急倾斜煤层开采覆岩裂隙演化与渗流的分形研究

采用分形几何学对离散元计算得出的急倾斜煤层开采覆岩裂隙发育进行了分析,结果表明,采空区上方岩土体节理裂隙发育边界角度较陡,近地表附近岩土体节理裂隙发育边界角度较缓.覆岩内裂隙闭合与张开裂隙的分形维数与开采深度呈线性关系,且两者之间的比值随采深的增加而增加,即覆岩内张开裂隙闭合率随采深的增加逐渐提高,说明浅部覆岩内裂隙的闭合对于阻止地表水入渗可起到积极的作用.对工作面内的雨水渗流量与裂隙闭合率关系进行深入研究,得出工作面的水渗流量与裂隙闭合率呈非对称抛物线关系,进一步证明了裂隙闭合的阻水作用.

高瓦斯、急倾斜特厚煤层综放开采瓦斯治理

阿刀亥煤矿CU2煤层属于急倾斜特厚煤层,煤层埋藏较深,瓦斯涌出大,属于高瓦斯矿井。为了保证回采过程中的安全,结合本煤层的瓦斯地质规律,提出了瓦斯治理对策,主要是针对开采分层的下部煤体的瓦斯进行预抽、顺槽斜交插帮钻孔、上隅角埋管抽放等方式,从源头上解决了工作面瓦斯超限的问题。

急倾斜综放破碎顶煤流动规律数值模拟

急倾斜特厚煤层综放工作面长度较短,提高水平分段高度可增产增效,但存在顶煤放出率低的问题。有必要采取措施弱化高阶段顶煤,研究弱化后煤体流动规律。苇湖梁煤矿急倾斜煤层高阶段顶煤超前注水-预裂爆破致裂弱化后,破碎顶煤具有散体介质特征。基于现场地质环境与开采条件分析,将弱化后顶煤视为非连续介质,应用颗粒流计算程序PFC(Particle Flow Code),对比分析了急斜煤层高阶段顶煤弱化前后随时间演化规律,为安全开采提供了理论依据。

急倾斜煤层采煤机的关键技术研究

急倾斜煤层因工作面倾角大,给综合机械化开采带来诸多困难。为了安全且高效地开采利用煤炭资源,重点阐述了适应于急倾斜煤层采煤机的关键技术,并对采煤工艺的选择、采煤机的牵引和制动、液压系统和传动系统的润滑问题进行了研究。为了保证采煤机运行期间的高可靠性,应增加相应的安全辅助措施,同时加强采煤机及相应配套设备的维护工作。

大倾角煤层综合机械化开采关键技术研究

大倾角煤层开采在我国部分矿区大量实践,并具有广泛的发展前景。通过对我国大倾角煤层采煤方法的发展历程和大倾角煤层综合机械化开采现状的分析及评价,指出了大倾角综采工作面实现"安全、高产、高效"开采的关键技术点在于:①系统掌握大倾角煤层采场矿压显现规律;②进一步革新采煤方法;③提高工作面综采设备的稳定性。并对解决大倾角厚及中厚煤层综合机械化开采关键技术难题的可行途径进行了探讨,提出了从研究矿山压力规律入手、发展创新采煤方法和优化工作面"三机"配套的综合解决方案,为大倾角煤层的优化开采提供了依据。

急倾斜中厚-厚煤层巷道放顶煤开采爆破技术研究

巷道放顶煤法是急倾斜中厚 厚煤层开采技术的一种新方法。该方法的初采钻爆技术是解决顶煤破碎与顺利放出的有效途径之一。介绍了钻爆参数的设计及其在各试验矿井中的应用效果 ,为急倾斜中厚

高密度电阻率法在陡倾煤层采空区中的勘查应用

为了探明乌鲁木齐及周边地下陡倾煤层采空区的分布范围和埋深,应用高密度电阻率法进行探测。根据视电阻率二维反演断面图,分析电阻率异常形态、高低阻分布等特征,推断出采空塌陷区和安全边界。经钻探验证,推断结果与实际情况相吻合,高密度电阻率法是准确探测陡倾煤层采空区空间形态特征及其塌陷影响区边界范围的有效方法。

高陡倾斜煤层沿煤层钻井研究——以准南昌吉地区为例

针对准噶尔盆地南缘煤层倾角大、地应力复杂的煤层气井钻探难题,基于弱面理论研究了煤层倾角、地应力、造(降)斜对井壁安全的影响,建立起多目标约束的沿煤层钻井轨迹优化模型。研究表明:(1)昌吉地区煤层倾角为10°~25°,局部达到25°~40°,属于高陡倾斜煤层,具有渗透率各向异性强、地应力各向异性强、岩体力学性质各向异性强的特点。(2)钻水平井时,根据倾角对井壁稳定影响分为作用区、过渡区和反转区,倾角在5°~25°时为作用区,沿倾向钻井最安全,沿走向钻井最危险;倾角大于65°后进入反转区,沿倾向、走向都成为安全钻井方位。地应力各向异性越大,坍塌压力越高、安全钻井方位的范围越小。(3)沿煤层倾向钻井时,倾角小于35°时建议沿煤层上倾方向钻井;倾角大于65°时建议沿煤层下倾方向钻井;倾角在35°~65°范围内井壁安全性最低,建议沿煤层走向钻井;井斜角在45°~65°时是最危险造(降)斜段,应尽量避免在此井斜范围对煤层造(降)斜。(4)为降低煤层着陆点到首靶点的坍塌压力,提出S型、J型两种沿煤层钻井轨迹类型,从对比结果看出本文方法比常规方法设计的井眼进尺更短、摩阻扭矩更小。

大倾角特厚煤层水平分层(深部)综放开采地表沉陷与地表水渗流研究

针对复杂地质条件下大倾角煤层地下重复开采扰动引起的地表沉陷问题及与之伴随的地表水入渗问题,运用FLAC软件,对不同水平煤层开采进行了模拟计算,总结出大倾角煤层开采随着开采水平的深部发展,地表沉陷越来越严重,沉陷的幅度逐渐减小,采空区上方裂隙逐渐压密,地表水最终沿着采空区两侧的拉破坏区入渗的特点,并对现场不同开采水平的地表沉陷以及地表水入渗情况进行了预测。对指导现场生产和理论研究有积极意义。

急倾斜特厚煤层高压水力“割-压”钻孔周围煤体润湿范围演化规律研究

为了明确急倾斜特厚煤层高压水力“割—压”钻孔间距的合理布置问题,采用数值仿真结合现场实测的方法,对单孔、双孔及六孔高压水力“割—压”钻孔周围煤体润湿范围进行分析。研究结果表明:在注水压力40 MPa、注水时间16 d左右时,六孔高压水力“割—压”钻孔饱和状态的注水湿润半径达15.3 m,可以更大范围地湿润煤体;与普通高压注水技术相比,采用水力割缝技术辅助湿润煤体时,钻孔周围煤体的注水润湿范围更大、注水效果更显著;在乌东煤矿北区+500 m水平45^(#)煤层现场实施高压水力“割—压”技术时,其“割—压”钻孔的布置间距选择30 m较为合理。

急斜特厚煤层综放面瓦斯运移规律与综合治理

水平分段综放开采是急倾斜煤层充分回收煤炭资源的重要手段。瓦斯动力学迁移致灾与煤岩运移规律密切关联。针对急倾斜特厚煤层高阶段综放开采下易导致瓦斯突然急剧释放、瓦斯超限及综合治理难题,以乌东煤矿西采区安全开采为研究背景,采用理论分析、实验测试和现场试验等方法,提出了基于矿压调控的瓦斯立体抽放工艺技术,开展现场应用验证。结果表明:工作面预抽率为5.8%,回风瓦斯浓度基本保持在0.02%左右,实现了工作面安全高效生产。

高陡构造区薄-中厚煤层群复合氮气泡沫压裂液研究——以合川地区煤层气为例

针对重庆市沥鼻峡背斜呈高陡复杂构造区,活性水压裂施工压力高、加砂风险大、支撑剂展布差及排采期间出砂严重等难题,评价优选了一套性能优良的氮气泡沫压裂液体系,即0.5%复合发泡稳泡剂JZQW-1+1.5%KCl防彭剂+N;并成功实现对合煤1-X2井4个煤层三级分段压裂合层排采实验。室内评价及现场实验结果表明:起泡稳泡剂JZQW-1采用小分子稳定剂代替大分子稳泡剂,有效提高泡沫液黏度、弹性和稳定性,克服了传统泡沫压裂液的缺点;该泡沫压裂液体系在30℃条件下,起泡体积约为700 ml,半衰期超过800 min,压裂液黏度达81 mPa·s,泡沫液稳定性好,耐剪切能力强。压裂施工期间裂缝监测结果对比证实该泡沫压裂液可有效降滤以提高改造效果,也为推进重庆市煤层气地面抽采工作奠定了良好的基础。

急倾斜特厚煤层不规则高阶段煤柱区防冲实践

乌东煤矿南区对井田资源整合的原大洪沟煤矿井筒保护煤柱首次进行资源回收作业,由于井筒煤柱阶段高度较高,煤柱边缘处为不规则停采线,区域结构较复杂,同时受水平构造应力、煤柱自身重力、煤柱两侧不规则停采线应力叠加等多种因素影响,易造成应力集中,发生冲击地压事故。通过高阶段煤柱区域进行评估,划定应力集中区域,通过ARAMIS微震监测系统在线数据分析,总结应力显现规律,同时采取相应的安全措施,使综放面安全顺利通过高阶段煤柱应力集中区域。