高瓦斯综放工作面超前支承压力与瓦斯涌出关系分析

工作面前方煤体内的瓦斯涌出量是整个工作面瓦斯涌出的重要组成部分。煤体内的瓦斯压力变化直接影响着瓦斯渗流速度,而工作面前方煤体的瓦斯压力变化又受煤体应力的影响,因此工作面超前支承压力与前方煤体瓦斯涌出存在着一定关系。对工作面前方煤体内瓦斯涌出与超前支承压力的关系进行了监测,通过监测结果进行分析并结合数值模拟,对超前支承压力与瓦斯涌出量的变化关系进行了分析。     

工作面超前支承压力与瓦斯涌出关系研究

文章通过对支承压力区域分布的现场实测,分析了平煤十三矿12071工作面超前支承压力的分布规律,在对现场工作面不同承压区的钻孔瓦斯涌出量和钻屑量进行了测量的基础上,研究了工作面超前支承压力与煤层瓦斯涌出关系,认为瓦斯涌出量与所在位置的支承压力成反比。研究结论对工作面瓦斯的预测和瓦斯治理有指导意义。     

顶板周期来压与采场瓦斯涌出的关系研究

通过现场监测研究了顶板周期来压与采场瓦斯涌出变化之间的关系, 并对工作面超前支承压力变化和采空区老顶垮落对瓦斯流动的影响进行了分析。结果表明, 支承压力变化影响煤壁瓦斯的涌出, 采空区内瓦斯的分布与距工作面距离有关, 周期来压时采场瓦斯涌出量的增大是工作面超前支承压力变化和采空区老顶垮落共同作用的结果。     

综放工作面矿压显现与瓦斯涌出量的关系

为了研究综放工作面矿山压力显现对瓦斯涌出量的影响,以赵庄二号井1304综放工作面为工程背景,采用在线监测的方法,对工作面超前支承压力、顶板周期来压和瓦斯涌出量进行实时监测。通过分析实时监测数据得到:工作面前方煤体受支承压力作用发生破坏,煤体裂隙、渗透系数变大,导致工作面瓦斯浓度变大。工作面直接顶发生破断,前方煤体处于应力降低区,煤体裂隙扩张,部分吸附态瓦斯向游离态转变,增加了工作面瓦斯含量。工作面顶板来压发生在瓦斯涌出增大之前,一般周期来压1~2 d后出现瓦斯涌出量峰值。     

周期来压对瓦斯涌出的影响

本文论述了顶板周期来压对瓦斯涌出影响的特点和机理，说明了进一步研究回采工作面支承压力、顶板周期来压与回采工作面瓦斯涌出的关系有着十分重要的意义。     

大采高工作面采动围岩活动与瓦斯涌出关系

为了研究大采高工作面采动围岩活动与瓦斯涌出的规律,现场实测斜沟煤矿18205工作面的液压支架支护阻力、超前支承压力及瓦斯涌出量,分析回采时支架支护阻力、超前支承压力的变化情况,根据现场实测工作面瓦斯涌出量,确定采动活动与瓦斯涌出的关系。结果证明:18205工作面矿压显现增大时,瓦斯涌出量显著升高;在周期来压时煤岩体卸压增流,工作面瓦斯涌出量明显升高。在周期来压期间覆岩裂隙通道受到挤压和冲击作用,高浓度的瓦斯流涌向工作空间,导致高位钻孔瓦斯抽采量明显增加,其与来压步距基本一致,且高位钻孔能有效拦截采空区及邻近层瓦斯,有效保障了工作面安全回采。     

采动应力和瓦斯涌出实时监测系统开发与应用

工作面瓦斯突出或涌出与采动应力变化密切相关,开发了工作面支架阻力、超前支承压力,以及瓦斯浓度的实时在线监测系统,实现了根据工作面动态应力的变化,对瓦斯突出或瓦斯涌出进行预测和预报,并进行了初步的应用。     

煤层工作面周期来压期间瓦斯涌出规律研究

通过FLAC数值模拟分析和现场监测确定钱家营矿7煤层综采工作面周期来压与采场瓦斯涌出量变化之间的关系。判断周期来压时工作面瓦斯涌出量的增大是采空区老顶垮落和工作面超前支承压力变化共同作用的结果。确定7煤层工作面周期来压步距为15 m,来压时期平均瓦斯涌出量为正常时期的2.9倍左右。有助于提高采煤工作面周期来压期间瓦斯异常涌出的预测精度,并采取综合防治措施,减小周期来压对瓦斯涌出的影响,从而预防工作面瓦斯大量涌出和瓦斯事故的发生,保障矿井安全生产。     

大采高工作面矿压特征实测分析

通过监测山西某矿高瓦斯突出区域大采高工作面支架受力状态分布、顶板来压强度及支承压力动态变化等状况,为大采高岩层运动破断对工作面瓦斯涌出影响提供依据,对大采高工作面支架阻力、单体柱支护阻力及煤体支承压力的变化进行实时监测。结果表明:大采高工作面超前支承压力的应力集中系数更高,支承压力峰值距工作面距离更近,来压期间靠近工作面端面处的煤体受挤压及破碎程度更高且随着工作面继续推进支承压力值又趋于平衡。     

基于微震和应力动态监测的煤岩破坏与瓦斯涌出关系研究

采用微震监测技术、应力实时在线监测技术对方山矿新井11041工作面回采过程中煤岩破坏与应力变化进行了实测研究,结合工作面抽放和风排瓦斯涌出量监测数据,得到了综采工作面煤岩破坏、应力变化和瓦斯涌出三者之间的关系。研究表明:1)微震事件能量峰值的出现略早于工作面前方煤体应力极值和瓦斯抽放指数峰值,而工作面风排瓦斯涌出量峰值又略晚于瓦斯抽放指数峰值,可以根据微震事件能量变化来间接反映工作面煤体应力变化和瓦斯涌出情况;2)工作面基本顶的周期性运动是诱发工作面风排瓦斯涌出量周期性变化的主要原因,当基本顶周期性断裂时,采空区瓦斯涌出增大,工作面风排瓦斯含量变大,且瓦斯主要来源于采空区积聚瓦斯。     

Field investigation of using water injection through inseam gas drainage boreholes to control coal dust from the longwall face during the influence of abutment pressure

Coal dust is a primary contributor to underground coal-mining disasters and is also a major factor in adversely affecting the occupational health of mine workers. Pre-wetting the coal seam with water injection is widely considered as one of the effective means of mitigating coal dust generation during mining. Injecting water through inseam long boreholes parallel to the working face is a commonly used technique. However, for most fully-mechanised top-coal caving working faces, inseam gas drainage boreholes are drilled to extract gas from the gassy seam prior to mining. Therefore, there is neither enough time nor space at the working site for an elaborated water injection process. Based on the mining conditions at Panel 9801 of the Yangquan coalfield, this study designed a water injection system through the inseam gas drainage boreholes to control dust arising from the longwall face. Under the influence of abutment pressure, water injection through a set of inseam gas drainage boreholes was experimentally investigated to offset the conflict between water injection and gas drainage in terms of the time and space availability. The relations between the amount of injected water, the injection rate, the seam moisture content and the coal dust level at the working space were investigated. The effect of water injection for dust control at different distances ahead of working face was assessed. With the change of abutment pressure, the effect of water injection to inseam gas drainage and gas emission at working face was revealed and a space-time balance between gas drainage and dust control by water injection was established. The results indicate that under the influence of abutment pressure, water injection through inseam gas drainage boreholes wetted the seam and decreased the dust level at the working face. Water injection only has marginal influence on inseam borehole drainage and has a negligible impact on the gas level produced at the working face. Under the influence of abutment pressure, the optimum area for water injection through the inseam boreholes was the primary fracture opening zone and the secondary fracture development zone.     

工作面采动中割缝钻孔与普通钻孔瓦斯抽放试验研究

采用FLAC-3D有限差分软件,模拟了工作面前方普通钻孔和割缝钻孔区域的支承压力分布规律,在对现场瓦斯抽放测量的基础上,研究了工作面推进过程中超前支承压力对普通钻孔和水力割缝钻孔瓦斯抽放的影响,得出：当工作面推进到一定距离时,割缝钻孔瓦斯抽放增长速度是普通钻孔的4倍,其结论为工作面煤壁前方瓦斯合理抽放提供了理论依据和技术支持。     

采煤工作面底板破裂规律及瓦斯抽放应用

为了掌握下邻近层的瓦斯沿底板涌出本层的规律,探讨了开采对工作面底板的影响,认为随着工作面推进和采空区的形成,采场周围的应力发生重新分布,造成在周围煤体一定范围内出现应力增高区和应力降低区。在支承压力作用下,煤体底板煤岩层将发生不同程度的移动,产生剪切变形而发生剪切破坏,产生离层裂隙及垂直裂隙,使下邻近层的瓦斯涌入到开采层。对底板破坏范围进行了计算,给出了底板破坏的极限深度公式,据此在工程实践中布置了底板低位钻孔进行瓦斯抽放,取得了非常好的抽放效果。     

大埋深坚硬顶板厚煤层冲击地压微震监测及防治措施

针对深部矿井冲击地压形成机理复杂造成其监测预警困难的现状,本文介绍了一种适用于大埋深坚硬顶板厚煤层冲击地压的多因素耦合监测及防治方法。首先通过数值模拟分析临空面超前区域应力分布时空演化特征;其次,分析了冲击前兆发生时微震监测、声发射电磁辐射监测以及支架阻力监测曲线的变化规律,判断超前区域存在冲击危险性后,现场采取大直径钻孔进行卸压。以巴彦高勒煤矿311305工作面为工程背景开展了该方法的现场实践,通过数值模拟计算临空工作面回采至300m附近时超前应力大小和应力集中系数远超正常值,结合回采过程中工作面超前区域微震监测、声电辐射强度强度曲线的变化特征和现场超前区域30m内的钻检结果,判定311305工作面回采至300m附近时具有强冲击危险性,现场采用110mm大直径钻孔进行卸压,有效降低了311305临空回采面"初次见方"时冲击地压的发生几率。     

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。     

新大地煤矿本煤层瓦斯超前卸压抽采试验研究

对新大地煤矿15101综放工作面利用工作面超前支承压力作用提高低透气性煤层瓦斯抽采效果进行了现场实测研究,结果表明:本煤层瓦斯抽采效果受工作面超前支承压力的影响十分明显,根据本煤层瓦斯抽采钻孔所处位置,其抽采效果可以大致分为4个时期:原始抽采期(工作面前方50 m以外)、抽采减弱期(工作面前方50~20 m)、抽采增长期(工作面前方20~7.38 m)及抽采衰减期(工作面前方7.38 m以内)。其中,抽采增长期和抽采衰减期钻孔瓦斯抽采纯量分别为原始抽采期的7.03倍和6.19倍,是本煤层瓦斯卸压抽采的最佳时期,该时期内钻孔抽采量占本煤层瓦斯抽采总量的57.83%。     

自动调压技术在综放工作面瓦斯治理中的应用

为了解决开滦(集团)唐山矿Y484工作面瓦斯涌出受地面大气压力变化影响问题，通过测定工作面通风阻力，找出地面大气压力变化与工作面瓦斯涌出变化之间的关系。依靠矿井监测系统，对地面大气压力及工作面瓦斯进行实时监测。根据监测数据研究开发一套能够实现自动控制的压力调节装置，确定了工作面自动调压治理瓦斯方案。结果表明，当地面大气压力及工作面瓦斯达到压力调节装置的预先设定值时，能够实现自动开启调压装置，从而达到抑制工作面采空区瓦斯涌出的目的，降低工作面瓦斯浓度，实现了矿井工作面的安全高效生产。     

大采深综采工作面支承压力分布规律研究

以淮南矿业集团潘三矿西区1622综采工作面为例,采用理论分析和数值模拟的方法对深井综采工作面支承压力的分布规律进行研究。结果表明,支承压力随着工作面推进距离的增加逐渐增大,当推进距离达到一定数值后,增加的趋势趋于平缓;而且随着支承压力峰值点到煤壁距离的增加,峰值点向煤岩体的深部转移,支承压力的影响范围逐渐扩大。最后对工作面前方的支承压力进行观测,观测结果与理论分析和数值模拟的结果比较吻合。