基于采动裂隙特征规律下的高位钻孔优化研究

为了研究采空区上覆岩层裂隙发育和演化规律,确定最佳高位钻孔瓦斯抽采位置,采用3DEC数值模拟方法对贺西煤矿3#、4#煤层工作面推进过程采空区上覆岩层裂隙演化规律进行研究。结果表明,依据位移变化划分各测线的三带分布与公式计算三带范围一致,并确定最佳抽采区域为3#煤层上方21.48~28.6 m,最后通过选取2317工作面材料巷抽采钻场4个高位钻孔作为考察钻孔,经实际测量证明位于最佳抽采区域钻孔的抽采效果最好。

煤矿中大孔径高位钻孔瓦斯抽采技术的应用

在进行井下采矿作业中,其覆岩容易受到采动的影响出现运移和破断等问题,在裂隙纵横交错分布下容易形成空间裂隙场,为泄压游离的瓦斯提供了富集空间,对开采造成了较大的瓦斯富集隐患。为了进一步提高采空区裂隙带瓦斯的抽采效果,以一煤矿的开采为例,先进行对应工作面的概述,然后提出大孔径(Φ203 mm)高位长钻孔抽采技术并进行分析,最后结合实际对大孔径高位定向长钻孔的各参数进行了设计。实际应用证明,该方案具有良好的瓦斯抽采效果,能提高矿企的瓦斯治理能力。

复杂顶板高位钻孔大直径套管下放装置设计及应用

针对煤矿井下复杂顶板高位钻孔穿越破碎层位段下放大直径套管过程中施工效率低、人工劳动强度大等问题,设计了大直径套管下放装置。介绍了大直径套管下放装置的方案制定,详细叙述了前内撑组件、后内撑组件和缸体、卡瓦等关键零部件的设计过程,并简述了利用钻机进行套管下放的工艺步骤。现场工业性试验过程中,向倾角为17°的4个定向钻孔内累计下入直径为φ245 mm长度为1.5 m的套管68根,共计102 m;大直径套管下放装置动作灵敏,性能可靠,满足了复杂顶板高位钻孔机械化下放大直径套管的功能需求。

侧向高位钻孔在高瓦斯特厚煤层中的立体层位研究

侧向高位钻孔是一种在邻近工作面或巷道布置、以抽采工作面采空区瓦斯为目的的抽放钻孔,主要用于上覆岩层为泥岩、受工作面超前应力集中区影响、传统高位钻孔难以成孔的工作面。通过在永陇公司22311工作面进行试验分析,在不同终孔层位使用侧向高位钻孔抽采采空区瓦斯后,确定了抽采效果最优终孔层位,达到了缩短钻孔施工工期,提高工作面抽采率的目的。

高位钻孔在近距离煤层群综采工作面瓦斯治理中的应用

为确保近距离煤层群综采工作面瓦斯高效治理,以2303综采工作面为研究对象,结合现场地质条件提出将高位钻孔应用到采空区瓦斯治理中,通过拦截采空区瓦斯涌出确保回风隅角、回风流瓦斯体积分数在安全范围内。结合2303综采工作面现场条件给出高位钻孔布置层位、钻进工艺并分析瓦斯治理效果。现场应用后,2303综采工作面回风隅角、回风流瓦斯体积分数分别为0.2%~0.5%、0.08%~0.30%,表明高位钻孔可有效拦截采空区瓦斯,确保采面安全回采。

高位钻孔在黄白茨煤矿瓦斯治理中的应用

以黄白茨煤矿020913综采工作面为研究对象,通过分析近距离煤层群采空区瓦斯涌出来源及采动覆岩裂隙场分布规律,针对性地选择高位钻孔作为工作面瓦斯治理的主要措施。通过理论计算,初步得到高位钻孔布置参数。为了将进一步得到高位钻孔最佳布置参数,通过对比分析不同层位高位钻抽采浓度变化规律,根据现场考察结果,得到了020913综采工作面高位钻孔最佳布置层位。现场实践结果表明,在距煤层顶板25 m层位布置高位钻孔抽采效果最佳,采用高位钻孔抽采后,020913工作面回采期间回风流瓦斯浓度最大为0.52%,上隅角瓦斯浓度不超过0.6%,达到了预期的瓦斯治理效果,切实保障了矿井的安全生产。

大采高综采工作面上隅角高位钻孔瓦斯抽采技术研究与应用

本文针对大采高综采工作面上隅角高位钻孔瓦斯抽采技术难题,通过理论计算确定了采空区“三带”分布高度,为选择高位钻孔瓦斯抽采终孔位置层位奠定基础;同时对高位钻孔进行实践总结,全面分析采空区上覆岩层受采动动力场及瓦斯流动分布规律,经过方案设计优化和试验考察,掌握了不同层位钻孔布置影响瓦斯抽采的规律,为现场瓦斯抽采提供了理论依据,实现最大抽采化,确保工作面瓦斯“零超限”。

高位钻孔代替高位抽采巷上邻近层卸压瓦斯治理效果研究

为研究福城煤矿高位钻孔代替高位抽采巷上邻近层卸压瓦斯治理效果,为以孔代巷瓦斯治理方法提供依据,在福城煤矿1905S与1906S综采工作面分别采用高位抽采巷、高位钻孔治理工作面瓦斯,并对治理效果进行了分析。结果表明:1905S与1906S工作面回采期间,上隅角瓦斯浓度分别为0.30%~0.50%、0.38%~0.62%,回风巷瓦斯浓度分别为0.15%~0.23%、0.22%~0.28%,高位钻孔的瓦斯治理效果基本上可以达到高位抽采巷的治理效果,研究结果为福城煤矿高位钻孔代替高位抽采巷瓦斯治理方法提供了依据。高位钻孔的施工工期、施工成本远远小于布置高位抽采巷,可极大地提高矿井经济效益。

高瓦斯薄煤层采煤工作面高位钻孔瓦斯抽采技术

为解决高瓦斯薄煤层回采工作面邻近层及采空区瓦斯涌出难题,基于采空区上覆岩层移动破坏的规律,在朱家店煤矿4号煤层顶板布置高位钻孔的措施对卸压瓦斯进行抽采,并对高位钻孔开孔位置、终孔位置、终孔高度、开孔距离等抽采参数进行了研究。结合高位钻孔抽采效果分析,得出4号煤层顶板裂缝带高度在12 m左右、401工作面的初次来压步距为20~30 m、工作面＂O＂形圈的周边宽度为30 m左右、每组高位钻孔开孔间距为8~12 m较为适宜。现场应用结果表明：通过向采空区裂缝带内施工参数设计合理的高位钻孔,单孔抽采瓦斯纯量在0.01~0.24 m3/min,上隅角瓦斯体积分数由原来的0.89%降到0.31%左右,采煤工作面回风瓦斯体积分数由原来的0.65%降到0.20%左右,杜绝了采煤工作面回风及上隅角瓦斯超限。

煤与瓦斯突出矿井工作面顶板高位钻孔优化设计

为提高瓦斯抽采率,基于采场围岩裂隙发育特征及瓦斯流动规律,采用UDEC数值模拟软件模拟祁南煤矿342工作面在推进时的覆岩裂隙发育规律,优化工作面顶板高位钻孔设计方案。研究结果表明:当工作面推进速度5 m/d时,裂隙发育和瓦斯积聚区距煤层顶板12~22 m,在高位钻孔的层位控制范围,高位钻孔倾向控制范围优化为距回风巷9~36 m,钻场间钻孔的压茬距离35 m。祁南煤矿342工作面顶板高位钻孔按优化方案设计施工,单孔最大瓦斯抽采体积分数达84%,高位钻孔瓦斯抽采率达50%以上,工作面回风流的瓦斯体积分数控制在0.6%以下,保证了工作面的安全开采。

顶板走向高位钻孔瓦斯抽采技术的研究及应用

为了解决由于采空区及邻近煤层瓦斯的涌入而造成的工作面上隅角瓦斯超限问题,提出了运用顶板走向高位钻孔瓦斯抽采技术,对采空区及邻近煤层瓦斯进行抽采,进而解决上隅角瓦斯超限问题的方法。利用分源预测法对工作面瓦斯涌出源进行了分析,并理论计算了采空区冒落带和裂隙带的高度范围,结合矿井具体情况,确定了合理的高位钻孔参数,并对作用效果进行了现场考察。研究表明:高位钻孔瓦斯抽采技术,能有效地解决工作面上隅角瓦斯超限问题,降低回风流中瓦斯体积分数,并提高了工作面的推进速度,有效地保证了工作面的安全回采。

回采工作面高位钻孔抽采瓦斯效果数值模拟及方案优化

以提高瓦斯抽采效果为目标,某矿Ⅲ4423工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟、现场试验等研究方法,研究了顶板高位钻孔条件下瓦斯抽采的主要技术参数,数值模拟出高位钻孔抽采瓦斯前采空区的瓦斯分布情况与运移规律,以及负压分别为8、10 k Pa时的高位钻孔瓦斯抽采效果。依据瓦斯流动"O"型圈理论与FLUENT数值模拟分析,优化设计高位钻孔抽采瓦斯工艺参数并进行现场试验。结果表明:当高位钻孔抽采负压为8 k Pa、终孔位置调整到采空区裂隙带回风巷侧15~35 m范围内时,高位钻孔抽采瓦斯效果最佳,采空区内瓦斯最高浓度明显降低,单个钻场最大抽采瓦斯量为19 821.74 m^3,钻孔瓦斯浓度稳定在20%~30%之间,最大值达到50%,实现了工作面有效治理瓦斯和安全生产的目标。

RFPA^(2D)数值模拟在高位钻孔参数优化中的应用

基于准确划分煤层上覆岩层"竖三带"的煤层法向分布范围,以及有效提高高位钻孔瓦斯抽采效果的重要性,应用RFPA2D软件数值模拟祁南煤矿714工作面顶板垮落情况,初步分析了"竖三带"的煤层法向分布范围,并结合经验公式的计算结果,综合判定距71煤层顶板上方18.4～49.0m的岩层区域为裂隙带,高位钻孔法距参数的取值范围优化选择为18.0～34.0m。现场应用表明,高位钻孔的法距参数施工控制在20.0～35.0m时,钻孔抽采瓦斯体积分数均在30%以上,最大为53.2%。同时,高位钻孔的平均瓦斯抽采量为7.32m3/min,占工作面总瓦斯涌出量的60.6%,远高于采空区埋管技术的瓦斯抽采量,并且工作面的平均瓦斯抽采率提高到60.0%。

高位钻孔瓦斯抽放技术的研究及应用

以吕家坨矿5323工作面为研究对象,针对工作面上隅角瓦斯超限问题,通过理论分析、现场实测与数值模拟的手段,分析了采空区瓦斯来源及运移规律,研究了采空区冒落带与裂隙带的高度范围,在此基础上确定了高位钻孔参数,实施了高位钻孔瓦斯抽放技术措施,有效的解决了工作面上隅角瓦斯超限问题,保证了工作面的安全生产。

Y型通风高位钻孔抽采被保护层卸压瓦斯研究

为防止被保护层卸压瓦斯大量涌向保护层工作面,进而造成Y型通风工作面回风巷和采空区瓦斯超限,依据保护层开采卸压理论以及采空区上覆岩层"裂隙三带"中的瓦斯运移规律,采用在Y型通风工作面布置高位钻孔抽采被保护层卸压瓦斯,并在羊东矿现场对高位钻孔关键参数进行了设计,终孔位置高度设计为24 m,倾向控制范围设计为9.5～60.0 m,终孔间距设计为10 m。现场应用结果表明:高位钻孔瓦斯抽采率为60.8%,回风巷平均瓦斯体积分数维持在0.27%,最高为0.46%,杜绝了Y型通风工作面回风巷和采空区瓦斯超限。

高位钻孔与采空区埋管瓦斯抽放技术对比研究

为了采取合理的瓦斯抽采技术,实现矿井安全高效开采,对朱集煤矿13-1煤层实行高位钻孔以及上隅角采空区埋管作为抽采瓦斯实验方案。通过对现场工程实践以及实测数据进行对比分析,得出了实验结果。结果表明:应用高位钻孔瓦斯抽采技术的抽采效果十分明显,且工程施工费用较低,易于生产管理,该抽采技术适用于朱集煤矿采空区瓦斯抽放。

高位钻孔采空区瓦斯抽采与洒浆防灭火技术实践

以魏家地煤矿2103综放工作面采空区为研究对象,对顶板走向高位钻孔采空区瓦斯抽采与洒浆防灭火技术进行了研究。结果表明,顶板走向高位钻孔可以取代顶板巷对采空区瓦斯进行抽采,同时,采空区有自燃迹象时,高位钻孔可以兼作洒浆孔,高位钻孔未洒浆时,采空区CO涌入回风巷的最高体积分数为0.0036%,洒浆后,CO体积分数降到0.0005%以下,实现了采空区防灭火。高位走向钻孔在易自燃煤层中进行采空区瓦斯抽采与洒浆防灭火一体化应用具有广阔的应用前景。

巨厚煤层高位钻孔抽采综放工作面上覆岩层瓦斯试验研究

寻找巨厚煤层上覆岩层裂隙带位置,合理布置高位钻孔的终孔位置,是提高巨厚煤层瓦斯抽采效率的关键。采用相似模拟,对水帘洞煤矿3801巨厚煤层综放工作面上覆岩层裂隙演化规律进行了试验研究。通过试验将上覆岩层裂隙演化分为6个区———顶板运动不明显区、微弱区、明显区、剧烈区、缓和区和稳定区;得出上覆岩层冒落带上限高度为45-55 m,裂隙带上限高度为93.0-100.7m。上覆岩层中出现垂直应力集中区和卸压区,覆岩离层主要出现在应力卸压区,在应力集中区或煤柱外侧不可能出现离层。根据试验结论,在水帘洞煤矿3801工作面布置了高位钻孔,现场应用结果表明：高位瓦斯抽采钻孔布置在距煤层顶板50m左右的范围内,其钻孔抽采平均瓦斯体积分数达到42%,6个钻孔平均抽放纯量为5.9m3/min。

基于微地震监测技术的顶板高位钻孔优化技术研究

应用微地震监测技术对煤层顶板的裂隙空间进行了监测,并对瓦斯抽放空间的范围进行了探讨,针对微震数据采用Visual Studio平台进行显示功能的开发,并能加载到AutoCAD菜单当中,对微震数据进行了三维展示,显示时间、空间裂隙场的演化过程,以及固定工作面的微震空间分布,并分析了微震场的空间分布特征,根据分析结论编制了高位钻孔瓦斯抽放优化程序,对采场进行了高位钻孔优化,得出了基于微地震监测技术的高位钻孔的优化参数。

顶板高位钻孔抽放在瓦斯治理中的应用

文章分析论述了祁东煤矿7124工作面瓦斯抽放治理的必要性,结合工作面具体情况,研究了高瓦斯工作面顶板高位钻孔瓦斯抽放技术。通过实践,取得了良好的效果,实现了安全生产和高产高效。