石港煤业15#煤层瓦斯抽采钻孔设计及抽采效果分析

石港煤业为突出矿井,15#煤层瓦斯含量比较大。为解决15#煤层瓦斯问题,综合分析了15#煤层瓦斯基本情况,制定瓦斯预抽区域措施,分别针对巷道掘进、工作面回采制定了相应措施,巷道预抽控制范围为巷道轮廓线两帮15 m,孔间距4 m;工作面预抽钻孔孔间距2 m,抽采半径1 m。通过后期效果考察,15107工作面预抽达标周期为180 d,采用穿层预抽钻孔进行掘进巷抽采效果良好。

定向束状钻孔掩护突出煤层工作面巷道掘进研究

针对上社二景煤矿突出煤层顺槽掘进期间瓦斯浓度较高、采掘接替紧张,严重制约煤矿的安全高效生产等问题,提出跨工作面施工定向束状钻孔掩护顺槽掘进模型,分析多个钻孔在该煤层中的应力叠加和瓦斯运移规律,归纳精准定位不留空白带、定向钻孔长度较深控制范围大、定向钻机扩孔联合钻进钻孔直径更大、“两堵一注”封孔效果好增大抽采负压和精准确定煤层顶底板位置5个束状定向钻孔工艺,得到钻孔设计、扩孔和封孔联合抽采工艺,达到了预抽煤层瓦斯、消突和精准确定煤层顶底板位置等多种目标。上社二景煤矿15203工作面进行了工程试验,工作面最大残余瓦斯含量为7.39 m3/t,判定该区域已抽采达标,定向束状钻孔掩护突出煤层工作面巷道掘进是可行的。

煤与瓦斯突出电磁辐射预警技术及应用

针对目前煤与瓦斯突出危险预警在预警实时性、准确性和便捷性方面的需求,分析了煤岩破坏电磁辐射特征、规律及煤与瓦斯突出过程电磁辐射、常规预警指标变化规律及其相关性,开发了煤与瓦斯突出电磁辐射预警装备及软件,建立了煤与瓦斯突出电磁辐射预警准则,实现了煤与瓦斯突出演化过程电磁辐射的自动分析及预警。研究结果表明:电磁辐射指标与常规预警指标具有较高的正相关性,可以反映煤与瓦斯突出危险性,现场煤与瓦斯突出预警应用结果表明,电磁辐射预警技术具有较高的准确性,可以超前13 m或提前2天预警到突出危险。

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.

石门揭构造软煤消突与快速成巷技术研究

分析了石门揭开构造软煤带诱发煤体突出机理,针对石门揭煤发生突出的危险性大和强度高的问题,提出了构造软煤带深孔控制预裂爆破消突和快速成巷技术,并在芦岭矿进行了现场试验。结果表明:采取深孔爆破后24 h内,抽采瓦斯的体积分数和纯流量长时间保持为原来的2～3倍;采用大断面U型钢棚快速成巷技术,巷道断面增加41%,保证了安全生产。在石门揭煤期间,有效杜绝了瓦斯超限和突出事故,也未出现片帮、漏顶和冒顶事故,揭煤时间缩短5～8 d。

穿层钻孔煤层段变孔径掏穴卸压增透强化抽采瓦斯技术

为提高预抽煤层瓦斯消突效果,文章提出了一种变孔径的钻孔卸压增透技术,并在下山揭煤钻孔中进行了试验研究。通过对已施工好的下向穿层钻孔实施掏穴扩孔后,实际钻进出煤量相应增加,钻孔的卸压影响范围增大,钻孔周围的煤体变形和透气性增大,抽采瓦斯效果显著提高,值得在低透气性高瓦斯突出煤层消突实践中推广应用。

巷道断层带瓦斯突出及防护岩柱临界厚度确定

矿井巷道在穿越含瓦斯断层或石门揭煤的掘进过程中,常常遇到岩石(煤)与瓦斯的超前突出。为科学地预留安全岩柱,通过深入分析各种突出影响因素,笔者修正了微元体中有效应力的表达式,从断裂力学的角度分析了岩柱内裂隙面上的应力状态,通过分析裂纹尖端周边的应力场,得出了裂纹尖端应力集中的力学成因,认为岩石(煤)与瓦斯突出是裂纹尖端应力强度因子达到岩体的断裂韧度时裂纹发生失稳扩展从而产生破坏的动力现象,并以此建立了岩柱临界安全厚度的计算模型。实践证明,计算得出的安全岩柱厚度与施工中的实际案例较为吻合。

高应力高突区域煤巷快速掘进综合防突技术

为了改变首山一矿己15-12010工作面地应力高、突出危险性严重、煤巷掘进困难的现状,基于矿井瓦斯防治理论,提出了前探地质深孔、超前排放钻孔、穿层预抽、穿层松动预裂爆破、瓦斯自动监测系统相结合的综合防突技术,并进行了现场试验。试验结果表明:综合防突技术可使高应力高突区域煤巷掘进工作面前方集中应力带与高瓦斯带向煤体深部转移,煤体内的瓦斯潜能及弹性潜能得到有效释放,消除或减弱了煤体的突出危险性,为工作面的掘进创造了较长的安全区与防护区。在己15-12010工作面回风巷实施综合防突技术后,掘进速度由原来的40m/月提高到了76.6m/月,增幅为91.5%,实现了安全快速掘进。

大孔径顺层长钻孔消突技术在潘一矿的应用

介绍了大孔径顺层长钻孔消突技术的原理,以潘一矿2371(1)工作面为试验地点,通过测定瓦斯含量、瓦斯预抽率、预测指标和掘进速度等指标,考察了大孔径顺层长钻孔消突技术的预抽放效果和消突效果。应用结果表明:实施大孔径顺层长钻孔消突技术后日常预测和效果检验指标均无超标,瓦斯预抽率在30%以上,残存瓦斯含量4.35～5.05 m3/t,验证无超标,月进尺在94～120 m,实现了突出煤层安全快速掘进与高效回采。

顺层钻孔预抽突出煤层瓦斯技术研究

选用新安煤矿17号煤层111706工作面作为本煤层顺层钻孔预抽瓦斯技术试验区,研究了17号煤层合理的预抽瓦斯技术参数值。结果表明:采用交叉布孔法的瓦斯预抽量可提高40%,94 mm大直径钻孔瓦斯预抽采量比直径65 mm钻孔提高34%;钻场内钻孔抽采瓦斯浓度比巷道钻孔抽采瓦斯浓度高将近1倍,封孔深度应不小于5 m。建议施工双向抽采钻孔来覆盖全工作面,掘进工作面钻孔深度控制在100 m内。

深孔预裂爆破在低透性高突煤层中的应用与分析

为提高低透气性高突出煤层瓦斯抽放率,达到预防瓦斯突出的效果,将深孔预裂爆破技术运用于某煤矿低透性高突煤层,考察了这种爆破对煤层透气性系数、百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽放量、抽放浓度、瓦斯抽放率以及突出预测敏感指标的影响。试验结果表明:采用深孔预裂爆破技术后,煤层透气性增强,瓦斯抽放率提高,各项预测指标在回采期间没有出现超标情况,同时也没有发生过瓦斯动力现象和煤与瓦斯突出。

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。

煤巷穿层钻孔割缝组合强化增透技术的应用

针对普通穿层钻孔条带布置掩护煤巷掘进增透效果差、卸压不充分的问题,提出了穿层钻孔割缝组合强化增透技术,研究了其增透机制,并进行了现场应用。研究结果表明,穿层割缝钻孔和普通穿层钻孔的卸压带相互贯通形成整体卸压,显著降低控制区域内煤体应力,强化增透效果更为明显。现场试验结果表明,采用该技术措施后,抽采平均纯瓦斯流量提高了3.42倍,瓦斯涌出初速度平均降低了27.0%、钻屑量平均降低了3.2%,未出现超标现象,达到了消突的目的。

顺层长钻孔预抽瓦斯孔径确定及应用效果分析

针对丁集矿煤层瓦斯高、地应力大及透气性差等特点,在巷道掘进工作面及煤壁两侧采取顺层长钻孔预抽瓦斯卸压消突措施。通过RFPA-Gasflow软件对钻孔周围煤的变形破坏特征、瓦斯流动特点及应力集中的变化进行数值模拟,获得合理瓦斯抽放钻孔参数,保证措施安全有效。结合模拟结果和现场钻孔施工实际确定抽放钻孔直径为133 mm,此时钻孔周围煤水平、竖直方向最大破坏范围达到520 mm和360 mm,掘进工作面前方煤卸压消突效果显著。

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。

千米埋深特厚煤层井筒揭煤综合防突技术

为解决千米埋深特厚煤层立井揭煤防突和穿煤施工安全,通过建立区域突出危险性预测、深孔预裂控制爆破增透抽放、效果检验和验证、中空锚杆金属骨架、远距离放炮揭煤、突出危险性预警和壁后预留排放等组成的七步法综合防突技术,从技术、施工组织、工程质量和安全防护4个环节保障施工安全。结果表明:采用深孔预裂控制爆破强化措施,抽放41 d达到区域防突要求;采用2圈中空锚杆注浆加固和壁后预留1圈排放孔等新工艺,揭煤和穿煤期间瓦斯浓度非常稳定,实现了零超限揭穿千米埋深9.8 m厚突出煤层。

煤巷炮掘工作面煤与瓦斯突出预警系统的开发

根据煤与瓦斯突出理论、模糊数学知识和计算机技术,研究开发了煤巷炮掘工作面煤与瓦斯突出预警系统,实现了计算机对煤巷炮掘工作面的突出危险性预测管理。该系统实现了由静态预测预报变为动态预测预报,由间隔预测预报变为半连续预测预报,可提高炮掘工作面煤与瓦斯突出预测的可靠性,并对有突出危险工作面进行及时报警,从而防止发生煤与瓦斯突出。采用钻屑指标法、瓦斯峰谷比值法、地质因素法和综合指标法作为突出预测方法,并将煤巷炮掘工作面的突出危险性划分为突出危险、突出威胁和无突出危险3类。

工作面水力卸压防突作用的数值模拟

为进一步摸清水力卸压的防突作用原理,笔者用UDEC软件对张集煤矿7353工作面水力卸压措施进行了数值模拟。先介绍水力卸压技术及模拟工作面概况,后通过确定几何模型及单元划分、边界条件及初始应力场、力学模型、开挖模型、水力卸压后相关参数等环节进行数值模拟和分析,与此同时,通过测定现场水力卸压后的煤体位移并与数值模拟对照,验证数值模拟方法的正确性。从模拟及现场结果看,水力卸压后的煤壁位移量加大,塑性区范围增大,应力集中程度下降,集中应力深移,卸压带加长,降低了工作面前方煤体的弹性潜能,增加了煤层透气系数及煤体颗粒运动的阻力,从而起到预防突出的作用。

船景煤矿预抽煤层瓦斯效果检验及分析

采用煤层残余瓦斯含量为评判指标结合区域瓦斯抽采量对船景煤矿一采区东翼+640^+675 m的7~#、8-1~#、8-2~#煤层区域消突措施进行效果检验,并对煤层抽放进行评价及分析。结果表明:区域预抽煤层瓦斯防突措施有效,瓦斯预抽效果良好。

基于矿压监测的煤与瓦斯突出实时预警技术研究及应用

分析和总结了矿压变化的特征与规律,确定了适用于新景公司的突出预警指标体系。采用数据采集服务、预警分析服务、客户端的软件构架思路,在矿井现有的矿压监测系统、井下环网、办公网的基础上构建了基于矿压监测的煤与瓦斯突出实时预警系统,实现了兼容多种矿压监测系统的数据采集、矿压在线分析与实时预警,预警准确率高,应用效果良好。