特厚多夹矸煤层立体分层水力割缝增透技术及应用

针对保德煤矿主采的8#煤层属典型的多夹矸结构复杂的低阶厚煤层的特点,开展了低阶厚煤层立体分层水力割缝钻孔瓦斯抽采技术的研究。通过应用井下双向立体交错水力割缝钻孔联合抽采瓦斯,快速达到工作面采前瓦斯抽采达标目的,一方面工作面形成立体分层抽采钻孔布置格局;另一方面有效降低钻孔应力集中和钻孔周围煤体裂隙。应用结果表明:应用低阶厚煤层立体分层水力割缝钻孔瓦斯抽采技术可有效降低煤层瓦斯含量,使工作面满足回采前的瓦斯抽采达标。试验期间,有效减少抽采钻孔工程量1.41万m,累计抽采瓦斯量1 651.93万m3,煤层瓦斯预抽率达到58.96%。     

高瓦斯厚煤层分层开采瓦斯防治技术研究

通过系统研究白芨沟矿高瓦斯厚煤层2521区段各分层瓦斯涌出现状,发现瓦斯涌出来源主要包括本煤层瓦斯涌出、邻近层瓦斯涌出和采空区瓦斯涌出;基于各分层瓦斯涌出特点,研究了区域立体抽采措施设计及效果预测技术、区域立体综合抽采技术、区域立体抽采效果综合评价技术等;最终,采用"底板穿层钻孔+定向长钻孔"的井下立体抽采模式,结合工作面顺层钻孔进行强化抽采,取得了良好的现场应用效果。通过对2621区段2621首分层回采工作面回采期间瓦斯综合治理技术等的研究,形成了适合高瓦斯厚煤层分层开采的瓦斯综合治理关键技术体系,保证了白芨沟矿的安全、高效开采。     

突出厚煤层综放工作面瓦斯综合治理技术研究

针对厚煤层综放工作面瓦斯治理难度大、抽采效果差、工作面难以消突的问题,开展了综放工作面立体瓦斯抽采技术研究。立体瓦斯抽采技术包括保护层开采、工作面回采区域顺层钻孔预抽、回风巷留管抽采瓦斯、利用尾巷抽采瓦斯、顶板高位钻孔及底板拦截钻孔抽采瓦斯。通过对P41104综放工作面研究表明:7~#煤层距11~#煤层42 m,作为11~#煤层的上保护层开采是有效的,消除了11~#煤层的突出危险性。立体瓦斯抽采技术的实施,使工作面瓦斯抽采纯量达到25.86 m3/min,抽采率达73%,回风流瓦斯浓度稳定在0.7%以下,减少了瓦斯涌出量,有效解决了工作面上隅角与回风流瓦斯超限问题。     

黄陵一号煤矿定向长钻孔瓦斯预抽数值模拟研究

为保证黄陵一号煤矿高瓦斯中厚煤层高效安全回采,采用定向长钻孔对煤层瓦斯进行预抽,通过Fluent数值模拟软件,对不同抽采时间、抽采半径、抽采负压、渗透率条件下预抽煤层瓦斯效果进行模拟,得到不同模拟方案下的瓦斯压力分布及抽采量的变化规律,为黄陵矿区高瓦斯中厚煤层瓦斯预抽参数确定提供了一定理论依据。309进风顺槽现场抽采效果表明定向长钻孔瓦斯预抽可有效降低煤层瓦斯含量,保证工作面安全回采。     

近水平特厚煤层首分层开采瓦斯综合治理技术

针对白芨沟煤矿近水平特厚煤层首分层0102102综采工作面瓦斯涌出量大的特点,根据该工作面的地质条件、煤层瓦斯赋存状况和开拓方式,本煤层采取长距离定向水平钻孔、穿层钻孔、本分层顺层钻孔预抽,邻近层采取二1层煤定向钻孔预抽,下伏分层采用瓦斯抽采巷拦截顺层钻孔抽采,采空区采取了上隅角埋管、瓦斯抽采联络巷埋管、高位钻孔、地表钻孔抽采,形成网格立体式的瓦斯综合治理方式。通过现场应用,有效地治理了工作面瓦斯,保证了回采工作面安全生产,为类似矿井瓦斯治理提供了借鉴。     

特厚无烟煤层瓦斯立体抽采规律及效果研究

针对于白芨沟井近水平二3特厚煤层瓦斯含量高、涌出量大的特点,为解决开采过程中瓦斯超限问题,提出了底板穿层钻孔+定向长钻孔+工作面顺层钻孔等的井下立体抽采技术,并采用现场试验分析了瓦斯抽采规律。结果表明:抽采钻孔瓦斯浓度和流量随时间变化呈现先降低后稳定的规律、随工作面推进变化呈现先增加后逐渐减小的规律,0102102首分层工作面预抽后,可解吸瓦斯含量最大5.354 8 m3/t,残存瓦斯含量2.82 m3/t,采前瓦斯抽采达标;回采期间回风瓦斯浓度最大0.58%,上隅角瓦斯浓度最大0.66%,安全回采1 100 m,无瓦斯超限现象,回采瓦斯涌出得到了很好的治理。     

急倾斜煤层切槽定向致裂瓦斯高效抽采技术研究

由于急倾斜煤层地质条件与开采工艺的特殊性,在采用水平分层开采方式时下部卸压煤体释放的大量瓦斯流向回采工作面造成安全问题。为了治理急倾斜煤层综采工作面底部煤体瓦斯的威胁,降低急倾斜煤层底部煤体瓦斯流向回采工作面的浓度,提出了将水射流割缝与高压水力压裂相结合,形成切槽定向致裂增透急倾斜煤层底部区域煤体的瓦斯高效抽采技术。在神新集团乌东煤矿北区+500 m水平45号煤层东翼南巷40—400 m至上分层+525 m水平进行了工程试验研究。讨论与分析了急倾斜煤层切槽定向致裂瓦斯高效抽采技术的增透原理与工艺流程,制定了详细的现场工程试验方案,优选出了适用于急倾斜煤层切槽定向致裂瓦斯高效抽采技术的整套工艺技术装备。研究结果表明:采用切槽定向致裂瓦斯高效抽采技术增透急倾斜煤层回采工作面底部煤体瓦斯富集区域后,切槽定向致裂钻孔在注水压力为20 MPa条件下的瓦斯抽采纯量较普通瓦斯抽采钻孔提升了6.7倍,割缝钻孔瓦斯抽采纯量较普通瓦斯抽采钻孔提升了3.0倍;增透直接扰动半径约为6 m,70 d的抽采时间内影响半径已达到8 m以上。研究结果表明应用此技术治理急倾斜煤层回采工作面底部煤体瓦斯效果明显,有效保障了上分层回采工作面的安全生产。     

近水平特厚煤层井下立体协调预抽技术及应用

采前瓦斯高效抽采是有效解决高瓦斯含量特厚煤层瓦斯治理的重要手段。针对近水平特厚煤层面临的煤层厚度大、瓦斯含量高、瓦斯抽采难度大等问题,采用"底板穿层钻孔+定向长钻孔"的井下立体协调抽采模式,并结合工作面顺层钻孔进行辅助抽采。     

贺西煤矿瓦斯灾害综合防治技术体系研究

针对贺西煤矿煤层瓦斯赋存及地质条件,采取保护层开采技术治理煤层瓦斯,消除其突出危险性。形成了地面钻孔抽采与井下钻孔抽采相结合、卸压抽采与预抽相结合、穿层钻孔与顺层钻孔相结合、采前抽采与采中抽采相结合的立体瓦斯抽采模式,结合分煤层工作面采取不同的通风方式,取得了显著的瓦斯抽采效果。     

高瓦斯低透气性单一厚煤层瓦斯治理技术研究

针对蒋家河煤矿高瓦斯低透气性单一厚煤层综放工作面瓦斯预抽难度大,综掘机截煤瓦斯涌出强度大,放顶煤落煤瓦斯涌出不均衡,上隅角瓦斯积聚严重的问题。通过分析煤层瓦斯涌出特点,针对各瓦斯来源,采取采前半扇形钻孔预抽本煤层瓦斯、回采时顺层平孔抽采卸压区内瓦斯、大断面低位煤层"类钻孔"抽采顶煤及采空区瓦斯以及上隅角骨架风筒辅助抽采采空区瓦斯。这4种抽采方法在时间及空间上对ZF202工作面进行立体交叉抽采,初步形成针对高瓦斯低透气性单一厚煤层在综放开采工艺条件下的"四位一体"瓦斯治理技术,取得了很好的瓦斯治理效果。     

突出危险采煤工作面消突试验研究

为了在煤与瓦斯突出矿井厚煤层开采中应用放顶煤工艺技术,在鹤壁煤业集团公司五矿3302工作面采用了本煤层密集钻孔和穿层孔综合抽放瓦斯的消突技术,吨煤抽放钻孔量达到0.08m以上,采前瓦斯抽排率达到42.9%,采前残存瓦斯含量明显低于矿井始突点煤层瓦斯含量.采用单项指标法、综合指标法和残余瓦斯含量法对采前突出危险性进行评价,评价结论为无突出危险.据此采用放顶煤工艺进行生产,直至工作面回采结束,杜绝了煤与瓦斯突出事故.     

赵庄矿大流量水力扩孔增透瓦斯抽采技术

我国大部分矿区煤层透气性偏低,煤层气开发和井下瓦斯抽采难度较大。水射流技术目前被应用于煤层增透,包括水力冲孔、水力扩孔和水力割缝。以山西晋煤集团赵庄矿为例,对赵庄矿北翼回风巷3号煤层进行水力扩孔技术试验,结果显示:水力扩孔对赵庄矿煤层具有较好的增透作用,水力扩孔钻孔后瓦斯流量是未扩孔时的8~32倍,在不同程度上提高了瓦斯的抽采效率。     

对江南煤矿井上下立体化抽采工艺分析

为了解决对江南煤矿“先抽后建”以及煤与煤层气协调开发的问题,根据对江南煤矿采掘部署以及首采煤层M78煤体结构好、气含量高、渗透性较好的特点,对首采面提出了地面水平井和丛式井相结合的方式进行高效地面预抽瓦斯,而对较晚开采的备用面和准备面采用丛式井地面预抽方式。模拟显示,地面抽采5年后,首采面M78煤层瓦斯有了大幅度降低,最高降低幅度超过50%。在地面预抽后井下采用底板排水巷定向长钻孔抽采技术,实现井上下立体化抽采。该工艺降低了煤矿瓦斯治理投资,提高了煤炭安全生产的效率,同时可充分有效地利用煤层气资源。     

综采面顺层钻孔瓦斯抽放消突技术研究

成庄矿为了消除煤层的突出危险性，安全有效地开采井下3号煤层4311综采面，采用顺层钻孔预抽该综采面回采区域煤层瓦斯。成庄矿4311综放面作为试验区进行了消突措施、消突效果技术研究，在该综采面预抽煤层瓦斯过程中以及抽放结束后，进行煤层残余瓦斯含量测定，并对该综采面煤层区域进行预抽煤层瓦斯抽采效果达标和消突效果达标评判。上述措施确保了该矿综采面4311的高产高效安全生产，取得了良好的经济效益。     

煤矿薄煤层定向钻孔水害探查技术研究

从保德煤矿水文地质条件出发，研究了矿区奥灰水突水危险性，计算了8号煤层底板安全隔水层厚度和突水系数。采用薄煤层定向钻探工艺对保德煤矿81312工作面胶带运输巷道和81313工作面辅助运输巷道底板以下岩层及10号煤层进行水害及隐伏构造探查，探明了8号煤层底板岩层地质构造及富水性，形成了区域薄煤层定向钻孔水害探查方法。研究表明，利用定向钻孔的一孔多用功能超前预抽10号煤层瓦斯，可为矿区安全开采提供保障。     

工作面过突出孔洞区域综合治理技术研究与应用

为了解决十三矿瓦斯与煤尘突出孔洞对采煤工作面掘进和回采期间带来的安全问题,通过对突出孔洞的研究,并结合现场实际,综合运用密闭、煤层注浆、加强支护、加密抽放钻孔等技术,详细阐述了过孔洞的施工工艺及方法,实现了掘进和回采期间过突出孔洞的安全。     

保德煤矿8号煤瓦斯赋存规律及主控因素研究

为查明保德煤矿8号煤瓦斯赋存规律和主控因素,从煤层特征和煤层含气性特征入手,讨论了矿区构造、煤层埋深、煤层厚度、煤质以及矿区水文地质条件等多种因素对瓦斯赋存的影响,查明了保德煤矿8号煤瓦斯赋存的主控因素。结果表明,保德煤矿8号煤层瓦斯含量在纵向上随埋深的增加而增高,在平面上富集受煤厚和矿区地下水水动力条件控制;此外,矿区局部发育的小构造也对8号煤瓦斯含量有一定影响,水分、灰分、挥发分等煤质主要参数对8号瓦斯含量影响较小。通过掌握煤层瓦斯赋存规律和其主控因素可以为抽采钻孔合理布置提供理论依据,对煤矿的安全生产具有重要意义。     

突出煤层“三岩两煤”瓦斯综合治理技术研究与应用

针对突出煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高、治理难度大的问题,以平煤八矿22060工作面为例,探索突出煤层“三岩两煤”瓦斯综合治理技术,通过对穿层预抽、水力冲孔卸压增透、深孔打钻、封孔工艺、综合抽放等关键技术的应用研究,实现了突出煤层采掘工作面不掘突出头、不采突出面的目标。     

高位定向长钻孔高效瓦斯治理研究

为解决鹤煤三矿4202采面瓦斯积聚与抽采难题，在该采面地质条件和井下千米定向钻机平台基础上，开展了定向、长距离、大直径钻孔抽采瓦斯效率研究。以采动岩体力学为理论指导，确定了煤层顶板采动裂隙冒落高度，优化了高位钻孔的布置区位，并利用成型钻孔，实现了以孔代巷的目的。通过定向抽采钻孔内瓦斯浓度、流量等数据统计，新方案中瓦斯流量、浓度是未采取措施前的5倍以上，有效减少了采空区和邻近煤层瓦斯向工作面内的扩散，确保了人员安全。     

顶板高位裂隙多层位全覆盖布孔在综采工作面的应用研究

鹤煤八矿3203综采工作面为突出煤层采煤工作面,在回采过程中采用顶板裂隙多层位全覆盖布孔抽采技术杜绝瓦斯超限问题。针对煤层大采高采煤的工作面,综合采用大直径顺层钻孔的瓦斯预抽消突、高位裂隙钻场采空区抽放瓦斯等技术方案,不仅实现了煤层工作面的迅速消突,而且还有效控制了工作面瓦斯涌出,控制了瓦斯超限及积聚,确保了综采面高效安全的生产。