高瓦斯低透气性煤层开采高效瓦斯治理技术研究应用

本文探讨高瓦斯低透气性煤层开采的重要性,以及在这一过程中应用高效瓦斯治理技术的意义。首先,本文对高瓦斯低透气性煤层开采进行了全面概述,强调与传统煤层开采方法的区别和面临的挑战。其次,详细介绍高效瓦斯治理技术的重要性,对其进行分类。最后,对高瓦斯低透气性煤层开采可能出现的难点及问题进行了深入分析。

高瓦斯低透气性煤层水力压裂增透技术应用研究

为解决杜儿坪矿主采6#煤层工作面煤体渗透特性较差、常规钻孔抽采煤层瓦斯时工作效率低等问题,以76903工作面为背景,利用FLAC3D数值模拟分析出影响煤层中瓦斯抽采的煤岩体的裂隙、孔隙流动规律,通过对杜儿坪矿76903工作面进行水力压裂增透技术现场试验,使得煤层内瓦斯得到部分释放,降低了煤层瓦斯的含量浓度。经监测水力压裂钻孔后,瓦斯抽采平均流量为0.03 m^(3)/min,较常规钻孔抽采0.012 m^(3)/min提高了2.6倍,同时改善了煤层的透气性,保障了矿井的安全生产。

低透气性厚煤层高瓦斯回采工作面瓦斯综合治理技术研究

本文针对龙泉煤矿低透气性厚煤层高瓦斯抽采难度大等问题,在回采工作面采用瓦斯综合治理技术并进行研究。实践结果表明,该技术的实施使工作面易积聚的上隅角瓦斯浓度、回风流瓦斯浓度均保持在0.3%以下,瓦斯抽采率达到60%以上,成功解决了低透气性厚煤层高瓦斯回采工作面瓦斯超限的问题。

低透气性煤层水射流瓦斯增透关键技术研究

低透气性煤层瓦斯抽采问题一直是困扰煤矿安全生产的难题。洪崖矿针对矿井深部开采阶段煤层透气性低、瓦斯压力大,极易发生煤与瓦斯突出事故等特点。以2-105综采工作面为工程背景,分析了回采期间瓦斯涌出量及分布规律。基于高压水射流“钻冲—造穴”卸压增透作用机理,建立水力造穴卸压瓦斯抽采三维模型,探究了不同水力造穴半径钻孔周围煤体的瓦斯压力演化规律。现场实践表明:高压水射流“钻冲—造穴”一体化瓦斯促抽技术可以有效改善围岩应力环境,构建煤层间瓦斯自由运移通道,增强煤层透气性。造穴钻孔抽采瓦斯浓度在25%~40%之间,而普通钻孔抽采浓度多数集中在3%~15%之间,瓦斯抽采效率提升约3倍,保证矿井安全开采。

低透气性煤层瓦斯抽采封孔技术及实践

九鑫煤业2105工作面为松软煤层,煤层透气性差,瓦斯抽采钻孔封口困难,钻孔后期漏气严重。针对这一情况,研制了“封堵一体化”封堵器实施封孔工艺,具有注浆封孔和漏气封堵双重功能。实践应用结果表明,钻孔0~100 d的抽采时间内钻孔平均瓦斯体积分数从19.1%提升至41.1%,在30 d后进行漏气处置后钻孔平均瓦斯抽采体积分数为50.2%,该封孔工艺能有效解决钻孔封孔后期漏气问题,有效提高了钻孔后期瓦斯抽采体积分数。

松软低透气性煤层瓦斯抽采技术的应用研究

为有效解决新源煤矿松软低透气性煤层瓦斯地面抽采难题,进行了超高压水力割缝增透技术的应用研究。采用COMSOL-Multiphysics仿真软件确定了有效抽采半径,找到了地面抽采难的原因,确定采用超高压水力割缝增透技术,并对超高压水力割缝装置和超高压水力割缝工艺进行了阐述。实践应用结果表明,对比普通钻孔瓦斯抽采技术,采用超高压水力割缝增透技术进行瓦斯抽采,其抽采体积分数和纯量均有大幅度的提高,抽采体积分数是普通钻孔抽采的2.24倍,抽采纯量是普通钻孔抽采的2.61倍。超高压水力割缝增透技术的应用有效解决了新源煤矿307工作面松软低透气性煤层瓦斯抽采难度大的问题。

低透气性煤层注水瓦斯解吸特性实验研究

瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的主要手段,随着我国绿色开采及智能化开采的不断深入,利用水力方法致裂煤层以提高煤层透气性已广泛应用于提高煤层气抽采效果。通过利用一个新型高压吸附和注水实验系统,研究注入水对煤层气解吸特性的影响,并测定不同吸附平衡压力和含水量条件下的压力释放解吸值和总气解吸值。结果表明,注入的水既可以替代游离气体又可以替代吸附气体,导致系统压力显著增加。在释放系统压力时,注水的煤样的气解吸值会降低。注水后,煤的总解吸值增加。因此,煤层注水可以促进煤层气解吸,是目前防止煤和瓦斯突出的有效方法,同时也可以提高煤层气的生产效率。

低透气性煤层瓦斯抽采技术应用分析

煤矿资源的开采对国家经济提升、改善群众生活都有重要促进作用,但是,在资源开采期间,瓦斯安全问题是影响资源开采的主要因素。在目前城市化建设以及资源损耗的影响下,资源在开采期间的深度不断延伸,透气效果逐渐减弱,这些因素都会导致瓦斯的资源的开采受到严重阻碍。为了能够确保资源开采的安全性和稳定性,需要结合资源开采的具体需求,不断对技术进行调整和优化,确保瓦斯抽采的安全,为企业的发展创设良好条件。

低透气性煤层瓦斯抽采钻孔布置优化研究

针对阳煤一矿煤层瓦斯预抽采效果不佳、抽采周期较长等问题,为进一步提高抽采效果,对群孔模式下高瓦斯低透气性煤层钻孔布置方式进行优化和探究。首先采用数值模拟方法,在群孔钻孔方式下分析各项参数包括抽采时间、钻孔孔径、钻孔间距、钻孔负压、煤层渗透率等因素对有效抽采半径的影响。然后研究群孔钻孔间相互作用对瓦斯运移造成的影响,并对群孔瓦斯钻孔的排列模式进行分析,综合对比菱形与矩形阵列排布瓦斯抽采效果。通过实践可以看出,钻孔菱形阵列排布瓦斯抽采效果要好于矩形阵列排布瓦斯抽采效果,同时在钻孔孔径为94 mm,孔距为2 m,透气性系数为0.2 m^(2)/(MPa^(2)·d),抽采负压为14 kPa的条件下,将群孔间距设在3 m时综合效果最佳。

低透气性煤层高压脉冲射流割缝-压裂增透技术应用研究

针对盘州平关镇大坪煤矿18采区20号煤层复杂地质条件及瓦斯抽采难题,提出一种高压脉冲射流割缝导向压裂增透技术。为验证该技术效果,分析了其增透技术机理,并设计了4种试验方案进行对比分析。结果表明,采用高压脉冲射流割缝导向压裂方案在瓦斯抽采效果方面显著优于其他方法,与普通抽采、高压脉冲射流割缝、高压水力压裂抽采瓦斯相比,其平均每日抽采瓦斯浓度分别提高了3.01倍、1.41倍和1.67倍;平均每日抽采瓦斯纯流量也相应提升了2.86倍、1.42倍和1.62倍。经过90 d的抽采,该方案的抽采影响半径达到了5.06 m,分别为普通抽采、高压脉冲射流割缝和高压水力压裂抽采方案的2.56倍、1.25倍和1.29倍;在抽采效果相同的条件下,钻孔施工时间分别比普通抽采、高压脉冲射流割缝和高压水力压裂方案缩短了60%、32%和20%,瓦斯抽采达标所需时间分别比普通抽采、高压脉冲射流割缝和高压水力压裂方案缩短了70%、50%和62%。高压脉冲射流割缝导向压裂技术对低透气性煤层瓦斯治理效果较为理想,可供类似矿井借鉴。

高瓦斯低透气性松软煤层瓦斯治理技术研究

高瓦斯低透气性松软煤层是煤炭开采中的一大难题,这类煤层具有显著的瓦斯富集特点,瓦斯储量大,但由于其透气性极差,使得瓦斯难以有效排放。同时,松软的煤体结构使得煤层在开采过程中容易产生大量瓦斯,增加了矿井安全的隐患。低透气性往往与煤体内部的裂隙发育不良、孔隙结构闭合等因素有关,导致瓦斯不能顺利通过煤体排出。这种煤层的开采既需要高效的瓦斯抽排技术,又需确保煤层的稳定性,防止瓦斯与空气混合达到爆炸范围。

三软低透气煤层瓦斯高效抽采技术研究

松软低透气性煤层由于煤层透气性差、钻孔成孔困难以及抽采衰减快,瓦斯治理难度较高。增加煤层透气性是实现瓦斯高效治理的关键,为此将水力冲孔技术应用到5205综采工作面瓦斯治理中,并通过改进钻孔封孔工艺提高封孔质量,避免出现漏气情况。在5205底抽巷实施完成水力冲孔后,瓦斯抽采浓度及抽采纯量等均明显增加,均值分别达到32%~51%、0.014~0.035 m^(3)/min,相对于同区域其他未冲孔钻孔而言,瓦斯抽采浓度及纯量分别提升约2.13~3.4倍、20~125.7倍;煤层透气性系数也从0.004 4 m^(2)/(MPa^(2)·d)增加至0.276 m^(2)/(MPa^(2)·d),增加约62.73倍。在5205综采工作面采用的瓦斯抽采技术效果显著,可显著缩短采面瓦斯治理时间。

单一低透气性煤层水耦合深孔预裂爆破增透技术研究与应用

为解决单一低透气性煤层瓦斯透气性差、抽采困难、传统爆破方式增透效果不佳等问题,提出采用水耦合装药替代空气不耦合的方式。通过ANSYS/LS-DYNA软件建立水耦合装药深孔预裂爆破模型,分析水耦合装药方式爆破后应力波传递和裂隙的延伸效果,得出了水耦合装药方式能够更好的传递爆破产生的应力波。在河南省新郑煤电有限责任公司14207下底抽巷开展水耦合深孔预裂爆破试验,爆破致裂后,煤层瓦斯浓度和标态瓦斯纯流量都有提高,与数值模拟结果相互验证,表明该方法可以较好的增加煤层的透气性,改善单一低透气性煤层瓦斯抽采困难的问题。

低透气性煤层群高瓦斯采煤工作面强化抽采卸压瓦斯机理及试验

针对低透气性高瓦斯煤层群首采卸压层瓦斯涌出量大、瓦斯治理困难的现实条件,在模型试验和理论研究的基础上,揭示出煤层群首采关键卸压层开采后采动影响区内顶、底板岩层裂隙的动态演化规律和卸压瓦斯运移规律,发现采空区侧存在"竖向裂隙发育区",弯曲下沉带和底板膨胀变形带内煤体发生膨胀变形,煤层的透气性显著增加。2371(1)工作面煤气共采实践表明,工作面最大绝对瓦斯涌出量70.46m3/min,平均56.71m3/min,瓦斯抽采率达85.2%,其中抽采的高浓度瓦斯比例为67.25%,抽采的低浓度瓦斯比例为32.75%,保证工作面的安全回采,实现了煤与瓦斯安全高效开采。

高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破增透数值模拟

针对高瓦斯低透气性煤层,采用Taylor方法建立了一个新的LS-DYNA3D爆破损伤模型,对深孔预裂爆破进行了数值模拟研究,再现了爆破过程中,动压冲击震裂、应力波传播与叠加以及爆生气体驱动裂纹扩展的整个过程,分析了爆破孔间距对爆生裂纹和爆破增透效果的影响,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破的合理间距为5-6 m,为高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽放提出了解决方案.

铁法矿区高瓦斯低透气性煤层群卸压煤层气抽采钻孔布置

基于铁法矿区高瓦斯低透气性煤层群地质及开采技术条件,采用物理模拟方法系统分析了煤层群不同开采顺序时采动裂隙演化特征,运用CFD(Computational Fluid Dynamics)Fluent分析了U型负压通风条件下采空区瓦斯流动规律,总结了铁法矿区卸压煤层气抽采钻孔布置原则。研究结果表明:回采巷道内侧约在工作面倾斜长度的1/3处为采动裂隙发育区、距回风巷30～80 m范围为高浓度瓦斯富集区。铁法矿区煤层气抽采钻孔布置的原则为:垂直方向上钻孔终孔位置布置在断裂带下1/3处、地面钻井的合理间距不小于100～150 m、沿工作面倾斜方向靠回风巷(1/3～1/2)工作面斜长范围为最佳的钻孔位置。

高瓦斯低透气性煤层深孔爆破增透技术

通过理论分析和芦岭煤矿Ⅱ1048工作面现场工程试验,给出了高瓦斯低透气性深孔爆破增透技术的基本原理、钻孔布置、爆破及工艺设备等具体参数。深孔爆破后,增大了钻孔瓦斯有效抽放半径和高瓦斯煤层渗透性,成倍地提高了瓦斯抽放率,而且降低了煤与瓦斯突出的危险性,从而有效地解决了高瓦斯突出煤层采掘工作面瓦斯超限和煤与瓦斯突出问题。

高瓦斯低透气性单一厚煤层瓦斯治理技术研究

针对蒋家河煤矿高瓦斯低透气性单一厚煤层综放工作面瓦斯预抽难度大,综掘机截煤瓦斯涌出强度大,放顶煤落煤瓦斯涌出不均衡,上隅角瓦斯积聚严重的问题。通过分析煤层瓦斯涌出特点,针对各瓦斯来源,采取采前半扇形钻孔预抽本煤层瓦斯、回采时顺层平孔抽采卸压区内瓦斯、大断面低位煤层"类钻孔"抽采顶煤及采空区瓦斯以及上隅角骨架风筒辅助抽采采空区瓦斯。这4种抽采方法在时间及空间上对ZF202工作面进行立体交叉抽采,初步形成针对高瓦斯低透气性单一厚煤层在综放开采工艺条件下的"四位一体"瓦斯治理技术,取得了很好的瓦斯治理效果。

高瓦斯低透气性煤层水力压裂数值模拟研究

针对高瓦斯低透气性煤层,采用RFPA2D-Flow软件,对水力压裂进行了数值模拟研究,再现了水力压裂过程中压裂孔周围裂纹的生成和扩展、渗透性和应力的变化。模拟结果表明:压裂过程中,裂纹规模和剪应力随着注水压力的不断增加而增大,并且剪应力的增加随着钻孔周围裂纹的扩展不断远离压裂孔,压裂孔周围的渗透性有了很大程度的提高,最大主应力和最小主应力随着注水压力的增加而减小。水力压裂的模拟结果对煤矿高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽采工作具有很重要的指导意义。

高瓦斯低透气性薄煤层地面瓦斯抽采井设计及优化

地面井瓦斯抽采技术是解决薄煤层煤与瓦斯安全高效共采的主要途径。针对铁法矿区小青矿高瓦斯低透气性刨煤机工作面,通过工程实践和理论分析,确定出了地面井抽采瓦斯技术参数;利用CFD(Computational Fluid Dynamics计算流体力学)模拟,得出了薄煤层长壁工作面地面井抽采瓦斯过程中瓦斯流动规律,并通过地面井(群)位置的优化,提出了地面井布置原则。该项技术的开发,为我国高瓦斯低透气性薄煤层煤与瓦斯安全高效共采提供了新的模式。