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.

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。

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。

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。

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。

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.

水力预裂在顶板控制与瓦斯治理方面的融合应用

双柳煤矿煤层开采后上隅角大面积悬顶,且随工作面推进短期内不能及时垮落,造成采空区瓦斯积聚,在23(4)11回采工作面运巷端头顶板处施工水力预裂超前切顶孔,实现顶板及时跨落,并对预裂钻孔进行二次利用,通过封孔接入工作面高负压系统进行上隅角瓦斯抽采,瓦斯浓度平均下降0.16%,治理效果明显,实现了瓦斯与顶板共治。