王庄煤矿煤层裂隙识别及钻孔优化设计

为更高效、精确判识煤层裂隙优势方位,促进瓦斯抽采效果,以王庄煤矿91-105工作面为试验对象,运用地质构造应力理论和Matlab软件并基于三维裂隙张量理论,对煤层裂隙渗透优势方位进行定量分析及主渗方向判定。结果表明,王庄煤矿91-105工作面煤层裂隙的走向主要为NEE和NW,工作面倾向裂隙的优势方位主要是134°、193°和241°;理论计算工作面4个地质单元的主渗方向依次为343.75°、62.14°、283.84°、40.84°,渗透张量分别为0.2386×10^(-7)、0.3503×10^(-7)、0.1226×10^(-7)、0.1687×10^(-7)μm^(2);依据判识优势方向对工作面钻孔优化角度后,单个钻孔抽采纯量提高了2.96倍,有效提高钻孔抽采流量及浓度。试验结果为煤层抽采钻孔渗透率优势方位确定提供了一种钻孔优化设计方案。

上保护层开采卸压时空效应及被保护层抽采钻孔优化研究

采用理论、数值模拟综合方法,研究了中远距离上保护层开采底板应力场演化、分布规律,发现上保护层长壁式开采采空区底部煤岩层倾斜方向呈凹形、走向平面呈"O"形的卸压球壳,卸压角在其切眼或终采线附近隅角处最小,底部被保护范围煤层的中部卸压效果比两侧的卸压效果佳,即被保护范围煤层倾斜中部的抽采半径比两侧的抽采半径要大;在走向上被保护层卸压滞后保护层采煤工作面一定距离,可以此研究成果指导被保护层钻孔瓦斯抽采工作。

矿井末采期工作面高位钻孔优化技术研究

为了降低矿井末采期'U'型通风工作面上隅角瓦斯浓度,提高回采工作面的抽采效率,以矿井15#煤层1306末采阶段工作面的高位钻孔为研究对象,理论计算了影响高位钻孔抽采的关键工艺参数,分别从高位钻孔的有效长度及其利用率、钻场合理间距和数量等方面对高位钻孔的工艺参数进行分析计算;利用COMSOL软件数值模拟了抽采时间和抽采负压对高位钻孔抽采效果的影响,最终对高位钻孔参数进行了优化。现场实践表明,末采阶段XV1306回采工作面高位钻孔和钻场经过优化后,U型通风采煤工作面的瓦斯抽采效率和能力得到提高,上隅角的瓦斯浓度有所降低,现场瓦斯治理效果显著,从而保障了工作面的安全高效回采。

煤层顶板承压含水层涌水模式与疏放水钻孔优化设计

针对煤层顶板承压含水层涌水模式不清的问题,从煤层回采过程中顶板含水层涌水的时空变化特征入手,提出顶板含水层涌水量由静态储存量和动态补给量构成,认为静态储存量主要受来压步距、顶板垮落和导水裂隙(合称冒裂)影响区含水层厚度、含水层给水度控制,动态补给量主要受冒裂影响区外围含水层厚度、渗透性流场中水力梯度和过水断面面积控制;根据导水裂隙波及含水层情况,将顶板含水层涌水模式划分为井底进水的触及井涌水、井壁及井底进水的非完整井涌水和井壁进水的完整井涌水3种模式,并基于地下水渗流理论给出不同涌水模式下动态补给水量计算公式;针对以往疏放水钻孔数量多及疏放水量大的问题,以实现工作面顶板含水层静态储存量疏放后动态补给量可控为目的,提出冒裂区高度控制钻孔深度、单孔水位影响半径控制钻孔布置间距、钻孔疏放水量稳定时间控制超前疏放时间的疏放水钻孔优化设计理念,对疏放水及疏放钻孔布置进行优化,形成系统的顶板含水层水疏放体系。研究结果丰富了煤层顶板含水层涌水量计算和控制方法,对顶板水害防控具有实际的指导意义。

多煤层水力压裂瓦斯抽采钻孔优化研究

为了对水力压裂后的煤层更加经济有效的抽采瓦斯,以红阳二矿1205运输顺槽多煤层水力压裂后抽采钻孔布置为研究对象,设计了4种钻孔布置方案,对比分析了不同钻孔布置的瓦斯抽采效果。结果表明:水力压裂后距抽采孔越远的抽采钻孔的瓦斯抽采量越低,且单位面积煤层瓦斯抽采量随时间衰减;等效半径为5.5 m时,瓦斯预抽量约为4.24 m^3/t,此时剩余瓦斯含量为8 m^3/t,满足抽采要求。为了保证抽采效果和节约成本,该矿适宜选择的布孔方式为6 m×6 m。

综采工作面高位裂隙瓦斯抽采钻孔优化设计

为了改变目前黄陵二号煤矿207工作面高位裂隙瓦斯抽采现状,提高钻孔抽采效率。在掌握顶底板及本煤层瓦斯赋存情况下,得出207工作面瓦斯富集区分布的基础上,首先通过工作面裂隙带的界定,找准了裂隙带分布;接着进行钻孔施工设计优化,将钻孔控制垂高增大;随后,继续增加大角度(夹角)钻孔,增加钻孔数量并向工作面中间布置。通过对高位裂隙瓦斯抽采钻孔优化前后抽采效果对比,得到了高瓦斯区域内综采工作面高位裂隙钻孔优化的实践方法和钻孔控制理想范围,提高了高瓦斯区域内工作面上隅角瓦斯治理效果,对后期相邻工作面同类型钻孔抽采、参数优化及效果分析具有借鉴意义。

肖家洼煤矿末采阶段的抽采钻孔优化

在高瓦斯综采工作面回采的末期,如出现煤层围岩赋存改变、瓦斯涌出不稳定等情况,应及时通过跟踪瓦斯涌出方式或标志性气体确定瓦斯来源、变更工作面本煤层或裂隙带抽采钻孔参数、加强采空区漏风管理等途径,优化瓦斯治理,为工作面完成末采并形成支架回撤通道创造安全可靠的条件。结合肖家洼煤矿110805工作面末采阶段瓦斯治理优化情况进行具体探讨。

综放工作面瓦斯赋存规律及钻孔优化设计研究

瓦斯事故是煤矿最严重的事故类型,往往会造成大量的人员伤亡和财产损失。下沟煤矿属高瓦斯矿井,为避免ZF302工作面瓦斯事故的发生,通过对该工作面瓦斯赋存情况取样分析,研究瓦斯分布规律,针对其瓦斯分布规律合理选择钻场布孔方式进行本煤层预抽,降低工作面瓦斯含量,为工作面瓦斯治理和通风管理提供指导依据,实现煤矿安全生产,并为矿井乃至周边高瓦斯矿井提供了瓦斯治理的新途径。

煤矿掘进工作面立体式瓦斯抽采钻孔优化设计与应用

在矿井开采深度不断增加的形势下,瓦斯赋存的条件越来越复杂,瓦斯的涌出量也呈现出大幅度增加的趋势,导致治理矿井瓦斯的难度逐渐提高,严重影响了煤矿的高效与安全生产活动。钻孔抽放煤层瓦斯是现阶段煤矿瓦斯治理常用的有效方式,具备施工快速、钻孔布置机动灵活等优势。由于煤层硬度较小,钻孔的直径与深度长期处于固定状态,没有获得很大的进展。根据近几年的相关调查显示,增加钻孔的深度与直径,提升孔口抽放负压能够有效地改善抽放效果不理想的情况,更好地提升抽放质量。

高位钻孔瓦斯抽采参数的优化

为防治综采工作面上隅角瓦斯超限,提高瓦斯抽采效率,以平岗煤矿为例对象,依据采动裂隙“O”形圈理论确定高位钻场及钻孔位置,采用COMSOL模拟软件分析钻孔参数对瓦斯抽采效果的影响,优化钻孔参数,并进行现场应用。结果表明:高位钻场位置为煤层上方20 m,钻场间距70 m,压茬长度不小于35 m,钻孔平距不大于37 m;钻孔仰角控制在-3°~6°,钻孔方位角控制在0°~16°,钻孔数量为4;现场应用表明,经钻孔抽采参数优化,抽采瓦斯纯流量由3.8 m^(3)/min提升至8.1 m^(3)/min;钻孔抽取瓦斯浓度由17.53%增加到45.99%,工作面上隅角瓦斯浓度由0.94%下降到0.33%,工作面瓦斯浓度由0.88%减少到0.27%,回风巷瓦斯浓度由0.83%下降到0.24%。

五虎山煤矿水力造穴增透物理模拟及钻孔优化设计

针对五虎山煤矿煤层透气性差、瓦斯吸附性强导致钻孔抽采效果差、抽采率低的问题,采用物理模拟和现场试验的方法,数值模拟水力造穴前后钻孔参数的变化特征,进而优化出适合该矿的瓦斯抽采钻孔布置方式。结果表明:五虎山煤矿011006工作面在符合矿上生产接续的情况下,水力造穴的最优钻孔造穴直径为0.5 m,合理布设间距为4 m;采用水力造穴工艺时瓦斯抽采体积分数平均为70.4%,达普通钻孔平均体积分数的3.8倍,抽采纯量是普通钻孔的3.5倍;采用水力造穴优化参数与普通钻孔间隔布置方式,可有效激活间隔的普通钻孔;通过对比钻孔施工卸压增透效果、瓦斯抽采效率、煤体扰动面积、体积及钻孔成孔率等评价指标,在相同面积模块下,采用间隔布设钻孔的模块2瓦斯抽采纯量达到模块1的1.8倍。

浅谈喀斯特地形地貌下光伏电站桩基础钻孔施工方案优化调整

近年地面集中式光伏电站大规模爆发,但可开发地类资源越来越稀缺,地形地貌也越来越差,如遇喀斯特地貌下光伏组件桩基础钻孔难度极大,极大影响施工进度。论文主要以陆良县大莫古镇普乐村光伏发电站桩基础实施方案为例,简要介绍本项目光伏组件桩基础施工优化过程,为后续类似地形地貌条件下的光伏项目桩基础钻孔施工提供参考借鉴作用。

基于EVS的耦合地形–优化钻孔数据的建模方法

为了解决地质建模软件Earth Volumetric Studio (EVS)建立的地质模型与实际地形地貌、地层倾向不符的问题,以贵州金象煤矿为研究对象,提出一种能真实反映地形地貌与地层倾向的建模方法(EVS耦合地形–优化钻孔数据的建模法)。通过工程实例将该方法与地层建模进行对比分析,结果表明采用耦合地形–优化钻孔数据的建模方法建立的模型比地层建模方法建立的模型更能反映实际的地质情况,与勘探方法探测的地质情况也更相近,且模型误差更小。

基于囊袋封孔技术的钻孔间距优化研究

在“切顶短壁梁”原理的基础上,利用定向聚能爆破来截断顶板岩体的应力转移链条,实现了切顶成巷的目的。在爆破动载荷下,要使两个钻孔之间形成贯通裂隙,实现切顶效果,又要确保巷道的稳定性,钻孔间距是关键。以山东翟镇11503W工作面切顶成巷爆破工艺为研究对象,采用现场试验、理论分析相结合的方法,研究翟镇煤矿切顶爆破钻孔在0.5m、1.0m、1.1m间距下爆生裂隙扩展规律,确定合适的钻孔间距及封孔囊袋。结果表明:对于不同封孔囊袋,1.5m单囊袋可以满足爆破孔的封孔需要,孔间距为1m时孔内出现了明显的爆生裂隙,总长度约7m,爆破效果与经济性最佳。

瓦斯治理中己_(15.16)-24070顺层钻孔抽采优化研究

本文指出平煤股份十矿己_(15.16)-24070不采用开采保护层方法,区域防突和瓦斯治理主要采用抽采钻孔预抽煤层瓦斯的方法。依据研究区现状,分析了煤层瓦斯运移主要为钻孔周围的瓦斯扩散和渗流,本次研究通过增加钻孔半径、钻孔见煤长度和钻孔密度的方法,对顺层钻孔进行了优化,预抽4组平行钻孔、每组10个钻孔进行数据分析,得到残余瓦斯含量小于8.00 m^(3)/t,预抽瓦斯实际抽采率达到24.32%~27.97%,极大程度地减少了瓦斯涌出、确保了采掘作业顺利进行,为矿井区域瓦斯治理提供了技术支撑。

印制板钻孔加工走刀路径优化

根据遗传算法理论知识,结合印制板钻孔加工工艺的自身特点,建立了钻孔最佳走刀路径的目标函数,详细阐述了基于遗传算法钻孔走刀路径优化中关键技术的设计,并通过实例说明,采用遗传算法对印制板钻孔走刀路径进行优化,可显著地提高加工效率。

水压预裂工作面瓦斯抽采高位钻孔参数优化及应用

为降低高瓦斯坚硬顶板倾斜近距离多煤层U型通风工作面上隅角瓦斯浓度,提高瓦斯抽采效率,本文以新疆东沟煤矿低渗透性、高瓦斯煤层143综采工作面高位钻孔为研究对象,在理论上分析水压预裂对瓦斯抽采效果影响的基础上,实施了上隅角悬顶水压预裂试验,总结了工作面瓦斯变化特征与控制措施,分析顶板垮落裂隙带瓦斯运移积聚的主要区域,并根据钻孔有效长度及利用率、钻场合理间距、钻孔数量、布置层位、压茬间距和倾向、控制范围等参数的理论计算结果,结合覆岩裂隙发育规律,优化高位钻孔的布置层位、终孔位置、终孔间距和钻孔数等抽采工艺参数。现场实践表明:抽采工艺参数优化后,钻场位置在回风巷底板高度的基础上提高1m左右、终孔高度控制在15~25m、终孔距回风顺槽为1~41m、终孔间距为8m且钻孔数为6时,高位钻孔抽采效率和能力显著提高,上隅角瓦斯浓度降低至0.1%~0.3%范围内,治理效果较好。

8#高地应力区煤层钻孔施工工艺优化与应用

为解决马兰矿高地应力区域顺层钻孔施工困难、成孔效果差的问题,运用理论分析、数值模拟、现场调研等手段,探究适合马兰矿高地应力区域钻孔钻进工艺,主要结论:引进新型ZYW-1900R型螺旋钻机,将水力排渣优化为压风排渣和自排渣,巷帮实体煤壁内破碎重点防护区段深度为14 m,采取注浆加固工艺降低钻孔施工难度,18506皮带巷采用优化后的钻进工艺在孔深、成孔率以及施工效率方面都有极大提高。

跃进煤矿冲击危险工作面大直径卸压钻孔深度优化

采用FLAC 2D 数值模拟软件,以跃进煤矿25110工作面地质条件为基础,建立了大直径钻孔卸压深度的优化模型,结合能量传播衰减理论,得到了钻孔卸压后的冲击危险指数表达式,在一定的参数条件下分析并比较了不同深度大直径卸压钻孔的卸压效果。研究表明:当25110工作面大直径卸压孔深度为45 m时,冲击危险指数最小,卸压效果最明显。

穿层钻孔水力冲孔工艺优化与实践

为解决松软煤层采用水力冲孔增透技术后堵塞抽放管的问题,云盖山煤矿一矿对穿层钻孔的施工工艺进一步优化,采用部分水力冲孔与部分不冲孔相结合的方法,增加钻孔的透气性,避免钻孔封孔后堵塞花管。应用结果表明,该方法可提高穿层钻孔的抽放浓度,延长钻孔的抽放时间,对松软煤层效果较为明显。