突出掘进工作面瓦斯爆炸传播试验研究

为揭示突出煤层掘进工作面瓦斯爆炸在进风侧防突反向风门和掘进回风巷道内的传播规律,利用管道爆炸装置系统测试预混瓦斯空气爆炸条件下,冲击波在H型掘进巷道全压回风系统复杂管道网络中的传播特性。结果表明:揭煤突出工作面涌出的不同浓度瓦斯与空气混合爆炸,其爆炸超压沿掘进直巷传播的超压峰值总大于回风巷超压值;突出掘进全压通风系统中,联络巷影响回风巷爆炸超压传播,远离工作面方向上的联络巷内爆炸超压值最小;防突风门会造成爆炸冲击波反射叠加,爆炸超压值陡增。对突出掘进全压通风系统发生瓦斯爆炸时爆炸超压对联络巷和风门作用的特性进行研究,可为突出矿井巷道揭煤避灾设计及灾变应急救援提供理论和技术支持。

煤巷掘进工作面突出预测敏感指标及临界值确定

为防止煤巷掘进工作面发生突出现象,以某矿盆底区南翼煤层掘进工作面为工程实例,综合运用数理统计和模糊聚类方法对“三指标”(钻屑瓦斯解吸指标Δh2、钻孔瓦斯涌出初速度q及其钻屑量指标S)进行了预测,并确定了突出敏感指标。基于室内试验测试,Δh2与吸附平衡瓦斯压力p的关系呈幂函数拟合,并利用瓦斯压力临界值确定了Δh2的临界值,同时采用“三率”法确定了S的临界值。结果表明:M(S)>M(Δh2)>M(q),钻屑量S作为预测指标最为敏感,其次为Δh2,Δh2和S的临界值分别为195 Pa和6.0 kg/m,完全符合《防治煤与瓦斯突出规定》相关要求。该结果为其他类似矿井进行突出预测敏感性指标研究提供了宝贵的借鉴意义。

采动应力与工作面突出指标相关性分析

为准确预测采掘工作面煤与瓦斯突出危险性,以甘肃魏家地煤矿东一采区东1100工作面为例,研究采动应力对突出指标的影响因素。采用数学统计的方法并结合井田情况,通过研究煤层瓦斯压力与钻屑解吸指标二者之间的量化关系,推导出采动应力与瓦斯突出指标之间的关系,通过观测回采工作面的矿压,能够定量分析一定范围内煤体的瓦斯突出指标,通过测量瓦斯突出指标,判断煤体采动应力的分布情况。研究表明:采动应力对瓦斯突出指标产生一定影响,采动应力与钻屑解吸指标可以相互推导求值,两者之间的拟合函数为二次函数关系;随着采动应力的增大,钻屑解吸指标和最大钻屑量均先增大,逐渐趋于平稳后又迅速增大,存在正相关性关系。

大直径钻孔在突出煤层大采长工作面的应用

寺家庄公司是典型的煤与瓦斯突出矿井,主采的15号煤层透气性系数偏低,针对综采工作面回采期间瓦斯涌出量大、瓦斯治理难度大等问题,对15号煤层大直径钻孔模型、抽采效果进行研究分析,改进钻机抽采设备,提出大直径钻孔瓦斯抽采技术治理工作面瓦斯,取得了明显的瓦斯治理效果。

深部突出采区首采面瓦斯综合治理技术及应用

基于深部突出采区瓦斯、地质、煤层赋存等条件,从矿井瓦斯治理路线、保护层开采、掘进及回采期间瓦斯治理等方面,提出首采面掘进期间采用顶板抽采巷穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯,回采期间采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯加穿层钻孔抽采被保护层和邻近层瓦斯的综合治理方案,有效解决工作面瓦斯超限问题,达到了区域消突目的,实现了安全高效生产。

方山新井二_(1)煤层掘进工作面煤与瓦斯突出预测敏感指标及临界值确定

为了确定出方山新井二_(1)煤层掘进工作面突出危险性预测敏感指标及临界值,通过分析煤样突出参数,初步确定出可诱导二_(1)煤层发生突出的主导因素,再依据工作面指标与瓦斯指标(瓦斯含量)的相关性,对比分析其敏感程度,从而确定出二_(1)煤层掘进工作面敏感指标为钻屑瓦斯解吸指标Δh_(2)值(主要指标)和钻屑量指标S值(辅助指标)。采用实验室测定、历史异常情况分析、现场跟踪考察相结合的研究方法,并通过扩大试验进行验证,确定出了其临界值为Δh_(2)=180 Pa、S=4.8 kg/m。结果表明,所确定的掘进工作面突出预测敏感指标及临界值符合矿井实际情况,能够有效保证煤巷安全高效地掘进。

采煤工作面煤与瓦斯突出构造物理预警指标体系研究

为对采煤工作面煤与瓦斯突出进行综合防治,分别从地质构造、构造应力、构造煤、瓦斯赋存4个维度分析其对突出的影响。在煤与瓦斯突出构造物理环境因素研究的基础上,选择R型系统聚类方法和专家分析法,建立工作面突出构造物理预警指标体系,针对某矿复杂的煤层地质环境,运用模糊综合评判方法建立煤与瓦斯突出构造物理预警模型,并以该矿12090工作面为研究对象,对预警模型可行性进行了验证。

煤与瓦斯突出煤层巷道掘进工作面综合防突技术

本文将九里山矿在开采3#煤层时,面临的煤与瓦斯突出问题作为分析对象,对煤层出现的煤与瓦斯突出原因进行了分析,并结合煤层地质情况实际,采取了预抽瓦斯防突、超前卸压孔防突、高压注水防突、震动放炮防突等综合防突技术,从现场应用情况来看,取得较好的防突效果,对于工作面掘进过程出现的瓦斯超限问题得到了较好的解决,掘进的速度得到了显著的提升,有效缓解了采掘衔接较为紧张的问题,降低了煤与瓦斯出现突出事故的风险,保证了采掘工作的安全性。

兴隆煤矿工作面突出预测敏感指标及临界值研究

为探究陕西西韩兴隆煤矿有限公司采掘工作面突出预测敏感指标及临界值,首先现场考察初步确定3#煤层21301运顺掘进工作面钻屑量S值、钻屑瓦斯解吸指标K 1值作为突出危险预测指标,其临界值为4.6 kg/m、0.46 mL/(g·min1/2),钻孔瓦斯涌出初速度q值不宜作为突出危险预测敏感指标。然后实施工程扩大验证了其考察结果是合理可靠的。采用多种方法确定工作面突出敏感指标及临界值对该矿采掘工作面防治煤与瓦斯突出具有一定的借鉴意义。

某矿近距离突出煤层群首采工作面瓦斯治理技术研究

矿井瓦斯事故严重影响煤炭资源正常生产,针对高瓦斯矿井的瓦斯处理问题,采用经验总结、理论分析以及现场验证与实践的手法,对近距离突出煤层群首采工作面瓦斯治理技术进行了研究,具体分析了近距离突出煤层瓦斯分布特征,提出了穿层钻孔预抽采、工作面回采预抽采以及采空区埋管抽采的首采面瓦斯治理措施,并通过工程实践验证了瓦斯治理措施的可行性。

突出煤层掘进防突技术研究

针对焦作矿区单一煤层开采特点,分析煤巷掘进突出和瓦斯涌出规律,探讨防突措施的适应性,研究出严重突出危险掘进工作面中高压注水综合措施,即在巷道两侧布置长钻孔抽放工作面前方及两侧煤体瓦斯,向掘进工作面前方应力集中带内打短钻孔进行中高压注水。边掘边抽钻孔提前抽放瓦斯,增大煤体透水性,有利于煤层注水和较高的压力水压裂破坏煤体,增加煤体透气性,提高瓦斯抽放效果。通过在严重突出矿井试验,3115m巷道未发生一次突出,巷道掘进速度平均提高一倍以上,有效解除了突出危险,大幅度提高了掘进速度。研究与实践证明,中高压注水综合防突措施具有广泛的适用性、有效性和安全性特征。

综采工作面水力超前卸压防突数值模拟与试验研究

基于张集煤矿7353综采工作面采矿条件,通过数值模拟,分析了采煤工作面水力超前卸压防突效应,提出了利用煤壁位移量指标对其防突效果进行检验的方法,试验确定了水力超前卸压防突关键技术参数.现场试验表明,采取水力超前卸压防突措施可使工作面前方集中应力带深移,卸压带长度增加,工作面煤壁产生挤出位移,卸压带内瓦斯大量涌出,突出危险性显著降低,在保证防突措施超前距条件下实现了安全回采.

爆破地震效应激发煤与瓦斯突出的监测分析

以某突出矿井1261采煤工作面爆破为例,测试了该工作面前方卸压区和应力集中区的爆破振动速度和爆破振动频率;通过对现场测试数据的回归分析,得出了振动速度、爆破药量及地震波传播距离三者间的关系;采用"db7"小波法分析了爆破振动频谱、能量分布及爆破地震效应对煤与瓦斯突出的激发影响。监测表明:工作面前方卸压区和应力集中区爆破地震效应较小,不能直接破坏该区煤体,但该区煤体获取爆破振动能量后,工作面瓦斯突出危险性将增大。根据煤与瓦斯突出能量方程和工作面条件,调整爆破方案,可以降低爆破地震效应对采掘工作面煤与瓦斯突出的激发程度。

高压磨料水力割缝防突技术

系统地分析了高压磨料水力割缝防突技术的机理,介绍了其工艺流程和有关技术参数的研究情况,阐述了高压磨料水力割缝防突技术在突出煤层快速掘进中的防突作用,试验表明了高压磨料水力割缝防突技术是突出煤层快速掘进中的一项有效防突措施,其具有良好的实用性和广阔的推广前景。

突出煤层掘进工作面消突实践

为了消除掘进工作面前方煤体的突出危险性,同时降低回风流中瓦斯浓度,研究提出先抽后掘和边掘边抽的综合技术措施。通过在寺河矿西井区X13012回风巷掘进工作面进行试验,发现在采取综合技术措施后,掘进工作面突出危险性预测超标率由14.70%降至4.17%,回风流瓦斯体积分数由0.7%降至0.4%。可见边掘边抽措施的回风流瓦斯浓度比超前预抽措施的回风流瓦斯浓度降低了43%,工作面突出危险性预测指标超标率降低了71%,抽采及区域防突效果显著。

高瓦斯掘进工作面抽放技术

介绍了突出煤层掘进工作面瓦斯抽放方法试验,考察得出了巷帮长钻孔,并利用工作面深孔爆破技术来增大煤层透气性,抽放卸压瓦斯效果较为理想,大大减少了突出危险性,安全提高了煤巷单进。

高瓦斯低透气性突出煤巷快速掘进技术

分析了高压磨料射流割缝防突机理,在国内率先研制出用于高突掘进工作面的高压磨料割缝设备,并在平煤公司十二矿17180掘进工作面进行了工业性试验应用。试验期间,瓦斯释放空间大幅增加、掘进速度显著提高、煤层瓦斯压力得到了有效的释放,且该设备割缝效果好,操作方便,使用安全,不受巷道条件限制,适用性好。

煤巷掘进工作面水力挤出措施防突机理

通过理论分析、现场实验及数值仿真等手段,分析了注水过程中煤-水-瓦斯体系特征,研究了注水对煤的力学性质、应力和变形状态以及对瓦斯涌出量的影响.研究结果表明:该措施的防突机理在于注水后,煤体弹性潜能释放缓慢,集中应力带前移,卸压带加长,瓦斯涌出量减小.

掘进面沿顶钻进消突力学模型及配套钻具研究

对于掘进具有突出危险性的高应力易塌孔煤层,面临着掘进工作面消突困难问题.为解决煤巷掘进工作面快速掘进这项技术难题,提出沿顶钻进区域性消突方法,通过建立沿顶钻进力学模型,从力学的角度分析沿顶钻进施工后,掘进工作面煤孔解放层周围应力变化情况,验证该方法的可行性;研制高强度、高韧性钻具,完成配套的沿顶钻进工艺装备,为现场工业性试验提供完备的技术和装备支持.研究结果表明,沿顶钻进能够有效避免塌孔,有利于煤体应力释放,是解决掘进工作面难以施工钻孔、快速消突的有效技术手段.

注气驱替抽采瓦斯技术在高瓦斯突出矿井煤巷掘进中的试验

对于低透气性突出煤层采用常规瓦斯抽采方法，掘进速度较慢。通过分析注空气对瓦斯抽采钻孔增流、煤层瓦斯驱替，以及煤层增透的多重效应，结合山西某矿掘进工作面实际条件，分析了掘进工作面注气驱替强化抽采瓦斯技术及其试验效果。现场实践表明：注气后瓦斯抽采纯量为注气前的1.04～9.44倍，工作面措施效果检验指标KhAh2值分别降低了9．7％和18．1％，月进度提高了110．7％，可为低透气性突出煤层巷道安全快速掘进提供参考。