下峪口煤矿中近距离上保护层开采试验研究

针对下裕口煤矿开采2#煤层保护下伏严重突出3#煤层的技术问题,以21326工作面作为试验工作面,测试了保护层开采前后被保护3#煤层透气性系数、钻孔瓦斯自然涌出衰减系数等瓦斯参数,测定了保护范围内外瓦斯含量,验证了划定的保护范围合理性,对被保护层工作面区域防突措施进行了效果检验。研究得到:下峪口煤矿上保护层2#煤层开采最大有效保护垂距、被保护3#煤层倾斜上下方、走向方向卸压角、保护范围内的残余瓦斯含量,上保护层开采结合卸压瓦斯抽采的区域防突措施有效。     

突出煤层群俯伪斜上保护层开采的保护范围研究

为研究突出煤层群急倾斜煤层俯伪斜工作面上保护层开采的保护范围划定问题,对某矿4-6区首采工作面上保护层开采的保护范围进行了现场考察研究。结果表明:上保护层开采后沿倾向上、下边界保护范围的卸压角分别为85.7°和79.5°,沿走向保护范围的卸压角在倾向不同高度呈不规则分布,为47.1°~74.1°,急倾斜煤层俯伪斜工作面上保护层考察的保护范围与防突规定划定范围有明显差异;保护层开采后,被保护层的透气性系数增大了53~360倍,卸压瓦斯抽采体积分数达到40%~65%,平均抽采率达到了79.1%,保护层开采瓦斯区域治理措施有效降低了被保护煤层开采的突出危险性。     

盘江矿区近距离煤层群保护层开采卸压范围研究

为研究盘江矿区保护层开采的卸压范围,以贵州金佳矿作为研究对象,上煤组采用上保护层开采作为区域防突措施,采用下行开采的顺序,即:3~#→7~#→9~#,在金佳矿的历史上,开采3~#煤层之后,7~#煤层在采掘活动中仍然面临"消突不充分、瓦斯大、打钻仍然存在动力现象、打钻打不进"等比较尖锐的问题,因此,应用数值软件对金佳矿上煤组可采煤层1~#、3~#、7~#、9~#煤层建立FLAC数值模型,并应用数值计算保护范围,研究出距离保护层越远的煤层偏移越明显,并研究出保护层沿倾斜方向上保护范围的卸压角δ_1和δ_2分别为73°和89°,走向保护范围的卸压角δ_5为56°;沿倾斜方向下保护范围的卸压角δ_3和δ_4分别为77°和76°,走向保护范围的卸压角δ_6为56°。     

煤层群上保护层开采保护效果现场考察

针对新庄孜矿B组煤多层突出煤层开采过程中,大剥皮式的保护层开采方式造成保护范围逐层减小、可采出量严重损失等问题,根据巷道实际布置情况分别选择3个合适位置施工考察钻孔,对B8煤66208工作面开采过程中,B6煤层倾向和走向方向上的瓦斯压力、瓦斯含量和煤层变形进行现场考察。确定B8煤倾向上部、下部卸压角分别为79°和86°,走向方向卸压角75°,实际卸压角均比理论值大,保护范围也发生了扩界。B8煤层开采后B6煤的透气性系数相比原始煤层透气性系数增加了902倍,瓦斯压力和瓦斯含量分别降至0.22 MPa和2.43 m~3/t,B6煤层消突效果显著。     

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。     

保护层开采过程中增透效果及卸压范围研究

基于保护层开采条件下煤层变形破坏特征,采用RFPA2D-flow数值模拟软件,对被保护煤层的应力分布特征、煤层透气性变化规律和煤层变形量进行了数值模拟分析;同时对潘三矿近水平煤层进行下保护层开采试验研究,考察了保护层开采保护边界范围的卸压增透效果.结果表明,保护层开采后,过渡卸压区内煤体膨胀率为1.85％,煤层透气性系数可增大到原来的70倍.结合瓦斯抽采可以使保护层在走向方向和倾斜方向的有效保护卸压角从原来的锐角扩展到90°,使被保护煤层的卸压范围得到扩大.     

新集一矿远距离下保护层开采试验研究

借鉴相邻淮南矿业集团采用首采11-2煤层作为13-1煤层远距离下保护层开采的实践经验,以新集一矿11-2煤层281110工作面开采为例,对远距离下保护开采进行了试验研究,考察了下保护层开采有效保护范围,统计了保护层开采过程卸压瓦斯抽采效果,测试了被保护区残余瓦斯参数,对被保护层区域防突措施效果进行了检验。研究结果表明:新集一矿11-2煤层作为下保护层开采,最大保护垂距为126m,不破坏上部被保护层的最小层间距离为35m,作为上覆13-1煤层的下保护层开采其走向、倾向上方、倾向下方的卸压保护角分别为57.3°,89.2°,74.8°,配合有效卸压瓦斯强化抽采措施被保护层13-1煤层区域防突措施效果有效。     

近水平中近距离煤层群煤与瓦斯协调开采技术研究

以下峪口煤矿中近距离煤层群为研究对象,现场考察得出保护层保护卸压角,结合上保护层2#煤层赋存条件及灾害特点,对比选择密集顺层长钻孔抽采2#煤层采掘工作面,回采巷沿空充填留巷施工下向孔抽采下伏被保护层卸压瓦斯区域防突的开采方案。现场考察了卸压瓦斯抽采与工作面的时空关系,数据表明,中近距离上保护层开采期间,采动影响能够有效卸压,提高被保护层的透气性,滞后保护层工作面24～42m为卸压瓦斯最活跃区域,卸压瓦斯抽采浓度高于10%的时间约2个月。     

近距离煤层群下保护层开采卸压保护效果研究

为了防治石屏一矿近距离煤层群开采过程中存在的煤与瓦斯突出风险,运用FLAC3D数值模拟软件分析了11025下保护层开采对上覆C19主采煤层卸压保护效果。研究结果表明:平均厚度1.3 m的下保护层开采后,距离20.9 m的上覆煤层应力释放呈现很强的分区分带性,采场中部一定范围内的应力明显降低,靠近采场边缘应力增大,中心最大位移量约为440 mm。基于法向应力和膨胀变形率指标确定煤层倾向方向卸压角运输巷侧为δ1=60.4°,风巷侧为δ2=67.9°,走向方向两端卸压角δ3=δ4=58.7°。下保护层开采后,卸压范围内C19主采煤层透气性系数提高7倍,最高瓦斯抽采速率1.13 m3/min,瓦斯压力降为0,起到了良好的卸压保护效果。     

渝阳煤矿开采下保护层保护效果考察

通过向被保护层倾斜、走向方向施工考察钻孔,采用BC-Ⅰ型煤层顶底板变形测定仪测定被保护层顶底板位移量;采用被动式测压法测定被保护层受保护前后瓦斯压力;采用DGC直接测定煤层瓦斯含量仪器测定被保护煤层的原始瓦斯含量及残余瓦斯含量,确定了渝阳煤矿下保护层M_(11)煤层开采后,对应M_8煤层被保护层走向方向卸压保护角为95°,倾斜方向卸压保护角为90°,保护区域内的保护效果有效。     

远程下保护层开采煤岩卸压效应研究

基于保护层开采覆岩移动破坏特征,分析了远程下保护层开采煤岩卸压的可行性,采用FLAC2D数值模拟软件对被保护煤层的应力分布特征、煤厚变形规律、水平位移规律、卸压范围及卸压角进行了研究。结果表明：下保护层开采时,断裂带高度已发育到被保护层,煤层产生膨胀变形,生成大量的次生裂隙,使被保护煤层产生不同程度的卸压,同时水平位移的产生也有利于煤层透气性增加。在走向方向上,被保护层向保护层采空区方向内错约30 m,煤层进入稳定膨胀变形区,走向有效卸压角的大小为66°左右。研究结果应用于工程实践后,淮南某矿13-1煤层瓦斯压力由原来的4.4 MPa变为卸压后的0.7 MPa,煤层透气性系数增大了1 061倍,表明该方法是较好的区域性防突措施。     

近水平层滑构造高侧压系数对防突卸压角的影响研究北大核心

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。     

近距离上保护层开采保护范围研究

通过对数值模拟研究平煤十一矿己二采区己14-15-22090工作面保护层开采的保护范围,在走向和倾向上分别布置两组钻孔测定保护层开采后被保护层的瓦斯参数,根据测压钻孔确定被保护层在理论保护线两侧瓦斯压力分布,通过瓦斯压力确定被保护层保护范围,并结合数值模拟和现场测试,确定保护范围为沿走向的卸压角为56°,沿倾向的卸压角为71.57°,保护层开采后,被保护层的透气性增大了18.44～171.39倍.     

俯伪斜下保护层开采保护范围的现场考察分析

开采保护层是在突出矿井开采煤层群时的重要的安全措施,考察保护范围对安全生产起着指导作用。为了划定俯伪斜下保护层开采急倾斜煤层群保护范围,对某煤矿下保护层6#煤层工作面3601对应的被保护层4#煤层布置压力孔和流量孔进行了现场观察。分析表明:保护层开采导致被保护层瓦斯压力呈现"四带"分布以及瓦斯流量呈现"M"状态分布;在压力变化的基础上,划分出下保护层倾向下山方向的卸压保护角为86°;在综合压力变化和流量变化基础上,划分出下保护层沿走向的卸压保护角范围为45°～72.47°。     

近距离煤层群上保护层开采在义忠煤矿的应用

义忠煤矿属于近距离煤层群开采,矿井实际开采煤层为9#、11#、14#煤层,层间距分别为17、13 m,通过分析选取9#煤层为上保护层开采,可以有效地防治被保护层的煤与瓦斯突出事故。当9#煤层11091工作面进行开采后,11#煤层11111工作面瓦斯渗透系数从原始煤层的0.516m2/MPa2·d增大至8.348 m2/MPa2·d,透气性增大10多倍,最大瓦斯残余含量降为5.859 8 m3/t,防突效果显著,保证了矿井的安全生产。     

近距离上保护层开采保护效果考察

为了有效考察潘一矿11518工作面区域瓦斯治理效果,实测被保护区域7-1煤层残余瓦斯压力(含量)、卸压角等参数,分析上保护层保护效果,结果表明:11518工作面开采对下覆7-1煤层走向、倾向上方、倾向下方的卸压保护角分别为58°、76°、77°,被保护层工作面7-1煤层累计预抽卸压瓦斯585.44万m~3,抽采率为78%,经保护卸压抽采后实测残余瓦斯压力为0.20 MPa,残余瓦斯含量为3.48 m~3/t,分别降低90%、58%,保护效果显著。     

远距离煤层开采保护范围确定及效果分析

以朱集西矿远距离近水平煤层组保护层开采为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场考察等相结合的方式,研究确定了保护层开采后被保护层的卸压保护范围,并对卸压保护效果进行了评价。研究结果表明,近水平保护层开采在走向方向的卸压角为63.7°,倾向方向的卸压角为80.8°;采用地面钻井及井下穿层孔抽采措施后,被保护区域内最大残余瓦斯含量为5.28 m~3/t,瓦斯抽采率为81.4%,卸压保护效果显著,有效消除了被保护层的突出危险性。     

煤柱影响下保护层开采的消突范围划分及效果评价

以某矿保护层开采为实例,根据C5、C12保护层与被保护层C8煤层的位置关系及巷道布置情况,提出了以残余瓦斯含量和钻屑指标K1值2个指标对保护范围进行考察。从最大保护垂距、走向、倾向3个方面对保护范围分析得出:走向卸压角为60°;C5对C8倾斜上下卸压角分别为70°和77°,C12对C8倾斜上下卸压角分别为69°和90°。运用FLAC3D软件对C12煤层留设的2#和12#上山煤柱影响范围进行模拟,模拟结果表明煤柱影响存在扩界效应。根据卸压角对煤柱扩界区域进行确定,在此基础上对1801和1802工作面进行区域划分。同时采取有效防突和效果检验措施,区域瓦斯抽放率达到了30%以上,预测及效检指标均不超限,实现了安全回采。     

煤柱影响下保护层开采的消突范围划分及效果评价

以某矿保护层开采为实例,根据C5、C12保护层与被保护层C8煤层的位置关系及巷道布置情况,提出了以残余瓦斯含量和钻屑指标K1值2个指标对保护范围进行考察。从最大保护垂距、走向、倾向3个方面对保护范围分析得出:走向卸压角为60°;C5对C8倾斜上下卸压角分别为70°和77°,C12对C8倾斜上下卸压角分别为69°和90°。运用FLAC3D软件对C12煤层留设的2#和12#上山煤柱影响范围进行模拟,模拟结果表明煤柱影响存在扩界效应。根据卸压角对煤柱扩界区域进行确定,在此基础上对1801和1802工作面进行区域划分。同时采取有效防突和效果检验措施,区域瓦斯抽放率达到了30%以上,预测及效检指标均不超限,实现了安全回采。     

双层被保护层的上保护层开采岩层移动和卸压规律数值模拟

为了研究上保护层开采对双层被保护层卸压规律和位移变化规律,依据平煤一矿戊组煤层地质赋存特点,通过COMSOL5.2软件模拟并分析了上保护层开采后双层被保护层应力场及塑性应变区分布情况,计算得到沿走向方向和倾向方向上的卸压角。其中被保护层戊_9煤层沿走向上的卸压角为51.59°,戊_(10)煤层沿走向上的卸压角为53.42°;保护层戊_8煤层沿倾向下侧的卸压角为72.39°,沿倾向上侧的卸压角为70.35°。