平山煤矿回采工作面采空区侧煤体卸压范围考察效果及研究

为了明确平山煤矿采空区侧向煤体的应力与瓦斯分布情况,准确预测沿空掘巷中是否存在煤与瓦斯突出的危险性,研究了31016工作面采空区侧向煤体的间接应力分布规律与瓦斯分布规律。结果表明,测试距离采空区边缘26 m范围内的煤体时,实测的钻孔排粉量、钻屑解吸指标等呈逐渐增加趋势;距离采空区边缘29 m时,钻孔排粉量与钻屑解吸指标急剧增加,呈现出应力集中的特点。综合多项测试结果,得出采空区有效卸压区域为距离采空区26 m范围。

卸压钻孔对巷道煤体卸压效应的数值分析及应用

为研究卸压钻孔对巷道煤体卸压效应的作用,通过FLAC^(2D)数值模拟软件,分别模拟不同埋深条件下钻孔直径以及钻孔间距对钻孔卸压效果的影响。研究结果表明:1在实施钻孔卸压之后,钻孔左右两侧应力集中,钻孔上下两侧形成应力降低区;同时,钻孔孔径越大,钻孔卸压效果越好;钻孔间距越小,卸压效果越好;2相同钻孔孔径进行卸压,钻孔间距较小时卸压带高度和煤层埋深基本成正比例关系,随着钻孔间距的增大,卸压带高度基本不随埋深的变大而变化;3相同的钻孔参数进行钻孔卸压,煤层埋深越大卸压效果越好,同时为了更好地防治冲击矿压,不同的埋深的煤层应选择合理的钻孔参数。将模拟分析结果应用到徐庄煤矿7192工作面,起到了很好的卸压效果。

深埋藏高应力顺层水力冲孔煤体卸压规律及应用

为解决煤矿深部开采工作面煤与瓦斯突出危险性高的问题,以首山一矿12090工作面为工程背景,采用数值模拟方法分析了深埋藏高应力环境下采煤工作面顺层水力冲孔后的煤体变形和应力变化规律,得出结论:水力冲孔孔洞周围煤体朝向孔洞变形,有利于煤体内的裂隙发育和导通,进而提高煤体渗透率;冲孔区域煤体的水平应力有效降低,各冲孔孔洞形成的卸压区域相互连通,形成卸压条带,有利于瓦斯运移与抽采。依据数值模拟结果并结合实际工程,确定了首山一矿12090工作面水力冲孔工程方案:上帮钻孔角度为5~6°,下帮钻孔角度为-5~-4°;钻孔间距为4 m,每个冲孔孔洞长度为1 m,每个钻孔的冲孔孔洞间距为7 m,距巷帮30 m范围内不进行冲孔作业;冲孔水压为5~6 MPa,流量为120~160 L/min。实践表明:采用该方案后,每月成孔数达40个,成孔率达80%;冲孔钻孔瓦斯抽采浓度高、衰减慢,抽采50 d后冲孔钻孔内瓦斯体积分数为40%~60%,为普通钻孔的2~3倍,抽采120 d后冲孔钻孔内瓦斯体积分数仍有20%,水力冲孔有效提高了瓦斯抽采效果,降低了煤层瓦斯含量;回风流平均瓦斯体积分数降至0.5%以下;工作面平均日进尺由2.4 m增加至3.2 m,提高了生产率。

煤体卸压爆破技术在冲击地压区的应用

介绍了以钻屑法预测冲击危险程度的方法为基础,对煤体进行卸压爆破达到防治冲击地压目的而进行的研究和应用。煤体卸压爆破具有解除和预防冲击地压的双重功能,效果明显,简单易行,可作为防治冲击地压的主要手段。该方法与顶板动态仪、低音、钻屑法、电磁辐射法等预测冲击危险程度技术相配合,效果更佳,可供同类矿井借鉴。

回采工作面采空区侧煤体卸压范围技术研究与应用

山西保利平山煤业主采的3煤层,具有煤与瓦斯突出危险性,尚不明确该条件下采空区侧向煤体的应力与瓦斯分布,无法准确预测沿空掘巷中是否存在煤与瓦斯突出的危险性。本项目测试了31016工作面采空区侧向煤体的间接应力分布规律与瓦斯分布规律——距离采空区边缘26m范围内的煤体,实测的钻孔排粉量、钻屑解吸指标等呈逐渐增加趋势;距离采空区边缘29m时,钻孔排粉量与钻屑解吸指标急剧增加,钻孔施工过程也出现卡钻现象,呈现出应力集中的特点。综合钻孔排粉量、瓦斯含量、钻屑解吸指标等参数的测试结果,得出距离采空区边缘26m内的煤体瓦斯得到了较为充分排放,排放瓦斯效果满足抽采达标要求,采空区有效卸压区域为距离采空区26m范围。

丰阳煤矿沿空掘巷煤帮瓦斯卸压范围研究

沿空掘巷技术可以提高煤炭资源利用率,降低巷道维修成本,减少掘进工作面局部防突工程量,促进矿井安全生产。为保证矿井煤与瓦斯突出防治做到科学合理,以丰阳煤矿11104回风巷煤层为研究对象,探讨了非稳定流场内掘进巷道煤壁内煤体瓦斯含量的变化趋势,计算了卸压带宽度。研究结果表明,经过排放瓦斯后的瓦斯含量降低区宽度可以用巷道宽度的3~4倍进行估算,11104回风巷沿空条带煤柱卸压带宽度至少13~16 m;沿空条带煤体有效卸压范围只包括破裂区和大部分塑性区,计算出丰阳煤矿11104回风巷沿空条带煤体的理论卸压宽度达20 m;确定11104回风巷沿空掘巷条带煤体有效卸压宽度达30 m, 11104回风巷下帮20 m范围内已消除煤与瓦斯突出危险性。

卸压煤体缓冲吸能效应模拟分析

为了研究卸压煤体对冲击能量的缓冲吸能效应,利用颗粒流软件建立了巷道围岩局部模型,分析了完整煤体与卸压煤体对冲击能量的缓冲吸能效果,不同损伤度和破碎深度卸压煤体的缓冲吸能效果,不同损伤度和破碎深度条件下支护体受力变化。结果表明:与完整煤体相比,损伤度40%卸压煤体对冲击能量的消耗是完整煤体的2倍,卸压煤体吸能效果远高于完整煤体;随着卸压煤体损伤度或破碎深度增加,静载作用下支护体受力递增,但冲击作用下支护体受力递减,强卸压煤体对冲击能量的缓冲效果更明显,但静载下支护强度相应增加;当卸压煤体的损伤度在40%,破碎深度为3 m时,卸压煤体能达到较为理想缓冲吸能效果。

坚硬厚顶板煤柱型冲击地压防治技术研究

为了对坚硬厚顶板这种特定地质条件下的冲击地压防治技术进一步细化研究,分析了宽沟煤矿I010203工作面开采过程中上覆坚硬厚顶板冲击地压过程,提出了相应的防冲技术措施,并基于工作面卸压防冲前后微震事件时空变化规律对防治技术进行了效果检验,研究结果表明:B;煤层开采后上覆坚硬厚顶板易在I010203工作面采空区及相邻I010201采空区之间的煤柱区域产生悬顶,不但会造成煤体静载应力集中,而且造成能量积聚,从而产生大量动载,悬顶长度过长时会发生垮落、破断等强动载扰动,当动载荷和静载荷叠加超过临界值时便会造成冲击显现,煤柱集中静载和坚硬顶板破断动载是冲击地压主控因素。根据上述冲击地压分析结果,设计了顶板断顶预裂和煤体超前爆破两种卸压技术措施,并选取卸压前后稳定生产期间的微震事件进行卸压效果对比分析,卸压后微震日总能量和日总频次明显降低,10^(3)~10^(4)J以上微震事件明显减少且微震的空间分布较为分散,顶板附近微震事件明显减少,说明采取的卸压措施效果明显,可有效降低冲击危险性。

张双楼煤矿深部孤岛工作面掘进期间冲击地压防治技术

介绍了张双楼煤矿通过采取超前预控、煤体大直径钻孔预卸压、煤体卸压爆破等施工卸压措施,控制了7121深部孤岛工作面掘进期间巷道冲击地压的发生,保证了工作面的安全掘进。

深井巷帮煤体冲击机理及水射流卸压技术应用

为解决深井巷道强矿压显现频发问题,对深井条件两类典型巷道冲击巷帮煤体破坏机理进行了分析,采用数值模拟方法研究了水射流卸压技术对巷帮煤体应力集中区二次分布影响,提出了基于"强弱强"三重防冲结构的水射流卸压防冲方法。研究表明:水射流卸压段形成的弹塑性"弱结构"区使煤体中高应力单峰值区应力二次分布形成低应力双峰值区;随水射流卸压段长度的递增,低应力内峰值区向煤体深部转移,且内峰值逐渐减小趋于原岩应力。现场水射流卸压区的电磁辐射值、钻屑量和矿震事件定位结果表明该技术有较好的应用效果。

张双楼煤矿应力集中区冲击地压灾害防控实践

目前的爆破卸压防治措施仅针对煤层顶板,对顶板-煤体-底板三协同爆破卸压治理研究较少,特别对坚硬厚层砂岩顶板覆层区域的冲击灾害防治研究更少。针对上述问题,以江苏徐矿能源股份有限公司张双楼煤矿74101工作面为工程背景,从开采布局、煤岩冲击倾向性、砂岩覆层区应力集中程度方面分析了其冲击灾害诱发因素,揭示了煤岩体突然失稳破坏诱发冲击灾害的原因,认为顶板砂岩覆层异常、断层地质构造、底板坚硬细砂岩等地质条件造成局部高应力集中是诱发冲击灾害的主要原因。采用矿震震动波CT反演技术精准探测得到74101工作面强冲击危险区:运输巷侧沿巷道75 m,延伸工作面60 m椭圆形区域;轨道巷侧沿巷道60 m,延伸工作面80 m椭圆形区域。针对划分的高应力集中区,提出了精准的“顶板-煤体-底板”一体化爆破卸压技术,对74101工作面冲击危险区域进行卸压防冲,并采用微震监测手段及现场观测对卸压防冲效果进行评价。结果表明:爆破卸压后,74101工作面厚硬砂岩覆层区矿震日累计能量由1.57×104 J降低至104 J以下,震动频次降低50%,矿震活动呈现低能量、低频次的特征,冲击危险性显著降低,验证了一体化爆破卸压技术适用于张双楼煤矿厚硬砂岩覆层区冲击动力灾害防治。

阳煤新景矿水力冲孔造穴增透技术考察研究

阳泉矿区3号煤层为高瓦斯、低透气性煤层,高突问题严重困扰着矿井的安全生产。在新景矿3216辅助进风底抽巷进行水力冲孔试验,试验表明:采用水力冲孔造穴后钻孔附近煤体的应力下降,周围煤体充分卸压,瓦斯抽采浓度明显增大。

硬煤层深孔孔径对松动爆破技术影响应用研究

针对黑龙江龙煤集团双鸭山东荣二矿硬质煤层内工作面回采压力大,瓦斯含量高,开采困难等问题,通过分析研究深孔松动爆破在硬质煤层中的工作机理,不同爆破孔径产生爆破效果,研究煤体破坏单元的范围和受爆破作用的抽放影响区域,最终确定最佳爆破孔径。实践证明,采用最佳孔径深孔松动爆破有利于降低煤层硬度,增透卸压,提高机械切割效率,有效解决了东荣二矿硬质煤层开采问题,同时防止煤与瓦斯突出,达到瓦斯综合治理的效果。

深孔预裂爆破增透技术在“三软”煤层中的应用与实践

为了解决"三软"难抽煤层消突和瓦斯治理问题,文章以代表性的埋藏深、赋存不稳定,瓦斯含量大,煤坚固性系数低等具有构造煤特点的采煤工作面作为试验区,引进深孔预裂爆破增透技术进行试验,阐述了增透技术的工作原理、试验方法,对效果进行分析、论证,并介绍了相关联高压注水技术与增透技术的混合应用,达到瓦斯综合治理的效果。

超前高应力区煤层注水应力突降机理研究

某矿在超前煤体应力预警区域进行煤体注水卸压过程中出现了煤体应力突降现象,为了更好地实施煤体注水卸压工艺,对比分析了不同应力环境下煤体注水效果产生差异性的原因,得出了高应力环境下煤体注水应力突降的机理。结果表明,来压末期,随着煤体应力的降低,煤体内的孔隙、裂隙得到恢复;向高压力煤体注水浸润、软化了刚性煤体,使其向塑性转变,在高应力的作用下,已经塑性化的煤体产生突然的大变形,释放能量并向深部煤体转移应力,出现应力突降现象。通过微震监测数据和支架阻力数据确定了周期来压的起始时间及注水煤体释放能量、转移应力的瞬间小能量震动事件,证实了超前高应力区煤层注水应力突降机理。研究成果在煤体外部力学环境方面为分析煤体注水卸压效果提供了一定的基础。

煤与瓦斯突出能量预测模型及其在平煤矿区的应用

为实现矿区突出能量的预测,从突出腔体周围卸压煤体出发,引入煤体当量半径,理论推导了突出能量预测模型,以平煤矿区为例对其部分矿井突出能量进行了预测,揭示矿区突出能量分布特征,并利用矿区突出点分布及突出强度对预测结果进行了验证.结果表明:平煤矿区突出腔体周围卸压煤体当量半径与抛出煤体当量半径之间呈现出较好的幂指数关系,即R=1.8886r^(0.935 1);单位体积煤体突出能量来源中,弹性能为瓦斯膨胀能的1.0~6.5倍,占总能量的52%~87%,为突出的主要能源;地应力为突出能量预测的关键指标,为控制突出发生的主要因素;矿区突出能量与埋深呈现出较好的正线性相关关系;矿区东南部五矿突出能量较低,西北部八矿、十矿、十二矿突出能量较高.预测结果与矿区实际情况是一致的,证明了预测模型的可行性.