煤层注碱治理硫化氢工艺参数研究

针对铁新煤矿硫化氢涌出危害,提出采用煤层注碳酸氢钠溶液进行治理,根据理论分析和现场试验确定了煤层注碱工艺参数,包括注碱压力、注碱量、注水量和超前注碱距离。根据渗流理论建立了注碱影响半径与钻孔注碱压力之间的关系表达式,表明碱液浓度和煤层渗透率一定时,注碱影响半径的平方与注碱压力成正比关系,与碱液注入量成反比关系;根据化学反应物质的量守恒定律,确定了吨煤硫化氢完全中和及注碱钻孔控制范围硫化氢完全中和所需的小苏打用量;根据碱液质量分数,研究确定了钻孔注水量;进行了现场注水试验,研究表明:超前工作面24~65 m,钻孔注水量较高。进行了现场注碱试验,研究表明距工作面25~50 m区域,煤层钻孔注碱量较高,达0.2~0.5 m3/h,由硫化氢涌出量监测可知,钻孔注碱量越多,回采注碱煤层硫化氢涌出量降低越快,硫化氢治理效果越好,表明确定的注碱工艺参数可行。     

高硫工作面合理注碱孔距数值模拟与试验研究

通过向煤层中注入碱液能显著减少工作面硫化氢的产生,为获得注碱后煤层中碱液与硫化氢的分布规律,借助COMSOL Multiphysics数值模拟软件中化学反应模块,数值模拟研究两渡煤业21003工作面煤层注入碱液(NaHCO3)降低硫化氢。假设NaHCO3液体沿着煤层裂缝裂隙的运移符合N—S方程,沿着煤基质微孔运移符合Brinkman方程,物质发生化学反应变化符合对流扩散方程,结合矿井硫化氢赋存条件及注碱相关参数,分析注入碱液后在煤层中的运移扩散规律和H2S治理情况。模拟结果证明：碱液所经过的煤层范围,硫化氢含量发生明显减小,随着注碱时间的延长注碱影响面积在扩大。持续不断注碱18h之后,离注碱钻孔7～9m,煤层硫化氢含量下降51.3%以上,距离钻孔小于7m的范围煤层硫化氢基本被完全中和。根据数值模拟结果,决定施工8～10m间距的煤层注碱钻孔。在21003工作面开展8m间距的注碱钻孔试验,注入碱液之后工作面回风流硫化氢浓度最大为5.6×10^-6,工作面回采过程中没有发生超限现象,揭示数值模拟结果能很好的指导现场开展注碱治理硫化氢工作。     

高产高效工作面顶板走向高位钻孔抽采参数研究

山西某矿工作面产量大,造成工作面绝对瓦斯涌出量很大,工作面上隅角瓦斯问题成为制约矿井安全高效生产的主要因素。因此,针对目前矿井上隅角瓦斯治理存在的问题,开展了采空区顶板走向高位钻孔抽采参数设计及优化研究。研究通过理论计算及数值模拟出顶板钻孔终孔点层位,推导出钻孔数量计算公式,并在矿井3103工作面进行现场抽采效果的试验研究,得出适合矿井高位钻孔布置参数,保证矿井安全高效生产。     

综放工作面注NaHCO3溶液治理硫化氢技术研究

针对斜沟煤矿工作面回采期间因硫化氢涌出量较大而影响作业人员身体健康的问题,提出向煤层注碱溶液治理硫化氢的方法。在23105和23114工作面采集煤样开展可注性及渗透性研究,并在两个工作面开展注碳酸氢钠溶液治理硫化氢试验,结果证明:13号煤层属于可注性煤层;同一地层应力,渗透系数随着孔隙压力的增大而升高;硫化氢涌出量随着工作面开采强度的增大而升高;距离工作面25～50 m时开展超前注碱,注入煤层内的碱液量较高,可达到0.22～0.51 m~3/h,硫化氢治理效果较好。     

西曲矿治理硫化氢注碱参数研究

目前矿井硫化氢治理难,经验少,技术不成熟,从理论上分析碱液吸收硫化氢应该是可行的方法。针对西曲矿高浓度硫化氢的9号煤层,进行了治理硫化氢注碱参数的研究,为煤矿注碱治理硫化氢工艺研究奠定了基础。     

突出煤层掘进工作面硫化氢综合治理技术

随着煤层开采深度的增加,煤层地质条件愈趋复杂,煤层掘进时硫化氢大量涌出,严重威胁井下工作人员的身体健康。阜康一矿11A221回风巷突出煤层掘进期间,在钻孔预抽消突后,残留的硫化氢气体掘进时大量涌出,导致工作面回风流中硫化氢浓度最高达73×10^-6,平均为55×10^-6,超出《煤矿安全规程》规定的6.6×10^-6。研究发现,单一增大风量至风速极限,硫化氢浓度仍不能降低至规定容许范围内。因此,采用增大风量和压注碳酸钠溶液综合治理硫化氢。对巷道轮廓线外2 m、工作面前方42~53 m的煤体压注浓度为5.73%的碳酸钠溶液,从源头降低煤体中硫化氢含量,并将工作面风量由530 m³/min提高至940 m³/min,提高稀释硫化氢能力。掘进期间工作面及回风流中的硫化氢浓度控制在5×10^-6和3×10^-6左右,低于安全允许值,有效保障了工作面安全生产。研究可为类似条件矿井硫化氢治理提供经验。     

多排式集束钻孔区域拦截硫化氢效果分析及评价

针对回采工作面割煤时硫化氢大量涌出问题,采取工作面迎头设计并施工多排式集束钻孔并注碱液进行拦截,相邻区域之间设置适当的超前距,多排式拦截钻孔形成3排硫化氢拦截区域,碱液和煤体中吸附的硫化氢气体反应后,能起到提前拦截硫化氢的作用,使得煤体中的硫化氢在割煤前提前被碱液吸收,从而减小割煤期间硫化氢的涌出。实践表明施工多排式集束钻孔起到了拦截硫化氢的作用,回风巷巷口硫化氢平均浓度降低比例为61.32%。     

高瓦斯突出采面卸压区浅孔抽放技术及应用

随着开采深度增加,平煤集团四矿由瓦斯矿井转变为煤与瓦斯突出矿井,针对矿井安全生产和高产高效建设受到极大威胁的问题,提出在高瓦斯突出采面卸压区进行浅孔抽放技术,并分析工作面浅孔抽放机理,合理确定钻孔布置参数和抽放参数,以期解除煤与瓦斯突出威胁及工作面瓦斯涌出超限隐患。通过在丁56-19200工作面进行工业性试验,有效解决了工作面前方煤体瓦斯涌出超限问题,降低回风流瓦斯浓度,杜绝了煤与瓦斯突出事故的发生。     

煤矿动压巷道围岩稳定性协同卸压控制技术研究

煤矿动压巷道围岩的稳定性对矿井安全生产至关重要。霍州煤电木瓜矿针对强动压巷道围岩变形量大,返修次数多,常规支护手段控制巷道围岩变形收效甚微现状,以该矿10-206工作面为工程背景,分析了动压巷道围岩变形破坏特征及规律。基于钻孔卸压原理,从改变巷道围岩应力环境入手,提出由常规“钻孔卸压”向“变孔径钻孔卸压”的强动压巷道围岩支护理念。建立变孔径钻孔卸压数值计算模型,分析了变孔径钻孔对巷道围岩稳定性的影响规律,结合现场实际工况,提出变孔径钻孔卸压技术方案,进行了工业性试验。试验结果显示：变孔径钻孔卸压技术在转移高应力的同时可以有效控制巷道围岩变形,试验巷道顶底板及两帮围岩变形量分别缩减31.5%和46.7%,帮助巷道安全,也为矿井地质条件相类似工作面巷道围岩控制提供参考。     

沙曲矿瓦斯抽放工艺技术试验研究

华晋公司沙曲矿是高瓦斯矿井,综采工作面绝对瓦斯涌出量高达60m3/min,14201工作面瓦斯涌出量更高,尾巷瓦斯浓度有时达到4%~5%,瓦斯问题严重威胁着工作面的安全生产。通过试验对14201工作面进行了本煤层抽放、倾斜高抽巷和尾巷高抽钻孔三种抽放方式的对比研究,结论是本煤层抽放必不可少,邻近层抽放以高抽巷抽放为主,高抽钻孔抽放为辅,试验结果可作为后续工作面参考。     

高硫化氢巷道煤层注碱防治参数优选及现场应用

煤矿井下硫化氢超限不但伤害作业人员,也会损坏井下设备.山西某煤矿巷道内水中硫化氢浓度为228.19 mg/m3,空气中硫化氢浓度为45.64 mg/m3,属于高硫化氢煤矿,拟采用煤层钻孔注碱的方法治理硫化氢.为确定最佳注碱参数,本文采用COMSOL Multiphysics软件对煤层注碱治理硫化氢的过程及效果开展单孔和...     

正压通风矿井易自燃复合煤层综放工作面火灾防治实践

正压通风条件下的易自燃复合煤层开采时容易发生自然发火,严重威胁矿井的安全生产.为了解决正压通风矿井在开采容易自燃的复合煤层综放工作面时所面临的自然发火问题,以大柳塔煤矿复合区12下203综放工作面采空区火灾具体防治实践为例,从工作面的区域位置及开采情况出发,采取架棚区域加固及插管注水、井下高位钻孔与地面钻孔注浆相结合、...     

冲击地压工作面瓦斯异常涌出原因分析及防治技术

针对冲击地压工作面瓦斯异常涌出问题,在统计分析多个冲击地压工作面瓦斯涌出异常诱发因素基础上,研究了冲击地压工作面瓦斯异常涌出原因分析及防治技术。分析结果表明:冲击地压工作面瓦斯异常涌出影响因素主要有煤岩固有冲击属性、瓦斯含量（压力）、开采深度、坚硬顶板、地质构造、开采技术条件等。冲击地压工作面异常涌出防治技术是在开采过程中实施钻孔卸压、顶板预裂爆破、煤层注水、深孔爆破、瓦斯抽采、强化支护、综合监控监测及安全防护等措施,降低冲击地压及伴生瓦斯异常涌出危险。研究结果在宽沟煤矿I010202工作面实施应用,取得了良好的效果,确保了工作面的安全回采。     

唐山矿注水压裂工业试验研究

 瓦斯一直是制约煤矿企业安全生产的主要危害之一,瓦斯抽采已成为治理矿井瓦斯的主要手段和未来趋势。论文设计并实施了唐山矿T3286工作面注水压裂增透抽采工业试验,实践验证了注水压裂增透对提高抽采效果的有效性。对于唐山矿T3286工作面,优选注水压裂的相关技术参数：注水压力为12MPa时注水影响半径为20m。研究结果对于煤矿企业,特别是唐山矿提高瓦斯抽放率具有重要意义。     

老虎台矿58008-3工作面采掘期间防冲探析

为保证老虎台矿58008-3工作面安全回采，在58008-3工作面掘采期间对采用“四位一体”综合防冲措施进行探析。根据矿井的地质条件及岩性特征划分冲击危险性区域，并加强各类区域的支护方式。在工作面掘采期间采用钻屑法、声电监测法和矿压观测法预测冲击危险性，采用高压注水、卸压钻孔、“两掘一钻”、“两钻一掘”综合防治措施；在施工期间严格按照煤矿安全规程要求实施。结果表明：钻屑法等方法能够有效预测工作面的冲击危险性，高压注水等措施可以有效地达到卸压的目的，综合来说采取“四位一体”综合防冲措施在生产上是安全有效的。     

华亭煤矿冲击地压监测及防治技术

为有效防治华亭煤矿冲击地压,系统分析了矿井冲击地压发生的原因,建立了以微震法为主,声发射、电磁辐射及钻屑检测为辅的冲击地压综合监测和预警管理体系。通过优化工作面布置、煤柱宽度、采放比、推进速度,改善了开采技术条件。采用煤层注水、顶底板深孔爆破、煤体卸压爆破及大直径钻孔等措施,实施主动解危。同时加强巷道支护和个体防护等强化防范措施,使冲击地压对矿井生产的影响时间由每年36 d减少到6 d,保证矿井安全生产。     

高、突煤层消突及瓦斯综合治理工作的实践

根据鸡西矿区荣华立井7#煤层存在的突出和高瓦斯特征,采用了分阶段的瓦斯综合治理方法。通过采用保护层开采、本煤层瓦斯预抽、仰角钻孔、高位水平钻孔、低位钻孔、上部采空区贯通钻孔等综合瓦斯治理方法,成功地实现了突出煤层消突、高瓦斯工作面安全回采,实现了安全高效生产。     

煤层钻孔瓦斯抽采与注水降尘一体化应用

本文应用理论分析、数值模拟和现场试验的方法研究煤层钻孔瓦斯抽采与注水降尘一体化效应,得出在煤层瓦斯压力为0.63MPa,工作面孔隙率0.069,煤层渗透率为1.5×10~(-3)μm~2,在钻孔直径95mm,抽采负压为13kPa时,80m深的瓦斯抽采钻孔有效影响半径为3m,对相同钻孔进行注水降尘48小时后,注水湿润半径为6m。从实际的注水降尘效果可以看出,不同工序下的降尘率均超过了56%,降尘效果明显,实现钻孔"一孔两用"的目标。     

井下废弃油井影响区域硫化氢综合治理技术研究

针对双马煤矿井下废弃油井影响区域采煤工作面硫化氢治理问题,在对硫化氢来源进行初步分析的基础上,通过超前探测确定了I0104₁05工作面马探31废弃油井影响范围内硫化氢的分布规律。根据对废弃油井的风险等级分类,提出了硫化氢的分级治理模式,构建形成了地面封堵治理为主、井下治理为辅的“堵、注、喷、增、降、监、护、撤”硫化氢综合治理体系。通过现场应用,实现了对井下废弃油井影响区域采煤工作面硫化氢的有效治理,确保了工人职业健康和矿井安全生产。     

综采面废弃油井影响区域H2S涌出规律及防治措施

针对双马煤矿综采工作面废弃油井影响区域H2S涌出量较大的问题,通过现场考察I0104105工作面过马探31废弃油井期间H2S采动涌出分布规律,提出了以废弃油井地面超前封堵、井下气体超前探测为基础,以采前预注碱性吸收液主动治理和采中中高压喷雾、通风稀释被动治理为主要措施,以降低割煤速度、强化监测和人工检测、加强个体防护等为辅助的综合防治措施。通过现场应用,I0104105工作面H2S涌出浓度有大幅下降,工作面回风巷H2S涌出得到了较好地控制,安全通过了马探31废弃油井影响区域,为类似条件H2S治理提供了示范。