基于摩尔-库伦准则以孔代巷上隅角瓦斯治理研究

为解决工作面U型通风上隅角瓦斯积聚问题,提出了以孔代巷的抽采工艺,根据摩尔-库伦破坏准则和采空区覆岩裂隙发育理论,分析了成孔过程孔壁变形和孔隙结构变化规律,得到了有效应力作用下孔壁煤体变形量;同时根据岩石力学公式,计算得到了高位钻孔的合理抽采层位。通过对比以孔代巷和普通钻孔的抽采数据表明:在钻孔终孔高度高于顶板43 m,负压20 kPa的条件下,以孔代巷抽采工艺下的单孔瓦斯抽采浓度达到58.92%,较普通钻孔提高了3.5倍;单孔瓦斯纯量达到0.045^(3)/min,相比普通抽放钻孔增加了8.5倍;采空区瓦斯涌出量降低到1.32^(3)/min,减少了29.03%,上隅角瓦斯浓度为0.14^(3)/min,降低了67.44%;采空区瓦斯抽采时间为45 d,比联络巷密封插管抽采减少了35 d,该研究对采空区上隅角瓦斯抽采提供了理论依据。

巷旁高水材料柔模墙隔离采空区瓦斯治理技术研究与应用

矿井采空区内瓦斯浓度伴随着距工作面越来越远而不断增大。靠回采面一侧较低,随着距离的越来越大,瓦斯浓度不断升高。工作面切顶卸压沿空留巷后,采空区密闭不好,大量采空区瓦斯进入回风流,导致回风流中瓦斯浓度较高,瓦斯含量超标,影响正常的安全生产。为了降低切顶卸压沿空留巷工作面回风流风排瓦斯量,主要技术手段是巷旁充填密闭墙和高位钻孔主动抽放。以鹿台山煤业有限公司2206工作面为工程案例,在切顶卸压沿空留巷的基础上通过构造巷旁充填墙实现密闭采空区,同时通过加强高位钻孔主动抽采和采空区埋管进行采空区抽放瓦斯。可有效密闭采空区、明显改善采空区漏风,提高高位钻孔和采空区埋管瓦斯抽放量。采用巷旁充填密闭后工作面回风巷瓦斯含量明显降低,满足矿井的安全生产。

大断面巷道穿断层破碎带区域支护参数优化数值模拟

目的:合理的支护参数是确保巷道围岩稳定和控制支护成本的关键。本研究以巨龙铜矿大断面排水巷道为研究对象进行支护参数优化。方法:设计了三种支护参数,利用有限元软件进行了数值模拟研究。通过分析不同支护参数下位移、应力及塑性区结果进行支护参数优化。结果:结果表明,锚杆支护能够有效改善围岩应力分布,避免出现应力集中。随着锚杆间距和排距的增大,巷道围岩最大位移增大,当锚杆间距和排距为1000 mm时,巷道围岩位移最大。围岩塑性变形主要发生于巷道肩部和两帮位置。当锚杆间距和排距为1000 mm时,塑性区深度大于锚杆长度。综合数值模拟结果和支护成本,巨龙铜矿大断面排水巷道最优锚杆支护参数为800 mm×800 mm(间距×排距)。意义:研究结果为穿断层破碎带巷道支护设计提供了理论参考。

巨龙铜矿排水巷岩石力学试验与稳定性分级

以巨龙铜矿长距离排水巷道为研究对象,施工15个钻孔进行岩石取样,采用单轴压缩试验探究了天然、干燥和饱水条件下岩石抗压强度。利用剪切实验研究了不同区域岩石的内聚力和内摩擦角。结果表明,微风化英安岩强度最大,岩性较好,微风化千枚岩和微风化凝灰岩次之,强风化凝灰岩和断层角砾岩强度最低,岩性最差,并利用BQ法进行岩体稳定性分级。

采动影响下邻空定向钻孔整体水力压裂瓦斯抽采技术

针对采动影响下邻空定向钻孔所面临的顺煤层成孔难度大,常规措施无法实施水力压裂的难题,以黄陵二号煤矿2号煤层邻空水力压裂钻孔为研究对象,提出了“先入顶板后进煤层”钻孔布置思路,以及开孔点与见煤点距离的综合确定方法,得出开孔点与见煤点距离的最小值为71.6 m;并确定了配套的封隔器类型和孔内压裂工具组合。在209工作面回采影响区域开展了工程实践,成功实施3个“先入顶板后进煤层”钻孔的定向钻进和整体水力压裂施工:定向钻孔长度240~270 m,岩孔段开孔点与见煤点距离为105~117 m,单孔压裂段长度126~165 m,泵注压力15.2~19.0 MPa,压裂液用量248~315 m^(3)。实测水力压裂影响半径达36~54 m,压裂钻孔平均瓦斯抽采体积分数与瓦斯抽采量较压裂前提升了4~16倍和3~8倍,压裂区域内瓦斯预抽钻孔百米瓦斯抽采量是未压裂区域的2倍,且抽采体积分数大于60%的钻孔数量是未压裂区域的5.1倍。

高瓦斯综采工作面瓦斯立体抽采技术与应用

针对高瓦斯综采工作面瓦斯含量高、瓦斯涌出量大、开采强度大等特点,提出在回采巷道掘进和工作面回采过程中进行瓦斯立体抽采的治理方法,巷道掘进期间通过底抽巷穿层钻孔与掘进工作面顺层钻孔形成立体抽采系统;工作面回采期间利用底抽巷穿层抽采、工作面顺层抽采和高抽巷组成立体抽采系统,确定了瓦斯立体抽采的主要技术参数;结合赵庄煤矿1307工作面实际的地质条件和开采条件,进行了瓦斯立体抽采试验.研究结果表明:瓦斯立体抽采大幅度降低了工作面的瓦斯含量,瓦斯抽排率达到69.28%,瓦斯抽采效果显著,是一种良好的瓦斯治理方法,实现了工作面掘进和回采期间的安全生产.

突出煤层底抽巷位置优化研究

针对突出矿井底抽巷合理位置的布置问题,结合豫西某矿首采工作面地质条件,采用FLAC3D对8种回采巷道与底抽巷相对位置的设计方案进行数值模拟,对比分析各布置方式条件下巷道围岩应力分布规律及巷道变形特征,综合经济因素及现场操作情况确定最优设计方案。结果表明：回采巷道与底抽巷垂距为5.8 m、垂距为10 m平距分别为10 m和15 m的设计方案均能满足巷道稳定性和支护要求,但从经济效益方面考虑垂距平距均为10 m的设计方案最优;经实践验证,回采巷道与底抽巷垂距和平距均为10 m的设计方案顶底板和两帮移近量可满足安全生产要求,抽采后残存瓦斯含量控制在3.3-5.8 m3/t,防突效果明显。此设计方案的成功运用,不仅可以指导该煤矿的安全、高效生产,而且也可为具有类似地质条件矿井的底抽巷布置提供借鉴和参考。

杜儿坪矿低位瓦斯抽放巷支护技术研究

针对杜儿坪高瓦斯矿井采区工作面Y形通风方式,开展低位瓦斯抽放巷支护技术研究。井下调研查明底抽巷存在锚杆锚索预应力偏低、锚索超长及帮顶联网脱节等设计缺陷;提出围岩条件、采动应力和地应力是影响其稳定的主要因素,据此设计底抽巷采用高预应力锚网索联合支护技术,数值计算及现场应用表明,采用设计方案底抽巷满足了两面瓦斯的抽采任务,为同类巷道支护提供了参考依据。

综放工作面顶板随采式专用排瓦斯巷布置研究

确定合理的专用排瓦斯巷参数是确保能否高效治理综放工作面瓦斯积聚及上隅角瓦斯超限现象的关键。结合五阳煤矿7605工作面的实际情况,采用瓦斯运移规律、矿压理论、矿井通风等理论及FLAC3D数值模拟软件,对专用排瓦斯巷的合理层位、距离回风巷的水平距离、巷道断面面积等参数进行了研究。结果表明,专用排瓦斯巷适合布置在岩层垮落带的中下部,距离回风巷的水平距离受巷道等效半径影响,巷道断面面积由通风能力和掘进工程量决定,7605工作面专用排瓦斯巷的3个参数分别为距煤层顶板2.65~6.75 m、距离回风巷水平距离约15 m、巷道断面面积7 m^2。现场应用表明,工作面回采期间瓦斯体积分数维持在0.3%左右,上隅角瓦斯体积分数未发生超限,瓦排巷与工作面连通顺畅,瓦斯治理效果显著。

高瓦斯矿井煤层群综采工作面瓦斯综合治理技术

针对高瓦斯矿井煤层群开采的特点,对010907综采工作面采取了本煤层预抽、底板穿层钻孔邻近层预抽、专用瓦斯治理巷等相结合的综合治理技术,取得了较为明显的效果,解决了回采时工作面瓦斯超限的问题,也为本煤层其他未采工作面提供了相对稳定的瓦斯治理模式。

突出煤层底板抽放巷区域消突实践探讨

本文引进了煤层底板抽放巷钻孔抽放、冲孔等综合性措施,有效地增加了煤的孔隙率,提高了煤的可塑性、湿润度和透水性,改变了煤的物理力学性质,较大程度的提高了瓦斯抽放率,解决了措施施工和掘进相集中的问题,为突出矿井的高产高效建设提供了实践经验和理论依据。

泄排巷对采空区瓦斯分布影响的数值模拟

为了考察泄排巷对采空区瓦斯分布的影响,运用滤流理论建立了采空区瓦斯运移数学模型,模拟研究了无瓦斯泄排巷、有1条泄排巷和2条泄排巷,以及泄排巷位置发生变化时采场瓦斯分布特性。结果表明,泄排巷数目和位置对采空区瓦斯分布有重要影响,其作用相当于漏风汇,能分流采空区瓦斯,从而降低工作面上隅角、回风流及采空区瓦斯浓度,并且泄排巷离回风巷越近,分流瓦斯的效果越好。泄排巷对采空区瓦斯分布的影响上层比下层更大。

瓦斯抽采“一巷两用”技术

为了解决瓦斯抽采中巷道利用率低的问题,通过分析高抽巷、底抽巷、"一进双回"工作面外侧回风巷的特点,提出了3种巷道的"一巷两用"瓦斯抽采技术,从理论和操作上对这些技术进行了可行性分析,并探讨了钻场布置和钻孔设计、施工的技术要点.预期效果表明,这些技术拓宽了巷道的用途或延长了服务时间,在保证瓦斯抽采效果,提高采掘速度,降低生产成本方面效果显著.

“中间巷”在突出煤层回采工作面的应用分析

根据采掘工作面瓦斯防治的要求,为实现回采工作面顺槽巷道实施递进抽采措施,需要在现工作面巷道布置的基础上增设一条回采巷道(工作面走向中间巷)。以新景公司3216工作面为例,分析新增中间巷道的原因及要求,研究了布置走向中间巷的可行性,以提高抽掘效率,并将现有的回采通风方式改为"W"形通风,改善现有通风方式的弊端。

综采放顶煤工作面高位巷抽采关键技术研究

综采放顶煤开采具有开采效率高、开采成本低等明显优势,但是由于综放开采中瓦斯涌出量较大,增加了综放开采的难度与危险程度。而选择使用高位巷抽采的方式,能够实现综放开采瓦斯浓度的有效控制。本文以某实际工程实际案例,从综采放顶煤工作面高位巷抽采关键技术要点分析入手,研究了综采放顶煤工作面高位巷抽采效果,并结合工程实践,提出了综采放顶煤工作面高位巷抽采应当注意的相关问题。

晋城矿区井下梳状钻孔瓦斯抽采技术体系

针对晋城矿区松软煤层破碎易塌孔卡钻导致的成孔性差、顺层钻孔抽采距离短等难题,利用远距离治理松软煤层瓦斯的梳状定向孔钻进技术与松软煤层瓦斯治理特点相结合,形成了适合晋城矿区瓦斯抽采的底板梳状孔替代底抽巷、掩护相邻工作面煤巷掘进梳状孔、本煤层孔排水-顶板梳状孔抽采瓦斯3种技术模式,分别在赵庄矿1307工作面、成庄矿4226巷、53131工作面进行推广应用。结果表明,该瓦斯抽采技术体系实现了单分支孔出煤量大于1 t、瓦斯突出危险性消除、累计抽采瓦斯纯量10.14万m3的效果,解决了绕过破碎煤层区域掩护邻近煤巷掘进,V字形产状煤层本煤层孔残留水影响瓦斯抽采等技术难题。

基于工作面顶板巷“一巷两用”的试验及应用

在煤巷掘进过程中为防治煤与瓦斯突出，以及防止工作面回采期间瓦斯超限，采用顶板巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯;在工作面回采期间将顶板巷作为高抽巷抽采瓦斯。在恩洪煤矿122908工作面的试验及应用结果表明：顶板巷穿层钻孔可有效消除煤巷掘进工作面突出危险性，瓦斯含量基本控制在8m3/t以下；掘进进度由平均不足30m/月提高到平均48m/月，月进度提高60%;工作面回采期间高抽巷瓦斯抽采浓度为10%.17%，抽采纯量为2.32.3.56m3/min，上隅角瓦斯浓度在1%以下。通过优化设计，实现了顶板巷“一巷两用”的目的。

济宁鹿洼煤矿侏罗系红层水的危害及防治

针对济宁鹿洼煤矿侏罗系红层水危害,研究了红层的组成、含水性、涌出机理等水文地质特点,提出了系统 的防治措施,并成功应用于二采区巷道布置及开采中,取得了较好的效果。

华蓥山隧道西段泄水洞工程及其对治理隧道暴雨涌突水的作用

华蓥山隧道西段在暴雨期间发生过多次岩溶涌突水,对此,实施泄水洞排水方案取得了良好效果。文中介绍了华蓥山隧道的泄水洞工程及其在治理隧道涌突水中的作用,并对完善华蓥山隧道排水系统提出了一些建议。

穿层钻孔水力冲孔消突技术的应用研究

由于薛湖煤矿煤层透气性较低,且原始煤层瓦斯预抽效果较差,抽放达标周期长,为提高突出煤层的透气性,该矿在2306机巷实施了煤层底板穿层钻孔水力冲孔强化瓦斯抽采消突技术,介绍了该项技术的施工工艺、冲孔工艺及冲孔增透瓦斯抽采消突成果。结果表明,该技术有效的增加了煤体的孔隙率,提高了煤体的湿润度、透水性和可塑性,改变了煤体的物理力学特性,瓦斯抽放率得到了较大提高,有效地解决了措施施工和掘进相对集中的问题,为突出矿井的高产高效生产提供了理论依据和实践经验。