低渗高突煤层体系化瓦斯治理关键技术研究

为了解决制约我国煤矿安全高效生产的低渗高突煤层瓦斯治理难题,针对低渗高突煤层瓦斯治理的特殊性和难点,提出低渗高突煤层体系化瓦斯治理概念及科学内涵,凝练出N2泡沫压裂储层改造、定向羽状多分支水平井开采、对接井水力运移卸压开采、条带式井上下联动卸压开采、区域递进式井上下联动抽采、井上下联动抽采系统优化、采掘活动卸压带瓦斯抽采、井下钻-割-压-冲-注一体化瓦斯治理8项关键技术。研究表明：体系化瓦斯治理是保障低渗高突煤层安全开采的一种有效模式,充分考虑和结合煤矿生产特点,根据规划区、准备区、生产区不同阶段任务安排,做好超前规划和有序衔接,是体系化瓦斯治理关键技术最终取得良好瓦斯治理效果的关键。

高突危险水体上煤层开采下限及带压开采分区研究

确定开采下限,对高突危险水体上煤层的安全开采具有十分重要的意义。本文基于肥城矿区地质条件,用FLAC3D软件,对开采煤层下伏岩层移动变形规律进行了深入研究,对煤层底板三带范围进行了初步确定;同时,从不同方面对煤层底板开采破坏深度进行了理论计算。根据突水系数、导水带深度、导升带高度和经验数据,确定出正常条件下带压开采的下限(-720m)以及安全措施条件下(底板预注浆处理等)的带压开采下限(-850m)。依据开采下限,对带压开采条件进行了分析,初步形成了高突危险水体上煤层带压开采的分区分类,划分了"开采相对安全区(安全开采区、次安全开采区、条件安全开采区)、深部突水危险区、构造突水危险区",为确定安全开采技术与工艺奠定了理论基础。

高应力高突区域煤巷快速掘进综合防突技术

为了改变首山一矿己15-12010工作面地应力高、突出危险性严重、煤巷掘进困难的现状,基于矿井瓦斯防治理论,提出了前探地质深孔、超前排放钻孔、穿层预抽、穿层松动预裂爆破、瓦斯自动监测系统相结合的综合防突技术,并进行了现场试验。试验结果表明:综合防突技术可使高应力高突区域煤巷掘进工作面前方集中应力带与高瓦斯带向煤体深部转移,煤体内的瓦斯潜能及弹性潜能得到有效释放,消除或减弱了煤体的突出危险性,为工作面的掘进创造了较长的安全区与防护区。在己15-12010工作面回风巷实施综合防突技术后,掘进速度由原来的40m/月提高到了76.6m/月,增幅为91.5%,实现了安全快速掘进。

高突矿井瓦斯网状抽采与利用技术

为实现煤炭开采过程中通过抽采瓦斯达到安全开采并利用瓦斯发电,实现绿色开采,达到抽、采、用等循环经济发展模式,最大限度地减少碳排放,平煤股份四矿通过建立网状瓦斯抽采系统,利用低体积分数(6%～10%)瓦斯发电,采用非电溴化锂机组矿井降温技术和超低瓦斯体积分数(0.2%～0.4%)乏风氧化技术,使矿井瓦斯抽采率达到70%,回采工作面回风流瓦斯体积分数由0.8%降低到0.3%～0.4%,安全系数提高了2倍,使矿井年利用瓦斯量达到780万m3,发电600万kW.h,相当于每年减少了碳排放9.05万t,实现了煤与瓦斯共采。

高突煤层钻孔喷孔理论模型的建立及应用

高突煤层在采用钻孔消突施工的过程中,经常出现喷孔现象,给安全生产带来极大的隐患。目前,国内外关于钻孔喷煤量的计算一直没有合理的方法,对防喷孔装置的设计造成一定的不便。采用数学建模的方法建立了高突煤层钻孔喷孔理论模型,将喷孔过程中喷出的煤粉量化,推导出钻孔喷孔过程中煤体喷出速度和喷出量的解析解,并通过现场实测数据对所建立模型的可靠性进行验证,从而定义一种通过喷孔时间及相关可测参数计算实际喷煤量的方法。研究成果对高突煤层钻孔消突理论研究和实际应用具有指导意义。

高突煤层综采工作面立体化防降尘技术研究

针对高突煤层综采工作面尘源多、粉尘浓度高、风速大的问题,提出了分源治理、防降结合的思路,研究设计了由煤层注水、采煤机尘源跟踪喷雾、移架自动喷雾、钻孔泡沫除尘、回风巷尘控自动喷雾等组成的综采面立体式防降尘技术方案,并在平煤八矿戊9. 10-21050综采工作面进行现场应用。结果表明,该立体化防降尘技术对割煤、移架、打钻、转载等作业点的全尘、呼尘的降尘效率分别达到80%~88%、79%~86%,实现了高突煤层综采面粉尘的分源有效治理。

高突矿井巷道掘进过程中危险源预警系统的研究

为了对高突矿井巷道掘进过程中可能遇到的突出煤层进行预警,以便及早消除安全隐患,预防灾害的发生,研究了突出煤层的精细地质模型的构建,并通过GIS最短距离分析方法计算巷道掘进头到突出煤层的法距;基于Longruan GIS3.0和煤矿虚拟环境系统VRMine,研究开发了高突矿井巷道掘进过程中危险源预警系统,实现了预警模型的三维可视化以及预警评价,并用新庄孜煤矿的实际数据进行了实例验证。结果表明,高突矿井巷道掘进过程中危险源预警系统可以辅助煤矿安全管理。

穿层深孔预裂爆破防治高应力高突区域煤巷突出的试验研究

首山一矿首采面己15-12010工作面属于高应力高突区域。为有效消除或降低该区域煤层突出危险性,防止煤巷掘进过程中煤与瓦斯突出事故的发生,利用机、风巷的高抽巷进行了穿层深孔预裂爆破防治高应力高突区域煤巷突出的试验研究。研究结果表明:高应力高突区域经穿层深孔预裂爆破后,工作面前方集中应力带及高瓦斯带向煤体深部转移,煤体应力得到释放,地应力降低,顶板裂隙增大,煤层瓦斯压力及瓦斯含量降低,煤层突出危险性大大降低;穿层深孔预裂爆破技术作为防治高应力高突区域煤巷突出的有效措施之一,可大大提高掘进速度,确保煤巷安全、快速掘进,具有良好的经济效益和社会效益。

碎软低渗高突煤层井下长钻孔整体水力压裂增透工程实践

针对阳泉矿区碎软低渗高突煤层开展了井下长钻孔整体水力压裂增透技术的工程试验研究,工程实现了井下一次性整体压裂煤孔段长度达307 m,单孔注入水量达1 510 m3,最大注水压力达26.09 MPa。效果检测表明钻孔压裂影响半径最大达58 m,压裂后煤层透气性系数提高了2.67倍,百米钻孔瓦斯流量衰减系数降低了55%,230 d内钻孔日抽采纯甲烷1 395~2 810 m^3,平均2 173 m^3,钻孔累计抽采纯甲烷50.86×10~4m^3,抽采瓦斯浓度为49.38%~83.70%,平均64.31%。分析认为:水力压裂能改善煤层裂隙和孔隙的连通性、降低煤层有效应力、提高煤层渗透率,注水能促进煤层瓦斯从吸附态向游离态转化,是煤层压裂后钻孔高效抽采瓦斯的关键,依据填砂堵缝压裂技术原理提出了碎软低渗煤层长钻孔整体水力压裂煤层裂隙开启、扩展和延伸机制。工程试验成果及认识可为井下长钻孔整体水力压裂增透高效抽采瓦斯提供借鉴。

高突矿井综放工作面瓦斯治理技术

根据正明煤矿煤层赋存情况及瓦斯分布规律,对工作面瓦斯来源进行分析,采取综合治理措施,确定合理的配风量、采煤机限速及实施瓦斯抽采等,降低了工作面风排瓦斯量,防止了上隅角瓦斯积聚,确保了工作面安全生产。

高突矿井条件下厚煤层防突技术的实践

在区域综合防突和局部综合防突2个四位一体的基础上,结合寺河煤矿井田范围内的煤层瓦斯赋存情况,介绍了在高突矿井条件下,厚煤层防突工作的具体做法,建立了一套完整的防突技术体系。

高突足襞蛞蝓提取物多糖特征分析及其抗氧化活性研究

目的分析高突足襞蛞蝓提取物多糖特征并对其抗氧化活性。方法采用水提、Sevage法除蛋白得到受试物;气相色谱-质谱(GC-MS)、高效液相色谱(HPLC)分析受试物单糖组成,凝胶渗透色谱(GPC)分析相对分子质量及其分布; CSE暴露诱导气道上皮细胞氧化应激观察受试物抗氧化效果。结果高突足襞蛞蝓提取物中多糖是由核糖、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成,经脱蛋白处理后单糖组成不变,质量分数有所差别;受试物多糖数均相对分子质量(Mn)为1. 33×10~4,重均分子量(Mw)为3. 90×10~5;脱蛋白受试物多糖M n为4. 57×10~3,Mw为1. 40×10~4;受试物能降低烟草烟雾提取物(CSE)诱导的气道上皮细胞ROS生成,增加SOD酶活力(P <0. 01)。结论蛞蝓提取物含有多种单糖组成的杂多糖,且具有显著抗CSE诱导的气道上皮氧化应激作用。

颧部高突畸形患者经口入路行整复术的护理

对24倒颧骨高突畸形患者采用经口入路行整复手术，结果切口愈合良好，住院8～10d，随访效果满意。提出术前完善各项检查，有针对性地做好心理指导和口腔准备；术后加强病情观察，重视口腔护理，合理的饮食指导，限制口腔咀嚼运动，减少说话，预防切口感染、裂开等并发症发生，可促进切口愈合，有利于面部形态的改观。

山区高突矿井底板瓦斯抽放巷改进与应用

突出矿井煤巷的快速掘进一直是个难以解决的问题,目前煤矿大都是布置底板瓦斯巷,对工作面两巷进行消突,因此,底板瓦斯巷的布置成了关键。为了解决这一问题,以米箩煤矿为研究对象,在原矿井设计方案的基础上,利用山区煤矿的地形条件,优化设计了两条措施运输平硐和措施回风平硐,底板瓦斯巷从主斜井和措施平硐同时相向掘进,同时相向对工作面两巷预抽瓦斯,同时相向掘进工作面两巷。实践证明,工作面运输平巷掘进用时90d,掘进901.1m,工作面回风顺槽掘进用时121d,掘进927.8m,比原计划用时缩短了30%,加快了工作面两巷掘进速度,掘进过程中未发生突出事故,实现了工作面两巷的安全快速掘进。

高突矿井局部通风安全可靠性升级改造实践

针对高突矿井长距离掘进工作面局部通风安全系数低的问题,通过对掘进工作面局部通风供电、通风设施、风筒分风器、监测电缆、自动倒台、局部通风机、风筒进行全面升级和改造,并对风筒延接方法和高阻力段风筒接头处理方法进行创新,从而大大增强了高突矿井长距离掘进工作面局部通风安全的可靠性。

松软高突煤层筛孔管护孔工艺的应用研究

由于松软高突煤层成孔性差、孔壁不稳定,造成塌孔,影响钻孔施工质量和预抽效果。通过在首山一矿顺层瓦斯抽采钻孔应用筛孔管护孔下放工艺,既解决了松软煤层成孔难、塌孔、筛管下不到位等钻孔施工技术难题,又提高了钻孔瓦斯抽采浓度,同时分析了应用过程中存在的问题,为松软高突煤层筛孔管护孔下放工艺在抽采瓦斯技术中的应用提供技术经验。

SDQ-73型深孔取样装置在松软高突煤层中的适用性研究

煤层瓦斯含量井下直接测定结果的准确性很大程度上取决于所取煤样的质量。针对松软高突煤层中取样问题的现状,展开了SDQ-73型深孔取样装置在松软高突煤层的适用性研究。通过在首山一矿二1煤层12050、12061工作面的井下试验,分别完成了SDQ-73取样适用性试验及孔口接粉取样试验,并对两种取样方法的测试结果进行对比分析,得出该深孔快速取样装置可实现在松软高突煤层中的深孔、定点、快速取样,且取样质量明显高于传统的孔口接粉取样,完全符合GB/T23250《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》的取样要求。

松软高突煤巷快速掘进综合防突技术

为了改变新义矿12041工作面运输巷道掘进时突出危险性高、巷道掘进困难、掘进速度缓慢的现状,根据工作面地质条件,结合矿井瓦斯防治理论,提出工作面区域防突及局部防突相结合的综合防突技术,并进行了现场试验。试验结果表明:综合防突技术能使运输巷道掘进面及两帮煤体的集中应力向深部转移,煤体裂隙增多,煤体内的瓦斯能量得到有效释放,消除或降低巷道掘进时煤体突出的危险性,有效降低了瓦斯超限几率,提高了巷道掘进速度。

高突足襞蛞蝓对不同植物的取食选择性

以北方地区常见的17种蔬菜、3种花卉和10种杂草为供试植物,研究高突足襞蛞蝓的取食选择性。结果表明,高突足襞蛞蝓对30种供试植物的24h虫体出现率具有明显差异(F=12.23,p<0.05),油菜的最高(31.29±1.53%),万寿菊的最低(1.38±6.28%);对不同种供试植物的取食量比率具有明显差异(F=10.79,p<0.05),油菜的最高(41.90±12.58%),山酢浆草的最低(4.75±8.37%),对菊花和万寿菊没有取食。该研究结果为了解高突足襞蛞蝓的取食行为及食性特征等生物学习性积累了基础资料。

极软高突厚煤层大采高一次采全高沿空掘巷技术

沿空掘巷技术已经得到普遍应用,但在高突厚煤层一次采全高条件下应用,尚无成功经验。介绍了河南神火集团梁北煤矿极软高突厚煤层5.0 m大采高综采一次采全高开采条件下的沿空掘巷技术,为复杂难采条件下沿空掘巷有关参数的选择提供了参考依据。