鹤煤三矿41采区煤层增透与瓦斯抽采技术研究

针对鹤煤三矿穿层钻孔施工采用传统打钻技术存在的打钻工程量繁重、钻孔布置密集度较高、瓦斯抽采效率较低等缺点,深入分析煤层赋存条件,研究优化抽采工艺与全程筛管固孔的方法,确定穿层钻孔布置形式,通过底抽巷穿层钻孔实施水力冲孔的方式,实现瓦斯灾害的快速治理。实践表明,相同条件下实施穿层钻孔水力冲孔技术,能大幅度提高单孔瓦斯抽采浓度,煤层瓦斯能够得到充分释放,促使煤层裂隙数目与透气性显著增加,有效改变了初始瓦斯分布状况,消除了新建工作面煤层应力集中现象,达到防治瓦斯突出的目的。

深孔控制卸压爆破防突机理和效果考察

本文在总结国内外现有防突措施的基础上,提出了一种新的防止岩石与二氧化碳突出的局部措施——深孔控制卸压爆破。利用应力波、断裂力学理论对突出过程和条件进行分析,提出突出可分为两个过程。文章指出:防止岩石与二氧化碳突出的关键是阻止裂缝区的形成与扩展;深孔控制卸压爆破产生的爆破裂缝面与压缩粉碎圈,可以起到止裂和防突作用,防止或抑止了突出的孕育发生。通过现场试验证明,深孔控制卸压爆破是工艺简单、防突效果显著、易于推广的一种新的防突措施。

开采保护层区域防突措施在煤矿中的应用

某煤矿为煤与瓦斯突出矿井,通过分析该矿煤层赋存条件、保护层性质、开采保护层须遵守的规定,以及其区域防突措施应当符合的要求,确定K17#煤层做为保护层,可以有效地让被保护煤层卸压,使瓦斯涌出,从而消除煤和瓦斯突出危险,为该矿的安全生产提供保证。

螺旋式切煤诱喷增透防突技术研究及应用

基于螺旋破煤机理和诱喷增透防突技术,运用ANSYS软件建立喷孔孔洞有限元模型,模拟了喷孔后孔洞周围煤体应力分布及位移变化规律,并在川煤集团杉木树矿进行了工业性试验。数值模拟结果表明:诱喷后形成卸压空间,煤体应力重新分布,出现应力三区:卸压区、应力集中区及原始应力区,卸压占主导地位。同水平煤层总位移变化均衡,孔洞上部卸压效果优于下部。经现场试验及应用,切煤诱喷后,煤体暴露面积及扰动体积有了大幅度地提高,诱喷孔平均瓦斯抽采浓度是普通孔的2.33倍,瓦斯抽采效率得到改善。

煤层倾角变化对石门揭煤突出危险性影响的数值模拟研究

理论分析了石门揭煤的突出机理,将卸压区宽度作为石门揭煤突出危险性评价指标。采用FLAC3D软件对煤层倾角为30、45、60°情况下揭煤前围岩应力分布情况、塑性破坏情况及揭煤全过程应力位移演化规律进行数值分析。

突出煤层多重水力卸压增透技术的现场试验研究

单一低透气性突出煤层的区域防突问题一直是一个技术难题。本文以大平煤矿为例,通过实施"水力压裂—水力冲孔—孔间压裂—二次冲孔"多重水力卸压增透技术,并经过现场试验检验了该技术的区域防突效果。现场试验结果表明:多重水力卸压增透技术使单一突出煤层的卸压效果更均衡,钻孔初始瓦斯抽采流量是采取单独水力冲孔措施的2.15倍,是不采取卸压措施的28倍;预抽消突达标时间缩短至6个月以内,并消除了单纯采用水力冲孔措施的卸压效果不均衡、存在局部应力集中的现象,区域防突效果明显。

综掘工作面卸压槽防突措施试验研究

通过对卸压槽防突机理的系统分析 ,研制了直接利用掘进机自身动力驱动和控制开挖连续卸压槽装置 ,进行了水平槽、两帮竖槽开挖工艺试验 ,成功地开挖出连续卸压槽 ,对卸压槽的瓦斯排放效果、有效排放半径进行了考察。试验结果表明 ,卸压槽有效地消除了激发突出的应力 ,排放了煤体中的瓦斯 ,增大了煤体抑制突出的阻力 ,很好地起到了综合防突的作用。

鹤煤六矿2145底抽巷水力增透防突技术实践

为提高煤层瓦斯预抽率和煤巷掘进速度,鹤煤六矿在2145底抽巷进行了穿层钻孔水力增透技术试验。试验结果显示,穿层钻孔水流的打击作用使原煤体结构发生变化,在煤体内快速形成槽孔,使得钻孔周围煤体透气性明显增加,大量瓦斯得以卸压快速解吸,并进一步激发煤炮诱导瓦斯突出和释放煤体内的瓦斯压力,瓦斯抽放半径大幅变大,抽放效果显著提高。

水力冲煤卸压防突技术在临涣煤矿的应用

结合临涣煤矿开展的水力冲煤卸压消突试验,分析了水力冲煤技术的防突机理,利用FLAC3D软件,模拟出了冲孔后钻孔径向应力、位移、膨胀变形率变化情况。现场采取水力冲煤措施后,单孔抽采标况瓦斯最大混合流量达142 L/min,抽采浓度最大可达88%,分别为采取水力钻采措施前的2.2和2.6倍;同时,在实施过程中减少了钻孔工程量,实现了突出危险区煤巷安全高效掘进。

近水平层滑构造高侧压系数对防突卸压角的影响研究

为确定近水平层滑构造高侧压系数对上保护层开采保护范围的影响,以韩城矿区下峪口煤矿为工程背景,分析了不同侧压系数对被保护层垂直应力演化、弹性能分布的影响,理论分析得出保护层开采后在煤层走向上产生高地应力梯度,进而减小防突卸压保护角;采用数值模拟方法得出保护层开采条件下煤层走向防突卸压角随侧压系数增大而减小,工作面倾斜上、下方的防突卸压角基本不受侧压系数影响的规律。该研究可为矿井被保护层工作面布置及瓦斯治理提供符合矿井实际的科学依据,并对相似矿井保护层开采范围的确定具有借鉴意义。

上保护层开采及卸压瓦斯抽采的消突效果研究

为分析上保护层开采及卸压瓦斯抽采对煤层消突的作用,采用理论计算、数值模拟及现场实测相结合的方法,研究上保护层开采底板破坏深度及卸压范围,优化卸压瓦斯抽采参数。研究表明:当煤层采高为1.4 m时,上保护层开采后煤层卸压深度为13.8~17.9 m,走向卸压角为59°,倾向卸压角为74°;对被保护层使用底抽巷网格式上向钻孔抽采,穿层钻孔终孔间距为15 m,终孔位置距2#煤层顶板约0.5 m,钻孔直径不小于100 mm;卸压瓦斯的抽采浓度达42.5%,被保护层保护范围内的瓦斯压力降为0.55 MPa,残余瓦斯含量降为5.214 m3/t,消除了突出危险性。

水力冲孔卸压增透防突技术的实践与研究

通过冲孔释放了煤体内的潜能,排放了大量瓦斯,使煤层透气性明显增加,抽采半径增大,抽采效果、消突效果得到显著提高,突出区煤巷单进水平明显提升。

煤矿深部开采卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防突机理

由于煤矿深部煤岩体物性、应力、瓦斯等因素显著改变,出现了应力主导型突出、低瓦斯压力突出等新的灾害特征。为了更好地指导煤矿深部突出防治工作,基于煤与瓦斯突出关键结构体致灾理论,结合所建立的易突出构造煤体渗透率演化理论模型,揭示了煤矿深部开采卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防突机理。研究表明:煤与瓦斯突出灾害防控的核心是高效抽采瓦斯,其关键是设法降低地应力;降低易突出构造煤体所受地应力大小,可起到降低弹性潜能、提升煤层渗透率、促进瓦斯高效抽采、降低瓦斯内能等多重效应;煤矿深部开采煤与瓦斯突出灾害防控应因地施策,从卸荷消能和煤岩介质属性改造两方面着手,重点区域在采用卸压增透和瓦斯抽采措施后,还可采取一些提高煤体强度、抑制瓦斯解吸等改性措施,确保煤矿深部采掘作业的安全。

掘进面多级气相压裂卸压抽采防突研究

为解决煤层赋存条件复杂、煤体渗透率低、部分区域突出易发性高等问题,提出运用多级气相压裂的方案在阳泉矿区新元矿31004工作面辅助回风巷与进风巷进行压裂试验,以考察其卸压增透效果;在试验巷道的不同区段实施单孔压裂和双孔压裂,并采用“压裂抽采”和“压后即掘”2种工作循环方式进行试验;基于对多项抽采参数的实测结果,从多角度评价多级气相压裂效果。结果表明:多级气相压裂具有明显的重启裂缝与扩张裂缝作用,能够有效改善煤体的渗透性和瓦斯抽采条件;通过对比单孔压裂与双孔压裂效果,并结合现场监测数据发现,双孔多级压裂的效果明显优于单孔多级压裂,双孔多级压裂钻孔作业难度低,且作业后瓦斯更易抽采;观测不同的工作循环方式未见明显差距,但“压后即掘”的工作效率明显更高。多级气相压裂的成功实施,对该技术在低渗矿区的防突消突与瓦斯抽采工作中的应用具有重要指导意义。

水力冲孔技术在煤层中的卸压增透作用试验研究

以突出严重的平煤十二矿己15-17220工作面为试验区,将水力冲孔技术应用于此煤层,同时为了防止水力冲孔施工过程中的喷孔现场,采用隔断掩护递进式的施工方案。试验结果表明:在己15-17220工作面进行水力冲孔后,不仅残存瓦斯量和瓦斯压力、工作面瓦斯涌出量等校检指标未出现超标情况,而且卸压增透作用明显,瓦斯抽采纯量和抽采浓度大幅度提升,水力冲孔技术起到了较好的综合防突和增透作用。

低透气性煤层群保护层开采保护范围及效果考察研究

开采保护层区域防突措施是当前行之有效的防突治本措施。以施茶亭煤矿为例,试验考察确定了保护层开采有效保护范围,并对保护效果进行了分析。开采上保护层2#煤层后,通过测定被保护层3#、4#煤层瓦斯压力、钻孔流量、相对膨胀变形率,得出3#煤层沿倾斜方向下方卸压角为75°,4#煤层沿倾斜方向下方卸压角为73°,3#煤层走向方向卸压角为60°,4#煤层走向方向卸压角为60°。3#、4#煤层最大残余瓦斯含量分别为4.39 m3/t、4.96 m3/t,小于8 m3/t,表明在保护层卸压保护范围内为无突出危险区。3#煤层透气性增大1812倍,4#煤层透气性增大664倍,保护效果非常明显。对于低透气性煤层群开采具有重要工程应用价值。

小煤柱护巷技术在突出煤层煤巷快速掘进中的应用

采用数值模拟方法对实体煤侧卸压区、应力集中区及原岩应力区分布特点进行了研究,通过实测突出指标得到了瓦斯卸压区与应力卸压区基本一致的特点,进而对区域防突措施进行优化,减少了1/3钻孔工程量,煤巷月进尺提高了28.1%,达到了快速掘进的目的。

突出矿井薄煤柱沿空掘巷瓦斯赋存规律及瓦斯防治技术研究

突出矿井沿空掘巷将掘进巷道布置在采面卸压区内,可以有效降低巷道掘进期间的突出危险性。针对沿空煤柱留设、卸压区考察、临近采空区瓦斯分布规律、通风系统调整、巷道贯通等重点环节管控进行技术研究,以期为条件相似矿井提供借鉴。

大采长突出工作面安全高效技术研究与应用

针对平煤股份一矿丁5-32080突出工作面回采期间防突及过地质构造问题,采用本煤层顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯作为区域防突措施,生产过程中采用了本煤层卸压注水钻孔措施并在过地质构造期间严格执行防突措施。现场实践表明:本煤层顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯及本煤层卸压注水钻孔有效地解决了瓦斯异常涌出问题,实现了突出工作面连续6个月安全、稳产、高产。

水力冲孔技术在防治煤与瓦斯突出中的应用

煤巷掘进过程中,为减少煤层瓦斯压力和含量,消除煤与瓦斯突出危险,避免各类瓦斯事故的发生,以左权阜生煤业典型的低透气高瓦斯松软煤层为例,根据水力冲孔卸压增透的机理,采用数值模拟软件确定了水力冲孔作用的有效影响半径,并将水力冲孔应用到工程实践中,从抽采效果、消突效果和掘进速度等角度说明了水力冲孔的效果。实践表明,水力冲孔的应用能有效减少煤层瓦斯压力和含量,防治煤与瓦斯突出效果显著。