低透气性高瓦斯煤层瓦斯综合治理技术

针对低透气性高瓦斯煤层采煤工作面瓦斯涌出量大、隅角瓦斯易超限、煤层瓦斯抽采困难等问题,通过高压注水,增加煤体裂隙,提高煤层瓦斯的可抽采性,在此基础上,采用瓦斯抽采、沿空留巷相结合的方法对赵官煤矿1701高瓦斯采煤工作面进行了瓦斯综合治理实践。     

长钻孔高压注水增透提高抽采效果的试验研究

提高低透气煤层的透气性是提高瓦斯抽采效果的关键,文章在对煤层高压注水增透技术进行理论分析的基础上,在潘一矿1521(3)综采工作面进行了顺层长钻孔高压注水增透试验,试验结果表明,单孔抽采瓦斯流量平均提高67.55%,高压注水增透效果较为明显。     

高瓦斯矿井工作面瓦斯综合抽采技术分析

瓦斯抽采效果是保障高瓦斯工作面安全生产的前提。为了降低高瓦斯工作面前方煤体的瓦斯含量,防止采空区瓦斯涌入工作面造成瓦斯超标,本文分析了采用水力压裂增加煤层透气性,形成相互交织的瓦斯抽放通道,通过本煤层抽放钻孔提前预抽煤层瓦斯,并通过高、中位钻孔和穿透钻孔抽放采空区瓦斯的工作面瓦斯综合抽采技术。采用该技术可有效降低工作面前方煤体、采空区和上隅角的瓦斯含量,保障工作面安全回采。     

低渗透性高瓦斯煤层水力强化抽采技术研究

瓦斯抽采是解决煤矿瓦斯灾害事故的主要方法,而煤层瓦斯渗透性是决定瓦斯抽采效果的重要影响因素。对于低渗透性高瓦斯煤层,采用水力强化抽采技术可以有效增加煤层瓦斯渗透性,从而提高瓦斯抽采效率。本文分析了水力割缝、水力压裂瓦斯强化抽采技术的原理及工艺。探讨了利用高压水流冲击煤体的水力割缝和水力压裂强化瓦斯抽采方法的可行性。     

N1101切眼CO_2气相压裂应用效果分析

余吾煤业主采3号煤层,该煤层透气性差,属于不易抽采至可以抽采煤层。针对初采期间工作面瓦斯涌出量大、涌出不均匀等现象,在切眼施工顺层钻孔,对备用工作面瓦斯进行预抽;同时为从源头上提高煤体透气性,增加煤层有效裂隙数量,提高瓦斯抽采效率,缩短瓦斯预抽时间,在N1101工作面顺层钻孔利用CO_2气相压裂技术对煤体进行增透,促进瓦斯抽采速度,减少工作面绝对瓦斯涌出量,为矿井的安全高效生产提供了保障。     

单一低透气性煤层顶分层采面卸压抽采技术研究

 摘 要：受工作面回采影响,通常在工作面前方10 m范围内形成卸压带,在此区域内煤体渗透性和孔隙率进一步增加,这些客观因素在一定程度上间接为瓦斯抽采提供了便利条件。本文以鹤壁中泰矿业31021综采工作面为例,研究了采动影响下卸压瓦斯抽采作用,以及通过对工作面瓦斯抽采数据分析,研究了单一低透气性煤层综采工作面卸压瓦斯的抽采效果。     

基于RFPA的钻孔瓦斯抽采参数数值模拟

应用RFPA2D-Flow软件,对影响钻孔瓦斯抽采效果的钻孔直径、抽采时间和抽采负压进行了数值模拟研究,分析了瓦斯抽采过程中煤层瓦斯的径向流动情况。结果表明:增大钻孔直径能够使钻孔周围煤体卸压范围增加,大幅度提高煤层瓦斯抽采效果;随着抽采时间增长,瓦斯抽采效果越好,但抽采效率会降低;抽采负压降低,抽采半径增幅较小,对瓦斯抽采效果影响不大。     

突出煤层采煤工作面顺层钻孔水力压裂增透技术

为了解决采煤工作面顺层钻孔消突效果不均匀、效率较低等问题,以淮南地区谢桥煤矿低透气性煤层为试验对象,采用顺层钻孔水力压裂技术对煤层进行增透,以提高瓦斯治理效率。介绍了顺层钻孔区域防突措施设计方案,对水力压裂半径进行了考察;开展了水力压裂钻孔及瓦斯抽采钻孔设计,以及注水压力、注水量和保压时间等水力压裂工艺参数试验。水力压裂和未压裂顺层钻孔瓦斯抽采效果对比表明,水力压裂后钻孔抽采平均瓦斯浓度提高54%,平均单孔抽采瓦斯纯流量提高280%,抽采达标时间缩短了1个月;防突效果检验指标均达标,工作面回采期间未出现瓦斯浓度超限现象。     

孤岛工作面顺层钻孔施工与护孔技术研究

孤岛工作面两侧煤体回采过后,工作面煤体压应力增大,煤体松散破碎。顺层钻孔打钻对煤层应力的扰动使煤层应力得以释放,常出现夹钻、喷孔现象,导致打钻后塌孔、成孔率不高、抽采效果差。为解决孤岛工作面松软煤层的瓦斯抽采难题,针对性地选取N1202胶带巷作为试验地点,进行了顺层钻孔全程下筛管护孔技术试验。通过对打钻施工技术、抽采效果及成本的对比分析,证明筛管护孔技术可以有效提高孤岛工作面顺层钻孔的瓦斯抽采效果。     

玉溪煤矿1301工作面松软煤层瓦斯抽采技术研究与应用

为解决1301工作面瓦斯含量高的问题,根据3#煤层低渗透、松软的特征,结合现有抽采技术确定采用工作面前方煤体卸压瓦斯抽采+高位钻孔裂隙带抽采+千米钻机裂隙带钻孔抽采技术相结合的瓦斯治理方案,基于工作面的特征进行抽采方案具体参数的设计,并在抽采方案实施后进行瓦斯抽采效果的分析。结果表明:工作面瓦斯抽采方案实施后,回风巷和上隅角的瓦斯浓度降幅分别为30%和33%,工作面回采期间无瓦斯超限现象出现,保障了工作面的安全回采。     

本煤层瓦斯抽采预期抽采时间分析

为了对工作面既定瓦斯抽采率进行合理抽采时间预期,根据开采层煤层地质条件、钻孔布孔方式及单位质量煤体瓦斯含量特征,采用Comsol Multiphysics软件对煤体瓦斯压力进行了模拟分析,确定了工作面不同瓦斯抽采率下,钻孔瓦斯压力变化情况及预抽时间。通过对所取煤样残余瓦斯含量测定,验证了数值模拟的结果较为可靠。     

特厚煤层采煤工作面瓦斯抽采达标评价分析研究

屯宝煤矿采用顺层钻孔预抽11141工作面M14煤层瓦斯,为考察其瓦斯预抽效果,对照《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》对工作面瓦斯抽采达标情况进行评价.评价结果表明,11141工作面预抽钻孔控制了整个工作面煤体,布置方式合理、布孔均匀、评价单元划分科学,抽采后煤的可解吸瓦斯量在0.987 m3/t,工作面瓦斯预抽效果达标.     

突出低渗煤层水力压裂增透技术应用研究

针对绿塘煤矿井田区域可采煤层瓦斯含量大、压力高,透气系数低带来煤层瓦斯抽采困难等技术难题,设计采用BZW-200型水力压裂系统进行水力压裂试验,考察压裂前后煤层含水率、瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采纯量等参数来检验压裂试验的效果并优化钻孔布置。应用研究表明:水力压裂对于该矿6_中煤层具有显著增透作用,透气性系数提高约25倍;水力压裂试验明显改善了煤层瓦斯基础参数;实施水力压裂后煤层瓦斯抽采浓度及抽采量显著增大,能有效提高瓦斯抽采效率,保证工作面安全回采。     

松软煤层筛管护孔瓦斯抽采技术与装备

针对松软煤层顺层瓦斯抽采钻孔成孔难、抽采距离短、抽采效果较低等问题,介绍了松软煤层筛管护孔瓦斯抽采技术与装备及施工工艺,通过在丁集煤矿的工业性试验,解决了筛管护孔下入深度与钻孔深度相接近的技术难题,实现了高负压、高浓度、大流量高效抽采,提高了采煤工作面瓦斯预抽消突效果,采煤工作面煤体瓦斯抽采达标时间缩短28％,瓦斯抽采体积分数可提高10％ ～ 20％.     

钱家营矿瓦斯抽采优化措施分析与研究

从钱家营矿工作面瓦斯抽采效果分析入手,对工作面煤层采取平行钻孔预抽,掘进工作面边掘边抽相结合,上隅角安装气动风机和风帐,同时配合原有采空区瓦斯处理方法,综合治理工作面瓦斯;采用二次封孔工艺,以提高瓦斯抽采量等措施解决该矿瓦斯抽采问题。     

急倾斜特厚煤层分段开采卸压瓦斯抽采技术

急倾斜特厚煤层水平分段开采工作面采放比大、瓦斯涌出复杂,工作面下部卸压煤体瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出总量比例过高,在开采过程中易出现回采工作面回风隅角瓦斯超限问题。为有效解决急倾斜特厚煤层开采工作面回风隅角瓦斯超限问题,以神华新疆能源有限责任公司乌东煤矿水平分段开采工作面5754502为例,理论分析了工作面底板及下部煤体的破坏规律,并对底板破坏深度和下部煤体破坏深度进行了理论计算,根据理论分析和计算结果对工作面下部煤体卸压瓦斯拦截抽采钻孔进行了布置及优化,最后统计、分析了工作面下部卸压拦截抽采钻孔抽采参数随着工作面推进的变化情况。研究结果表明:5754502工作面开采对煤层底板破坏深度为11.88 m,其下部煤体垂直破坏深度为7.38 m,最大破坏深度距工作面端部的水平距离为10.3 m;随着工作面的推进,下部煤体中的钻孔逐步进入卸压区,卸压抽采后比之前的抽采瓦斯体积分数、瓦斯流量均有显著提高,其卸压拦截抽采钻孔的抽采纯流量比卸压前平均提高了3.2倍,卸压增流效应显著;综合采取采空区埋管抽采技术和卸压拦截抽采技术,使5754502工作面在开采过程中的瓦斯抽采率达到59.6%,回风隅角瓦斯体积分数控制在0.8%以下,实现了瓦斯零超限,保障了工作面的安全生产。     

高压水射流环切割缝自卸压机制与应用

为解决深部矿井低透气性煤层瓦斯抽采难题,针对穿层钻孔提出了高压水射流环切割缝煤层自卸压增透技术。通过瓦斯流动理论分析普通钻孔及环割钻孔瓦斯流动模式,分别建立了普通钻孔及环割钻孔瓦斯流动微分方程,获得了高压水射流环切割缝自卸压技术改善煤层瓦斯流动机制;采用FLAC3D软件建模分析高压水射流割缝后钻孔周边煤体应力演化规律,基于煤体卸压程度及塑性区分布特征,确定了穿层钻孔合理化割缝参数;通过底板穿层钻孔高压水射流环切割缝技术现场考察,环切割缝后煤层变形量达到0.136%,煤层透气性系数较原始状态提高了42倍,瓦斯抽采纯量相较普通钻孔提高3.44~5.32倍,同等条件下煤层抽采半径提高了1倍以上。理论研究与现场试验均表明,采用高压水射流切割在煤层内部形成环形缝槽,能有效改善钻孔煤体应力状态,增加煤层渗透性,提高瓦斯抽采效率。     

煤层高压注水压裂增透效应研究

为了保障煤矿安全开采,有效解决低透气性煤层瓦斯抽采达标周期长及抽采效率低的问题,对煤层高压注水压裂进行了数值模拟分析,得出裂缝前端和裂缝两侧应力变化,分析了裂缝水力压裂在消除应力集中和整体消突方面的优势,并在某矿3~#煤层开展了应用研究,增透卸压效果较好,实现了低透气性煤层瓦斯高效抽采。     

密集水力冲孔增透抽采瓦斯试验研究

高瓦斯含量低透气性突出煤层高效抽采瓦斯是复杂地质条件下工作面瓦斯治理的主要难题。为增加该类煤层透气性,依据瓦斯流量法测试水力冲孔影响半径的结果,利用煤层底板巷布置穿层密集钻孔,对工作面进行水力冲孔强化增透,达到高效预抽煤层瓦斯的目的。研究结果表明：水力冲孔在煤体中形成的孔洞促使钻孔周围煤体持续膨胀变形,约在1.8倍孔洞直径范围内煤体的地应力下降,煤体受压程度降低,煤体透气性增大;水力冲孔加速了煤体瓦斯的解吸,实现了连续18 d,平均单孔瓦斯体积分数大于52.64%的高浓度瓦斯预抽效果;预抽60 d后,煤层瓦斯含量由原始的9.09 m³/t降至4.03 m³/t。可见,采用密集穿层钻孔水力冲孔,提高了煤层预抽瓦斯效果,实现了低透气性突出煤层的消突,保障了工作面的安全生产。     

本煤层双套管高效瓦斯抽采技术及应用

为了解决本煤层抽采钻孔抽采瓦斯流量小、浓度低、易塌孔、封孔难的技术难题,分析了现有抽采技术的不足,根据平煤股份八矿己15-13330工作面运输巷的实际情况,提出采用本煤层双套管高效瓦斯抽采技术,并对双套管抽采的作用原理、双套管的合理长度等进行了研究.现场应用结果表明:在煤体普氏系数f≥0.25的本煤层钻孔瓦斯抽采中,采用双套管高效瓦斯抽采技术,可有效防止钻孔塌孔堵塞,提高钻孔密封质量,单孔瓦斯抽采平均初始体积分数达到89％,瓦斯纯流量提高了80％,抽采31 d后瓦斯抽采流量仅衰减12％;试验工作面抽采干管瓦斯体积分数维持在18％以上,工作面煤层瓦斯预抽率达到45％.