缓倾斜煤层开采上保护层卸压抽采瓦斯数值模拟分析

在建立煤岩体变形和瓦斯流动方程的基础上,运用COMSOL Multiphysics数值模拟软件模拟了谢一矿C_(15)上保护层开采后下方的C_(13)被保护层应力分布和瓦斯运移规律,系统研究了上保护层开采后下伏煤岩体的位移分布特征、卸压瓦斯运移规律及瓦斯抽采情况,可为卸压瓦斯抽采钻孔布置提供参考。     

沙区矿保护层卸压瓦斯抽采技术研究

为防治沙区矿近距离煤层群瓦斯,研究了保护层卸压瓦斯运移规律,根据卸压瓦斯赋存特点,设计了保护层卸压瓦斯综合抽采技术:通过保护层本煤层钻孔抽采本煤层卸压瓦斯;通过顶板高位钻场钻孔抽采顶板裂隙富集瓦斯;通过沿空留巷墙体埋管抽采下煤层群卸压瓦斯。监测结果表明:被保护层煤层经卸压开采后,瓦斯抽采效果明显改善;保护层回风巷瓦斯浓度由0.58%降低至0.40%;经有效管理,沿空留巷埋管瓦斯抽采效果得到好转;保护层工作面瓦斯抽采纯量稳步提高,平均瓦斯抽采量为19.44 m~3/min,瓦斯抽采效果良好。     

急倾斜俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采优化设计

为有效抽采东林煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯,对该矿俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采优化设计进行了研究,采用俯伪斜上保护层开采的数值模拟与现场考察试验相结合的方法,研究了东林煤矿俯伪斜上保护层开采后被保护层的卸压规律;利用保护层开采的“卸压增透效应”,结合该矿实际条件,优化设计了俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采参数.研究结果表明：东林煤矿俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采参数按照抽采钻场间距30～40 m、钻孔的有效抽采半径9 m、抽采钻孔的终孔间距15～20 m、抽采钻孔仰角10～62°和抽采时间为从保护层工作面前方40 m到后方135 m等进行设计是合理的,且使卸压瓦斯平均抽采率达到50%.     

两近三软煤层群卸压瓦斯抽采技术研究

为提高高原山区两近三软煤层群瓦斯抽采效果,以小窑沟煤矿1805工作面为研究对象,采用分源预测法预测工作面瓦斯涌出量,并针对不同的瓦斯源确定有效的抽采方法,基于卸压瓦斯抽采理论和煤层瓦斯分源治理思想,提出了两近三软煤层群多邻近层采前、采中、采后预抽和卸压抽采相结合的综合瓦斯抽采方法。结果表明:两近三软煤层群上保护层开采时被保护层卸压瓦斯以自然排放为主,采空区瓦斯是保护层工作面瓦斯抽采的重点,采取综合瓦斯抽采措施后,回采过程中保护层工作面回风巷及上隅角瓦斯体积分数由1.7%降到0.5%~0.6%,瓦斯抽采量达到90.05万m3,抽采率由39.5%提高到63.59%,C8煤层开采后C9煤层瓦斯压力由0.95 MPa降到0.18 MPa,瓦斯含量由12.51 m3/t降到2.91 m3/t,保护范围内C9煤层突出危险性被消除。     

上保护层开采下伏煤岩力学特性及瓦斯抽采效果

基于岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,模拟保护层开采过程,下伏煤岩应力及变形特征,得出了下伏煤岩应力随保护层开采变化规律及被保护层煤层变形呈现压缩、膨胀、膨胀减小到稳定的变化规律,并在现场进行了工业性试验,考察了保护层开采过程,被保护层变形及煤层透气性变化,理论分析与现场测定基本吻合,依据研究结论,优化了被保护层卸压瓦斯抽采设计,通过被保护煤层卸压瓦斯抽采,残余瓦斯含量降到了2.33 m3/t,残余瓦斯压力降为0.35 MPa,均低于煤层突出临界值;被保护范围内煤层瓦斯抽采率达到44.8%;被保护层的瓦斯含量得到有效降低,消除了突出危险性,确保了被保护层的安全开采。     

保护层卸压瓦斯抽采及涌出规律研究

随着我国煤矿开采深度的增加，煤与瓦斯突出矿井和变出煤层的数量不断增加，利用保护层开采过程中的被保护层的卸压作用对卸压瓦斯进行强化抽采，使被保护层由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层，从而实现煤与瓦斯资源的安全高效共采．系统介绍了基于分源原理的回采工作面瓦斯涌出预测方法，保护层开采及卸压瓦斯强化抽采技术的发展和工程应用．结合淮南潘一矿下保护层和谢一矿上保护层开采及卸压瓦斯强化抽采实例，将保护层工作面瓦斯涌出量预测结果与保护层工作面瓦斯涌出量实测结果进行了对比分析．研究结果表明，由于保护层开采的卸压作用，使被保护层卸压瓦斯抽采率远大于被保护层卸压瓦斯的自然排放率，导致保护层工作面瓦斯涌出量预测结果小于实际瓦斯涌出量．     

急倾斜近距离上保护层开采卸压瓦斯运移规律及抽采参数优化

为高效抽采中梁山南矿急倾斜近距离上保护层开采后的卸压瓦斯,开展了急倾斜近距离上保护层开采卸压瓦斯运移规律研究,利用保护层开采产生的"卸压增透效应",结合该矿实际情况,对被保护层的卸压瓦斯抽采参数进行了优化。     

上保护层开采卸压时空效应及被保护层抽采钻孔优化研究

采用理论、数值模拟综合方法,研究了中远距离上保护层开采底板应力场演化、分布规律,发现上保护层长壁式开采采空区底部煤岩层倾斜方向呈凹形、走向平面呈"O"形的卸压球壳,卸压角在其切眼或终采线附近隅角处最小,底部被保护范围煤层的中部卸压效果比两侧的卸压效果佳,即被保护范围煤层倾斜中部的抽采半径比两侧的抽采半径要大;在走向上被保护层卸压滞后保护层采煤工作面一定距离,可以此研究成果指导被保护层钻孔瓦斯抽采工作。     

高瓦斯抽采条件下保护层开采保护效果研究

以淮南潘三矿近水平煤层下保护层开采工程为研究对象,设计试验研究了在结合瓦斯抽采的条件下下保护层开采保护效果。研究表明,高瓦斯抽采条件下,近水平煤层下保护层开采后保护范围存在扩界空间。在瓦斯抽采率达到81.4%的条件下,保护层开采的卸压角由原来的理论卸压角锐角扩大到直角90°;保护范围内的瓦斯压力由2.4MPa下降到0.18MPa;瓦斯含量由7.1m3/t下降到1.94m3/t。     

多煤层上邻近层采动卸压瓦斯富集规律及协同抽采技术研究

为准确掌握阳泉矿区12#煤层上邻近层采动卸压及瓦斯涌出规律,通过理论计算和模拟试验确定了低位瓦斯富集区和高位瓦斯富集区的位置,在此基础上对矿区内的南庄煤矿瓦斯抽采方案进行优化设计,通过采用卸压瓦斯强化抽采方法结合保护层卸压开采的方法,有效地缩减了卸压煤层瓦斯含量,从而降低了被保护层煤与瓦斯突出危险性。