卸压技术研究

为解决三交河煤矿10-201回采工作面上、下隅角悬顶面积过大及邻近10-203 2巷掘进期间的支护难题,采用水力压裂切顶卸压技术对10-201 1巷上方顶板进行切顶卸压并工业性试验。结果表明,水力压裂切顶卸压技术能够有效解决回采工作面上、下隅角悬顶面积问题,同时降低邻近采空区掘进工作面的支护强度,提高了矿井资源回收率,为下一步矿井小煤柱开采及沿空掘巷积累经验。

回采工作面水力超前卸压防突技术

针对回采工作面常规防突措施失效的现状,提供了全新的、成套的工作面超前水力卸压防突技术的理论、工艺、方法和效果检验手段。通过水力挤压使煤壁位移,扩展卸压带长度,有效释放瓦斯,消除了工作面煤与瓦斯突出的隐患,取得了显著的经济效益和社会效益。