保德煤矿防治水管理体系构建与实践

保德煤矿井田位于天桥岩溶水文地质单元径流区的末端,矿井主采煤层均属"带压开采",奥灰岩含水层对矿井安全构成威胁。针对矿井复杂的水文地质条件,通过多年来在防治水管理中不断探索,保德煤矿构建了以"体制建设、勘察研究、预测预报、超前防探、应急管理"为基础的综合防治水管理体系,有效控制了矿井水害事故的发生。

保德煤矿8~#煤层瓦斯赋存主要影响因素分析

通过对保德煤矿8~#煤层瓦斯含量的测定,结合保德煤矿煤层埋深、地质构造、邻近层发育以及与8~#煤层的层间距、冲刷带等情况,研究了8~#煤层瓦斯赋存特征、分布规律以及其影响因素。结果表明:煤层瓦斯含量总体上随煤层埋深线性增大。此外,局部还受褶曲、断层、6~#煤层发育情况、冲刷带影响。通过掌握煤层瓦斯赋存的特征和影响因素可以更准确地对采掘工作面瓦斯涌出量进行预测,为抽放钻孔布置提供理论依据,对煤矿的安全生产具有重要意义。

保德煤矿刘家堰泵站瓦斯抽采泵选型研究

针对保德煤矿瓦斯涌出及瓦斯抽采情况,介绍了8号煤层五盘区瓦斯抽采工艺和抽采钻孔布置,计算了抽采管径和抽采管路阻力,并通过计算抽采泵标况流量,抽采泵工况压力和工况流量进行了抽采泵的选型,通过合理的选型保证瓦斯抽采安全,保证煤矿安全生产。

保德煤矿CO_2预裂爆破增透技术试验研究

介绍了液态CO_2预裂爆破增透技术原理及预裂装置。现场试验表明:预裂爆破后煤层透气性系数增大了2.0~6.8倍,预裂钻孔浓度提高1.38倍;预裂钻孔的百米钻孔瓦斯抽采量是对比孔的4.6~11.5倍。试验取得较好的效果。

U型水平井技术在保德煤矿抽采瓦斯的应用与实践

首次在保德煤矿利用U型井抽采瓦斯,工程试验井结合煤矿的井下巷道布置,采取与巷道平行的轨迹设计,增大了钻井过程中轨迹控制的难度,通过实践验证了技术思路和工程措施,取得了良好的技术效果,项目不但预抽解决8煤巷道掘进安全,而且可以实现对下方煤层的瓦斯抽采,还可以抽采相邻工作面开采的泄压瓦斯及部分采空区瓦斯。

高位抽放钻孔在保德煤矿81502工作面的应用

为解决保德煤矿工作面回采过程中回风隅角瓦斯浓度大的问题,在81502工作面施工试验性高位钻孔进行瓦斯抽放。根据瓦斯抽放数据对高位钻孔瓦斯抽放效果进行了比较分析,对保德煤矿五盘区高位钻孔的最佳布孔参数进行了优化,提高了瓦斯抽放效果,确定了五盘区高位钻孔的抽放参数,高位抽放钻孔可以作为保证矿井安全生产的有效手段。

煤矿总工程师在保德煤矿安全技术管理中的作用探讨

煤矿总工程师作为安全技术总负责人,对于煤矿安全、高效生产启决定性作用。分析了当前总工程师在安全技术管理工作当中存在的问题,得出了总工程师在煤矿安全管理中作用的良好发挥、话语权的不断提高是确保矿井安全生产的重要保障。在此基础上,结合保德煤矿总工程师技术管理经验及现场实践,提出煤矿技术管理要在"五强五重"方面下功夫的观点,即"强理念重宣贯;强主体重全员;强规范重落实;强系统重评价;强科研重创新"。同时给出了实现总工程师在煤矿安全技术管理上"话语权"的意义及主要途径。

保德煤矿81505工作面覆岩运动及矿压显现规律研究

综放开采技术是厚煤层开采的重要发展方向之一,并且在我国很多矿区都得到了推广应用。论文以保德煤矿81505工作面7.6m综放开采为研究对象,通过理论分析计算、相似材料模拟及数值计算等手段研究了大采高采场的覆岩运动规律、矿压显现特征、支架工作阻力选择的合理性等问题,论文研究能够为保德煤矿综放工作面设备配套、安全高效生产提供理论参数和依据,为类似赋存条件的矿区煤层安全高效生产提供参考。

煤矿井下应急救援与交通指挥系统的研究

对于井下车辆紧急避险和救援与车辆指挥领域,由于处于多学科交叉点,很少有研究。基于此,研究了基于信息技术的煤矿井下应急救援与交通指挥系统,详细阐述了该系统的基本组成、工作原理及设计方案。该系统由地面控制软件系统和井下通信执行硬件2个部分组成,基于SQL数据库的数据共享编程和面向对象的C#开发语言实现。全面分析了矿井可能出现的各种事故,并制定煤矿应急救援体系和交通规则,通过对系统测试,调度员能及时准确地了解井下交通状况,当发生事故时候能够及时启动应急救援或紧急避险体系。科技查新结果表明,该技术将有助于煤矿井下矿井灾害时期的避险、救援指挥和车辆交通安全,在国内外具有实质性技术特点。

煤矿井下2570 m顺煤层超深定向孔高效成孔关键技术

针对现有定向钻进技术装备不能满足超长工作面瓦斯大区域治理对井下顺煤层定向钻孔深度要求的问题,提出利用泥浆脉冲无线随钻测量系统替代有线随钻测量系统进行钻进参数测量,避免了有线随钻测量系统信号传输受通缆钻杆影响的问题;基于近水平钻孔回转钻进的"岩屑楔"理论,通过优化螺杆钻具结构及调整钻进工艺参数实现复合钻进状态下钻孔增、降、稳倾角调节,进一步提高了复合钻进进尺比例,使钻进系统压力明显降低。结合保德煤矿生产需要施工完成主孔深度2 570 m、孔径120mm的顺煤层超长定向钻孔,钻孔平均日进尺达到200 m以上,通过对该超深孔施工关键装备适应性分析可知:钻进装备稳定可靠,无线随钻测量系统信号在超深钻孔中传输稳定,复合钻进倾角控制效果良好,系统压力参数下降明显,说明该套技术装备能满足煤矿井下2 500 m顺煤层超深定向钻孔的施工要求。研究成果可为顺煤层超深定向钻孔施工和超长工作面瓦斯超前治理提供重要借鉴。

煤矿供电系统防越级跳闸技术应用研究

在我国煤炭开采过程中,由于地理条件、技术条件、管理条件等因素不同,以及其他相关因素的差异性和不确定性,致使煤矿企业供电系统越级跳闸问题普遍存在。这将给煤矿开采带来诸如大面积停电、电缆着火等方面的极大安全隐患。因此,结合保德煤矿在实际生产过程中出现的供电系统越级跳闸问题,分析了其原因,根据相关问题的规律性,总结经验,并提出了具体的解决措施。

煤矿井下无线定位多功能传感器研究

煤矿安全监控系统中最前端的信号采集设备传感器至关重要,但是目前煤矿井下传感器技术有待改进和提升。基于此,开展了煤矿井下无线定位多功能传感器的研究,并对传感器定位性能、多信息传输进行了测试,测试结果表明,煤矿井下传感器的无线传输、定位、故障诊断等核心功能达到预期目标。

综放工作面瓦斯综合抽采治理技术

针对保德煤矿随着开采深度不断加大,煤层瓦斯含量逐步增加的问题,建立了深部煤层瓦斯综合抽采治理模式。回采工作面采用本煤层顺层钻孔和千米钻孔相结合的瓦斯抽采方法,掘进工作面采用母巷羽翼超前预抽方法,采空区采用在联络巷埋管抽采瓦斯的方法。结果表明:采用上述瓦斯综合抽采治理技术后,采煤工作面瓦斯抽采浓度和预抽率均在10%以上,残余瓦斯含量控制在4.5m3/t以下;掘进工作面残余瓦斯含量降低至4.5 m3/t以下,残余瓦斯压力均降低至0.2 MPa以下,且掘进期间工作面和回风流中最高瓦斯浓度均在0.3%以下;采用联络巷埋管抽取采空区瓦斯后,工作面上隅角瓦斯浓度由之前平均0.6%降低到0.3%以下,最大抽采瓦斯纯量13.60 m3/min,最高瓦斯浓度40%。通过瓦斯综合抽采技术,有效降低了工作面瓦斯浓度,有效保障了工作面安全高效回采。

地面U型钻井抽采低阶厚煤层瓦斯工艺的应用研究

为解决我国煤矿区低阶厚煤层高效开采煤层气的难题,以神东煤炭集团保德煤矿二盘区煤层为研究区,通过技术方案的比选,提出了采用地面U型钻井抽采低阶厚煤层气藏资源的方法。结果表明:通过近2 a的联合排采,所施工的地面U型钻井最高产气量为3133.241 m 3/d,累计产气量72.63万m 3,且连续231 d的产气量超过2400 m 3/d。该技术在保德煤矿低阶厚煤层中的成功应用,标志着我国煤矿区低煤阶储层煤层气勘探开发的跨越式发展,对保障国家能源安全、促进社会经济发展具有重要意义。

大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术研究

针对高瓦斯厚煤层高强度开采条件下“三进两回”型通风系统回风隅角瓦斯治理的难题,通过对矿井回采工作面通风方式进行优化,使工作面形成偏“Y”型的通风方式,并与大直径水平钻孔施工工艺相结合,提出了大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术,应用于保德煤矿综采放顶煤回采工作面的采空区瓦斯抽采。结果表明:偏“Y”型通风方式可减少工作面巷道掘进工程量,缩短准备周期,为瓦斯抽采创造了良好的时空条件;大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术的应用效果明显,可连续、高效实施采空区的密闭抽采,有效控制采空区瓦斯涌出强度;大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术能够实现对抽采负压的有效控制,有利于进一步提高采空区瓦斯抽采效果,并且其抽采支管可回收,可降低矿井瓦斯治理的成本。

采高对采空区下坚硬顶板运动规律影响特征分析

为了能够更进一步确定采空区下工作面的合理采高,尽可能的避免上、下采空区的贯通,笔者采用数值模拟的方法对不同采高随着采空区下工作面的不断推进,研究上覆岩层的离层空间、动压显现特征以及"三带"裂隙高度。模拟结果表明,随着下煤层工作面采高不断增加,在工作面上方顶板岩层中的拉伸破坏单元逐渐的增多,采高的增大加剧了采空区下坚硬顶板的垮落和断裂,同样减小了顶板的断裂步距。采高的不断加大,初次来压期间的位移下沉值不断扩大,尤其是向上扩展的高度不断地增大,说明了下煤层工作面采高的增大促进了"上三带"的发展。

新型通风方式治理高产高效工作面瓦斯技术

研究U+L型、双U型、U型+内错尾巷型和U型+平行外错双回风型通风方式,结合保德矿81305工作面情况。得出U型+平行外错双回风通风方式能提高工作面风量,达到4500 m3/min,工作面、上隅角瓦斯浓度控制在0.5%以下,日采煤量可达2万吨,生产效率提高,保证矿井安全高效开采。

工作面上隅角瓦斯综合治理技术的研究及应用

为了解决保德煤矿高瓦斯工作面上隅角瓦斯积聚导致瓦斯超限的问题,以81304工作面为研究对象,分析了上隅角瓦斯来源,提出了在联络巷埋管对采空区进行抽采,通过调整抽采量,吊挂倾斜风障和在回风巷安设增压板闭等一系列措施,局部改变通风系统使上隅角后部形成一个负压范围,将上隅角风流方向由出风变为进风,形成类似于Y型通风的上隅角综合瓦斯治理技术。实施该技术后,工作面上隅角和2号回风巷瓦斯体积分数下降幅度高达50%,上隅角瓦斯体积分数始终保持在0.5%以下,并结合Fluent数值模拟,从理论上证明了此瓦斯综合治理技术能有效改变上隅角附近的局部通风系统和瓦斯浓度分布。

低阶厚煤层立体分层抽采瓦斯技术及应用

低煤阶煤层气资源受到了越来越多的关注,有望成为新的研究热点和煤层气勘探开发新领域。基于神东煤炭集团保德煤矿主采的8号煤层属典型的结构复杂低阶厚煤层的特点,开展了低阶厚煤层立体分层抽采瓦斯技术的研究。通过对矿井原有封孔工艺的改进,应用煤矿井下钻孔抽采瓦斯效果预测平台,优化8号煤层回采工作面瓦斯预抽钻孔的布孔工艺,进一步应用井下双向立体交错钻孔联合抽采瓦斯工艺实施回采前的工作面瓦斯治理,使之形成立体分层抽采瓦斯的格局。工程应用结果表明,应用低阶厚煤层立体抽采瓦斯技术可有效降低煤层瓦斯含量,使工作面实现回采前的瓦斯抽采达标。试验期间,累计抽采瓦斯量1 651.93万m^3,瓦斯的预抽率达58.96%。

2311m顺煤层超长定向钻孔高效钻进技术

针对保德煤矿超长工作面瓦斯区域治理需要,提出采用国产大功率定向钻进技术与装备进行顺煤层超长定向钻孔施工。根据工作面布置情况及钻遇煤层地质特征,优化钻孔设计、优选钻进装备,利用复合定向钻进技术减小孔内摩阻,实现深孔钻进钻压的传递;利用煤层钻孔递进式延伸技术和钻孔轨迹控制技术提高煤层钻遇率,实现深孔精准钻进。结合保德煤矿生产需要施工完成了主孔深度2 311 m、孔径Φ120 mm的顺煤层超长定向钻孔。钻进结果表明:钻进装备稳定可靠,钻进工艺技术先进,钻孔日平均进尺达到200 m以上,孔深2 000 m以上单班进尺达到90 m。研究可为顺煤层超长定向钻孔施工和超长工作面区域瓦斯治理提供重要借鉴。