钻孔瓦斯动态抽采流量法测定抽放半径技术研究

本文分析了钻孔瓦斯动态抽采流量法测定抽放半径的原理,通过现场流量观测,同时进行耦合生成钻孔日抽采瓦斯衰减量拟合曲线,结合理论分析,计算出M15煤层的抽放半径,为抽采钻孔设计提供准确的抽放半径资料。

基于动态规划方法的瓦斯抽采钻孔施工设备的更新研究

作为煤与瓦斯突出矿井瓦斯治理的重要手段,抽采钻孔施工具有工程量较大、相应的抽采钻孔施工设备较多的特点,如何科学合理地确定相应设备的使用周期,对于瓦斯治理工程的开展起到了重要的影响。为了更好地发挥机器设备在生产中的作用,提高生产效率,本文以动态规划为基本原理,以电子计算机为主要手段,结合煤矿设备使用的特点,提出了一种计算煤矿设备最佳更新期的方法。采用这种方法既可以计算简单更新时设备的最佳更新期,也可以计算淘汰更新时设备的最佳更新期。

瓦斯抽采顺层钻孔设计参数优化研究

为获得青洼煤矿2号煤层顺层钻孔瓦斯抽采合理布置参数,结合现场实际,采用钻孔瓦斯流量法测试有效抽采半径,沿煤层施工抽采钻孔和考察钻孔,测试了工作面抽采钻孔瓦斯流量。根据测试结果,回归分析了抽采有效范围随抽采时间变化的一般规律,建立了二者之间的变化关系数学表达式,获得了不同抽采时间的瓦斯抽采有效半径。在保证无抽采空白带的条件下,优化计算了顺层瓦斯抽采钻孔主要参数,设计了抽采孔合理布置方案,为瓦斯抽采提供理论依据。

单一煤层顺层钻孔瓦斯抽采半径动态测定方法研究

为了更加便捷的测定煤层瓦斯抽采半径,假设在同一地质单元瓦斯抽采规律基本一致的条件下,提出了抽采支管瓦斯抽采量与各区段钻孔钻尺量、抽采时间符合二次方程的叠加函数关系,求得地质单元内任意瓦斯含量区域的瓦斯抽采半径,实现瓦斯抽采半径的动态测定,该方法在新元公司3207工作面回风巷的测定结果与压降法测定抽采半径结果相近,效果良好。

光纤光栅动态监测法确定裂隙带瓦斯抽采层位工程实践

为解决复杂煤层顶板条件下裂隙带瓦斯抽采层位难以确定的问题,在李雅庄煤矿煤层顶板采用裂隙带定向水平长钻孔瓦斯抽采技术,通过光纤光栅监测分析法对2-607工作面覆岩裂隙带进行动态监测,并结合分布式光纤应变温度光缆进行联合分析,得到裂隙带发育的主要层位。研究结果表明:煤层顶板24~47 m高度内的砂岩层是裂隙带瓦斯带瓦斯抽采的最佳层位。经2-618工作面实践验证,裂隙带钻场最大抽采纯量从12.6 m^(3)/min增加到18.1 m3/min,钻孔单孔最大抽采纯量从3.9 m^(3)/min增加到8.3 m^(3)/min,高效抽采钻孔位于光纤光栅监测法确定的最佳层位内。

钻孔变形失稳瓦斯抽采负压及流量变化规律研究

为研究瓦斯抽采过程中钻孔变形失稳对抽采效果的影响,在分析钻孔的变形规律和钻孔中瓦斯流动规律的基础上,设计并搭建了钻孔变形失稳瓦斯抽采相似模拟试验系统,同时建立了瓦斯抽采流固耦合数学模型,最后以陕西蒋家河煤矿为例,采用COMSOL软件对不同变形失稳程度下的钻孔抽采负压分布规律进行了数值模拟研究。结果表明:在钻孔完整的条件下,沿钻孔长度的抽采负压分布近似为线性。孔口的抽采负压增大,钻孔的抽采流量也增大,钻孔内的负压损失同时增大,但与孔口相比仍然很小,仅占3.38%~4.11%。当钻孔的孔底发生一定程度的塌孔时,由于阻力系数的增大,在塌孔段的沿程损失要大于完整孔,由于在塌孔段内的流量相对于完整孔较小,其负压损失比完整孔有所增加,占孔口负压的8.9%~17.5%。当钻孔的中部发生塌孔时,负压损失比完整孔大,但比底部塌孔时有所降低,占孔口负压的7.6%~16.9%。研究结果为确定钻孔坍塌位置和钻孔的日常维护提供理论依据。

流量法在穿层钻孔测定瓦斯抽采半径中的应用研究

为了准确测定瓦斯抽采半径对于提高瓦斯抽采效果,消除煤与瓦斯突出危险性,结合矿井的开采条件,在分析瓦斯抽采半径的几种现场测定方法基础上,大众煤矿采用流量法测定穿层钻孔的瓦斯抽采半径。测定结果表明,此方案为工作面瓦斯抽采方法和抽采参数的设计提供了较好的依据,抽采3个月后工作面瓦斯抽采效果达到预期的目标。

基于钻孔电阻率法动态监测的煤层覆岩瓦斯抽采层位确定——以李雅庄煤矿为例

高位水平钻孔瓦斯抽采技术是解决矿井瓦斯危害问题十分有效的工程技术手段。瓦斯抽采水平钻孔施工层位需要布置在覆岩采动裂隙带发育范围内,而复合顶板的采动裂隙带发育范围往往难以确定,导致钻孔施工层位不准确严重影响瓦斯抽采效率。为研究覆岩采动裂隙发育范围,精准确定水平钻孔布置层位,依据煤层开采覆岩变形破坏一般特征,采用钻孔电阻率法对李雅庄煤矿2607工作面开采覆岩裂隙发育特征进行动态监测,分析了不同采动时段的视电阻率响应特征和变化规律,得到覆岩裂隙发育分布的主要层位。研究表明:裂隙带主要发育范围位于煤层顶板26~47.5 m高度内的砂岩层,确定为瓦斯抽采的最佳层位,现场瓦斯抽采试验验证了该层位的准确性。钻孔电阻率法在覆岩裂隙动态监测方面具有较高的精度,为提高瓦斯抽采效率和降低瓦斯抽采成本提供了较重要的技术保障。

钻孔瓦斯流量法测定煤层有效抽采半径

为了准确测定煤层有效抽采半径,根据含瓦斯煤层预抽达标规定,结合瓦斯涌出量衰减模型推导出有效抽采半径的计算公式。以建新矿4-2煤层4207回风巷为测试地点,基于对钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量下降率的研究,对煤层有效抽采半径做出测定,预测出抽采半径达到预设数值所需抽采时间;根据测定的有效抽采半径与抽采时间,最终得出二者呈对数关系,其关系式表示为R=0.685 3ln(t)-1.060 6,为矿井编制抽采防突方案提供重要参数。考察结果表明,当抽采时间为90 d时,抽采半径达到2.02 m。经验证,预测时间内,瓦斯含量下降率满足抽采达标规定,该预测模型相对准确。

基于瓦斯流量法的穿层钻孔抽采影响半径研究

针对贵州万顺煤矿突出煤层特点,为消除12501运输巷掘进期间的突出问题,针对钻孔方位角呈扇形、分散角度较小且在应力集中带的情况,通过流量法计算穿层钻孔瓦斯抽采半径,确定合理的钻孔间距。结果表明,12501运输巷(二段,未压裂区域)在孔口负压不低于20 kPa、孔径为94 mm的条件下,煤层瓦斯抽采有效半径r≤2.91(1-e^(−0.0832t))^(0.5),预抽时间分别为10,20,30,60 d时,瓦斯抽采有效半径为1.64,2.36,2.67,2.89,极限有效半径为2.91 m。

钻孔瓦斯流量法在抽采钻孔间距确定中的应用研究

为了确定瓦斯抽采钻孔的合理钻孔间距,利用钻孔瓦斯流量法,即设置不同间距的若干钻孔组,通过抽采钻孔的瓦斯流量与抽采时间的关系去解算得出钻孔预抽率与抽采时间的关系,依据符合抽采达标评判指标的目标预抽率,判别在规定抽采时间内满足目标预抽率的钻孔组,进而确定出合理的钻孔间距。通过在某3316工作面进行现场试验考察,得到了在该工作面抽采达标时,目标预抽率为40.08%,预抽期为90 d,合理钻孔间距为3 m。研究表明,利用钻孔瓦斯流量法测定合理钻孔间距切实可行。

四棵树矿区八号井主采煤层瓦斯抽采半径研究

为掌握四棵树矿区八号井主采煤层抽采半径情况,采用钻孔瓦斯流量法考察研究了抽采时间与抽采纯流量之间的关系以及抽采时间与抽采半径之间的关系,通过理论计算得出不同抽采时间下B_(5)煤层、B_(6)煤层的有效抽采半径。研究结果表明:抽采纯流量随抽采时间的增长而呈现负指数规律减小,最终趋于稳定;瓦斯有效抽采半径与抽采时间呈正相关,但当抽采时间超过某个值,抽采半径将趋于稳定;B_(5)煤层在平均抽采负压18 kPa的抽采条件下,抽采30、60、90、120 d对应的有效抽采半径分别为1.20、2.13、2.84、3.40 m;B_(6)煤层在平均抽采负压13 kPa的抽采条件下,抽采30、60、90、120 d对应的有效抽采半径分别为2.22、2.71、2.81、2.84m。

基于水力冲孔技术瓦斯抽采有效半径研究

新庄煤矿主采三2煤层,因煤层透气性较低,采用水力冲孔技术提高瓦斯抽采效果,故在布置抽采钻孔前需确定有效抽采半径,使用数值模拟和现场实测两种方法进行测定,并进行对比分析。研究结果表明:新庄煤矿三2煤层穿层钻孔抽采时间180 d时,有效抽采半径为2.81 m;穿层钻孔在采取基于卸煤量为0.5 t/m的水力冲孔后,抽采时间为120 d时,有效抽采半径为3.65 m;顺层定向钻孔抽采时间为120 d时,有效抽采半径为5.5 m。数值模拟和现场实测结果基本一致,可为现场瓦斯抽采工作提供理论指导。

钻孔瓦斯抽采半径的确定方法及实践

钻孔瓦斯抽采半径主要与煤层瓦斯含量、透气性系数、抽采钻孔直径及负压、抽采目的和时间等因素有关。传统的抽采半径确定方法对于透气性较好、煤层测压条件较佳时可能得到考察结果,但效率较低;当煤层透气性差时,测定成功率极低,实用性差。为此,在已知煤层瓦斯含量基础上,选用直接测定钻孔瓦斯动态抽采流量,按照抽采目标确定抽采率进而确定钻孔不同抽采时间的抽采半径。实践表明,该方法具有较强的实用性。

基于瓦斯流量法的瓦斯抽采半径确定方法

在分析现有瓦斯抽采半径测定方法的基础上,选用直接测定钻孔瓦斯抽采流量的方法,按照抽采目标确定抽采率进而确定不同抽采时间钻孔抽采半径。然后再测定离抽采钻孔不同距离的瓦斯含量,利用瓦斯含量对所测得瓦斯抽采半径进行验证。对于卧龙湖煤矿8#煤层,瓦斯抽采半径随抽采时间的延长而增大,但增大速度逐渐减小,并最终趋于一个。例如,抽采30 d时,瓦斯抽采半径为2.59 m;抽采90 d时,瓦斯抽采半径为3.37 m。实践表明,该方法具有较强的实用性。

基于MATLAB的灰色预测系统及其对抽采瓦斯钻孔流量的数值模拟

研究钻孔瓦斯流量的变化及其变化趋势对抽采煤层瓦斯涌出量及钻孔瓦斯涌出初速度等参量的判定具有较大的实用价值。笔者将煤层抽采瓦斯钻孔看作一个灰色系统,利用灰色系统理论,以原始时间序列数据为基础,建立抽采瓦斯钻孔流量的模拟和预测GM(1,1)模型。针对数值模拟中大量的矩阵计算,利用MATLAB软件编制高效的计算机程序,实现了对抽采瓦斯钻孔流量的模拟和预测。为了检验模型模拟和预测结果的精度,选择了合理的误差检验模型。通过工程实例证明了GM(1,1)模型可信度较高,关联度较好,均方差比值为一级,拟合优度高。对瓦斯抽采设计和矿井安全生产具有一定的指导意义。

毛则渠矿大孔径钻孔瓦斯抽采技术研究及其应用

毛则渠矿为解决209工作面回采阶段采空区瓦斯涌出和上隅角瓦斯集聚的难题,设计采用大孔径长钻孔对采空区瓦斯进行抽采技术。结合209工作面实际地质条件以及矿井现有瓦斯治理设备、抽采管理布置等,提出在采面2093巷间隔20 m施工孔径450 mm钻孔,并在滞后采面25 m区域内采空区涌出瓦斯进行拦截;根据采面实际情况对大孔径钻孔布置以及抽采方案进行设计。实践效果良好,经抽采后上隅角瓦斯质量浓度控制在0.5%范围以内,同时取消了高位瓦斯抽采钻孔以及采空区埋管等瓦斯抽采措施,现场取得较好应用成果。

瓦斯抽采钻孔动态密封技术

为了增强瓦斯抽采钻孔密封效果,提高瓦斯抽采效率,提出了瓦斯抽采钻孔动态密封技术。通过"两堵"主动支撑密闭和注入不凝固黏稠膏体材料进行密封,可有效封堵钻孔及周围煤体裂隙,并在钻孔受扰动影响而密封失效后,采取二次或多次注浆以提高钻孔瓦斯抽采浓度,延长瓦斯抽采钻孔使用期限,提高瓦斯抽采效率。经现场验证,动态密封技术密封效果优于常规水泥注浆封孔,且在二次注浆后抽采浓度明显上升,有效解决了传统瓦斯抽采钻孔密封效果差、固态封孔易漏气、密封失效难以补救等技术难题。该技术具有一定的推广意义。

瓦斯流量法在测定卸压瓦斯穿层钻孔抽采半径中的应用

为了提高瓦斯抽采中钻孔布孔间距的合理性,将瓦斯流量作为考察指标,对金岭煤业二1煤层开展了穿层钻孔有效抽采半径的测试研究。结果表明:瓦斯流量法测量穿层钻孔的有效抽采半径是一种有效的方法,并确定了金岭煤业采用穿层钻孔进行煤层卸压瓦斯预抽时,其有效抽采半径为7 m。

数值模拟结合SF_6示踪法确定煤层钻孔瓦斯抽采有效半径

为准确确定煤层钻孔的瓦斯抽采有效半径,实现最优钻孔设计及最佳抽采效果,根据煤层瓦斯流动理论与煤岩体变形理论,建立钻孔抽采煤层瓦斯的气固耦合数学模型。并利用COMSOLMultiphysics软件,模拟SF6气体在瓦斯渗流场内的运移过程。利用SF6气体示踪法进行现场测试。依据相似定律,结合模拟与实测结果确定钻孔抽采有效半径的范围。以黄陵集团一号煤矿306工作面为例进行试验研究。试验结果表明,模拟结果与实测结果基本吻合;在钻孔直径为94 mm,抽采负压为15 kPa的条件下,预抽30天后,试验工作面抽采有效半径为5.88 m。