深部极近距离煤层群开采底抽巷层位布置研究

以平煤八矿深部极近距离煤层群为工程背景,对深部极近距离煤层群开采条件下底抽巷的合理布置层位展开了研究;采用FLAC^(3D)数值模型,模拟了底抽巷顶板与己_(16-17)煤层不同净岩距离下煤层的塑性区、应力场和位移场演化规律。结果表明:当净岩距离为3、5 m时底抽巷上方煤层受到采动影响可以分为卸压区、应力集中区和原岩应力区;净岩距离为8~15 m时,上方煤层受到采动影响可以分为卸压区和原岩应力区;底抽巷的最优布置层位为保留净岩距离8~10 m;底抽巷掘进后,位于其正上方的位置卸压效果最好,该区域煤体充分变形,瓦斯治理较为容易,有利于后期煤巷的支护与维护,是布置煤巷的最佳位置;现场监测有效验证了底抽巷在该净岩距离下治理深部极近距离煤层群工作面瓦斯突出危险性的可靠性。

深部单一严重突出煤层煤巷掘进卸压防突技术

为消除深部单一严重突出煤层煤巷掘进的突出危险,理论分析了深部煤巷突出的复合能量及力学特点,提出了预掘底板岩巷卸压防突技术;结合丰城矿区实际,采用数值模拟方法确定了预掘底板卸压岩巷布置在待掘煤巷正下方8~12 m处。实践表明：预掘底板岩巷卸压防突效果显著,围岩最大位移为4.1 cm,围岩出现分区破裂现象,破裂区一般为4个;每米钻孔瓦斯初始流量、煤层透气性系数可达原始煤层的14.39、55.70倍,瓦斯抽采浓度提高近5倍,单孔抽采量提高近10倍;煤巷效检指标无超标现象,煤巷掘进速度由40 m/月提高到100 m/月,实现了煤巷安全快速掘进,对类似条件矿井具有重要借鉴意义。

深孔预裂爆破技术在低透气性回采工作面中的试验研究

为解决低透气性回采工作面采煤过程中,瓦斯抽采困难、施工周期长等问题,提出了利用深孔预裂爆破技术,增加煤层裂隙,提高煤层透气性的方法,并研究了深孔预裂爆破技术的作用机理,阐述了深孔预裂爆破技术的工艺流程,对增透效果进行了现场考察。研究表明:深孔预裂爆破后与爆破前相比,平均瓦斯抽采量提高了2.32倍,平均煤层透气性系数提高了5.6倍,最大提高了11.5倍,有效提高了瓦斯抽采率;工作面回采周期大幅度缩短,为安全、快速回采提供了保障。

深部煤层渗透特征及首采关键层卸压改造技术

针对我国煤层开采地质条件复杂、含煤地层中煤层群广泛发育、突出煤层群瓦斯灾害严重的特征,采用理论分析、数据统计和工程实践相结合的方法,系统分析了我国深部煤储层渗透特征,即深部煤体呈天然粉化结构,微、小孔发育,渗透率通常小于10^(-6)μm^2;提出了应依据安全性、经济性和统筹规划的首采关键层选择内涵和首采关键层"钻孔卸荷"的理论模型,确定在埋深大于800 m时,吨煤钻孔长度、钻孔间距等定量化关键指标;在此基础上,介绍了我国采用地面井压裂、井下顺层钻孔和穿层钻孔改造首采关键层的技术途径,配合邻近层卸压瓦斯抽采方法构成立体瓦斯抽采模式,实现了高瓦斯突出矿井煤与瓦斯2种资源的安全高效开采。

低透气性突出煤层巷道快速掘进的试验研究

针对在低透气性突出煤层巷道掘进过程中，煤与瓦斯突出综合检测指标经常超限，掘进速度缓慢等问题，提出了深孔预裂控制爆破和巷帮钻孔边抽边掘相结合的综合防突技术，研究了深孔预裂控制爆破技术的作用机理，阐述了深孔预裂控制爆破技术的工艺流程和巷帮钻孔的布置参数．研究表明：在低透气性突出煤层中采用深孔预裂控制爆破和巷帮钻孔边抽边掘相结合的防突措施，可有效地消除激发突出的应力和煤体结构的不均匀性，提高煤体强度和煤层透气性，使巷帮钻孔瓦斯抽放量大幅度地提高，增大了煤体抑制突出的阻力，能有效地预防和消除在掘进过程中煤与瓦斯突出的危险性，且提高巷道掘进速度3～4倍．

石门揭煤深孔预裂爆破增透效果试验研究

针对低透气性突出煤层钻孔抽采瓦斯难、石门揭煤速度缓慢等问题,研究了低透气性煤层深孔预裂爆破卸压增透的防突机理,通过理论分析、深孔预裂爆破药柱研发及现场试验相结合的方法,测试了淮南矿区某矿东四采区B组5-2煤层深孔预裂爆破煤层松动半径;依据此参数,优化设计了5-2煤层抽采钻孔和爆破孔。结果表明：在低透气性突出煤层实施深孔预裂爆破增透技术措施后,煤体的弹性潜能得到有效释放,煤层瓦斯压力梯度降低,有效消除了激发突出的应力,煤层的透气性系数提高了123倍,煤层瓦斯抽采纯量比爆破前提高了6~9倍,石门揭煤时间大幅缩短,仅为47 d,比传统的揭煤方法揭煤时间缩短近2个月,为采掘正常接替提供了保证。

深立井揭煤消突方法与安全爆破技术

针对传统揭煤方法的不足,结合潘北矿揭煤突出的实际问题,在仔细分析国内外关于消突措施的基础上,通过优化钻孔设计,取得了理想的消突效果;并采取了切实可行的远距离爆破措施,使井筒安全快速揭过突出煤层。

大倾角松软突出煤层煤巷锚杆支护技术与实践

介绍了淮南矿业集团谢李公司在大倾角、松软、有突出危险性的B11b煤层中应用煤巷锚杆支护技术。解决了大倾角松软突出煤层巷道围岩稳定性及松软煤层帮部变形控制问题。

深孔预裂爆破技术在井筒揭煤中的应用研究

针对淮南矿区井筒揭穿低透气性突出煤层施工周期长,很大程度上制约矿井采掘接替等问题,提出了利用深孔预裂爆破技术,增加煤体透气性,提高瓦斯抽采量,缩短井筒揭煤时间的新方法。主要研究了深孔预裂爆破煤层增透防突的作用机理,模拟分析出某矿第二副井13-1煤层的爆破松动半径为4 m,优化设计了井筒揭煤钻孔布置方案;现场考察了深孔预裂爆破煤层增透后瓦斯抽采纯量较爆破前增大了4倍,提高了煤层瓦斯抽采率,从而使井筒揭13-1煤层时间缩短至32 d。

深孔预裂爆破技术在松软突出煤层井筒揭煤中的应用研究

针对松软突出煤层快速井筒揭煤,应用深孔预裂爆破技术实施揭煤区域的瓦斯治理;为了确定深孔预裂爆破实施区域位置,应用FLAC3D软件分别模拟了揭煤前后煤层应力场变化,根据应力带分布范围,确立了深孔欲裂爆破位置区域;通过在现场试验检验,预裂爆破后,瓦斯抽采体积分数由7.52%提高到9.79%,抽采纯流量增大了30%,揭煤工期大大缩短,取得了良好的经济效益和安全效益。

深井“三软”煤层煤与瓦斯突出防治技术及应用

在区域性防突技术中,通常采用"四位一体"防突预测,而在"四位一体"综合防突工艺中,关键是准确的预测预报。为了进一步防止无突出危险区突然升级,对煤层巷道掘进期间按突出威胁区进行管理,采用钻孔钻屑指标法和钻孔瓦斯涌出初速度法,对工作面的突出危险性进行预测验证。

松藻煤矿快速石门揭煤技术研究

针对松藻煤矿煤层松软,透气性差,现有石门揭煤技术工程量大,揭煤时间长等问题,采用深孔预裂爆破和高压水力割缝快速石门揭煤技术,分别对深孔预裂爆破的钻孔布置方式和爆破参数,高压水力割缝的钻孔布置方式和水力学参数进行了研究。应用结果表明,深孔预裂爆破快速石门揭煤技术可使钻孔平均进尺数下降806.7 m,且石门揭煤时间由72.3 d下降为32 d,揭煤时间缩短55.3%;高压水力割缝快速石门揭煤技术使钻孔平均进尺数下降905.7 m,且石门揭煤时间由72.3 d下降为27.7 d,揭煤时间缩短61.2%。上述2种方法都可解决揭煤时间长,工程量大的问题,其中高压水力割缝石门揭煤技术效果更好。

大埋深强突出三软煤层快速揭煤防突技术

针对新义煤矿二1煤层突出危险性大的问题,通过分析石门揭煤工作面各种防突技术措施的优缺点,采取巷旁截流、巷内交叉钻孔抽放结合短导硐震动爆破的措施快速揭开严重突出三软煤层。结果表明:经过40 d的抽放后,揭煤工作面瓦斯抽放率达到34.6%;揭煤前原始瓦斯含量为6.37～12.84 m3/t,采取集中抽放的防突措施后,残存瓦斯含量为6.50～8.00 m3/t;揭煤前防突措施效果检验中揭煤工作面钻屑瓦斯解吸指标Δh2最大值为80 Pa。由以上测试指标可看出,采用严重突出三软煤层快速揭煤技术后揭煤工作面的突出危险性已消除。震动爆破揭煤后瓦斯体积分数最大值仅0.04%,安全顺利地揭露了二1煤层。

深井底板突水组合灰色物元判别系统及应用

深井底板突水预测是一个复杂的理论与技术问题,具有模糊性、灰色性和不相容性的特点。建立了深井底板突水的主控指标体系,通过灰色关联分析得到主控因素,应用熵值调整法确定了各主控因素在突水过程中的贡献权重。根据灰色物元分析理论,分别建立了线性灰色物元判别模型和最优灰色物元判别模型,采用VB6.0开发了深井底板突水组合灰色物元判别系统。该系统两种模块的并列运行和相互验证提高了判别结果的准确程度,使系统初步具备了受承压水威胁的深井工作面的危险度预测功能。应用该系统进行深井突水案例的模拟结果与实际情况比较吻合,这表明该系统对深井复杂条件下的矿井底板突水预测具有较好的应用价值。

卸压爆破在低透气突出煤层快速掘进中的应用

针对在高瓦斯低透气突出煤层巷道掘进过程中,瓦斯频繁超限、突出预测指标超标次数多、防突措施的钻孔工程量大、巷道掘进缓慢等问题,提出了用深孔控制爆破来释放煤体所积聚的弹性能,以扩大工作面前方煤体卸压带的范围,结合巷帮钻孔边抽边掘的措施,达到增透卸压强化抽放快速消突的目的,实现巷道安全快速掘进。

软煤应变强度硬化冲击灾变

煤与瓦斯突出软煤层不具冲击倾向性,但在深部开采中却发生了软煤层冲击灾变动力现象.为探索软煤冲击灾变的成因,通过文献研究和工程案例实证分析,证明了软煤层冲击灾变现象的客观存在;通过煤样无侧限单轴压缩试验和冲击倾向性测定,得知试验煤样无冲击倾向性,极限载荷后单调应变强度软化;模拟工程背景现场与掘进工作面和采煤工作面中部相同的边界约束和加载条件,开展单自由度边界承压试验,考察灾变全程应力、应变、声发射特征,研究软煤冲击灾变机理.结果表明:单自由度边界条件下加载,3个煤样均出现应变强度软化-硬化-灾变过程,甚至反复软化-硬化;经应变强度硬化,灾变前煤样抗压强度均超过冲击倾向性的阈值条件;定义了应变强度软化、应变强度硬化系数,灾变前应变强度硬化系数分别为1. 26,1. 53,2. 25,应变强度硬化程度比较显著;软煤在单自由度约束条件下承压,应变硬化达到煤样冲击破坏强度条件时,可发生类似硬煤的冲击灾变,合理解释了现场软煤层冲击灾变的成因.深部高应力条件下,煤与瓦斯突出软煤掘进和开采,要对应变强度硬化导致煤层冲击灾变引起重视;工程上,这种冲击灾变的强度一般不高,但其可诱导煤与瓦斯突出或瓦斯异常涌出,危害性很高.

深井强突出煤层揭煤下向钻孔瓦斯抽采成套技术

为解决顾桥矿-943—-1 000 m北翼二水平回风斜巷及深部进风井井筒在穿过6煤时的瓦斯涌出异常问题,针对深井存在的煤层松软、透气性低、地应力高、瓦斯压力和瓦斯含量高等特点,提出在顶板巷施工下向穿层钻孔,配套使用掏穴、全程套管跟管钻进、快速封孔等工艺,并进行了现场应用。结果表明:回风斜巷揭6煤措施孔共抽采瓦斯17.2万m3,揭煤区域预抽率45.3%,揭煤区域原始瓦斯压力5.18 MPa,残余瓦斯压力0.22 MPa,原始瓦斯含量10.24 m3/t,残余瓦斯含量5.06 m3/t,残余瓦斯压力和瓦斯含量均未超过国家规定和该矿区的临界值。该技术也成功应用于深部进风井井筒揭6煤,大幅度缩短了工期,实现了深井强突出煤层的安全高效揭煤。

深立井揭穿多层突出煤层技术与实践

为了缩短了揭煤工期、加快成井速度,在淮北桃园煤矿扩建工程新副立井井筒、揭穿多层深水平突出煤层的施工中,采用突出煤层快速掘进施工技术,实施探、测一体化,扫孔冲煤等新工艺,实现快速测报、消突,安全顺利揭穿共10层煤,工程实践表明:距煤垂距10 m的探、测煤一体化工艺提高了测定的准确度,节约了5 m的测压工序及指标钻测时间;扫孔冲煤工艺是立井井筒揭穿突出煤层钻孔排放措施的制胜环节。

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。

深井强突出煤层石门揭煤区域防突技术

矿井深部高地压石门揭穿强突出煤层是煤矿安全生产中一大难题。淮南矿业集团谢一矿通过对石门揭穿强突出煤层位置实施多角度区域性大面积打钻、卸压,采取立体网格式抽放,并严格执行"四位一体"综合防突措施,加强高地压揭煤顶板管理,按照正规循环作业渐进式逐步逼近,安全揭开强突出煤层,为矿井向深部开拓石门揭煤防突工作提供了借鉴。