低透气性煤层应力集中带瓦斯抽采研究

为了提高低透气性煤层瓦斯抽放效率,研究了回采工作面煤层渗透性随采动的变化规律,综合分析了采动应力下煤层裂隙演化规律,得出了在低透气性煤层应力集中带瓦斯抽采的必要性和可行性。通过建立应力集中带裂隙(包括原生割理、构造节理、采动裂隙)演化简化模型,分析裂隙分布方位与最大主应力、煤层倾角的方位关系,得出结论:应力集中带煤层裂隙在采动影响下张开闭合与否,受最大主应力方向、大小影响,进而影响煤层局部渗透性变化,因此在应力集中带将瓦斯抽采钻孔布置在局部渗透性增大区域,将大大提高抽采效率。提出了在应力集中带裂隙发育区域抽采瓦斯是预防瓦斯动力灾害的有效措施,观察煤体裂隙分布发育情况是预测煤体渗透性的一种依据。     

基于采空区瓦斯运移规律的抽采钻场设计

为了对高瓦斯工作面采空区抽采钻场进行设计,使采空区及工作面上隅角瓦斯得到有效控制,通过数值模拟分析了采场覆岩结构及裂隙发育规律;根据模拟结果利用实验室试验分析了抽采钻孔在不同位置时采空区瓦斯的运移规律,得出终孔位置距煤层顶板上方30m左右,距回风巷水平距离10～20m时抽采效果最佳;且终孔高度应根据工作面覆岩结构形态有所区别,靠近回风巷的钻孔高度应控制在规则冒落带上部,靠近工作面中部的钻孔应布置在裂隙带内。     

采动对煤层渗透性的影响探析

通过研究回采工作面煤层渗透性随采动的变化规律,得出了在卸压区进行浅孔抽采和应力集中区抽采卸压的必要性和可行性。通过建立应力集中区节理演化模型,分析得出应力集中带煤层节理、裂隙发育受最大主应力方向、大小影响,进而影响局部渗透性变化。应力集中区瓦斯抽采钻孔应布置在局部渗透性增大区域。     

煤岩倾角对采场周边支承压力影响的数值模拟研究

为研究煤岩倾角对采场周边围岩应力的影响,采用FLAC3D软件中的MohrCoulomb模型分别模拟0°、30°、45°采场周边应力变化情况,研究采场周边围岩应力、位移的空间动态演变过程。结果表明,煤岩倾角对采场倾向围岩活动影响作用很大,即:随煤岩倾角增大,工作面倾向围岩应力及位移分布特征从对称形态转变为非对称形态;走向煤壁应力集中系数呈先增后减的变化趋势,塑性区范围减小,应力影响范围减小,应力峰值降低,峰值距离减小;巷帮垂直应力减小,工作面巷道受压影响范围变小,运输巷应力值较回风巷偏大,应力集中系数变化不大,但峰值距巷帮的距离有所减小。     

开采扰动下底板巷道应力演化规律及围岩稳定性研究

为了研究开采扰动诱发底板瓦斯抽采巷围岩失稳问题,以龙凤煤矿5921底板瓦斯抽采巷为研究对象,采用数值模拟的方法分析了5921工作面开采过程中底板瓦斯抽采巷围岩应力演化过程及围岩变形破坏特征。研究结果表明:垂直应力在巷道跨度范围内随深度增加而增大,巷道位于工作面前方的位置,围岩应力分布特征大致相同,巷道位于采空区的部位,左帮岩体处于卸荷状态,而右帮岩体出现明显的应力集中现象;围岩变形在时空上相较工作面开采有一定的滞后,底板瓦斯抽采巷最大变形位置滞后于回采工作面10~30m,工作面前方10 m 范围内围岩变形呈增加趋势;底板瓦斯抽采巷位于采空区范围内的部位破坏以拉伸破坏为主,位于煤壁前方支承压力区的部位破坏则以拉伸 剪切组合破坏模式为主,巷道顶板垮落、底鼓的风险较大。     

保护层卸压开采煤层变形与增透效应研究

为了研究高瓦斯赋存煤层卸压增透效应,以达到提高低渗透性松软煤层瓦斯抽采率,降低工作面瓦斯突出危险性,采用RFPA2D-Gasflow软件分析下保护层卸压开采后上覆煤岩采动裂隙发育、应力分布特征及由此产生的卸压煤层增透效应.结果表明:卸压开采煤层的透气性系数增大200倍左右,增透效果显著.利用该研究结果在顾桥矿沿空留巷内布置斜向上长短穿层钻孔,代替传统的底板巷内布置向上穿层钻孔抽采本层采空区内和上覆卸压煤层内瓦斯,可使沿空留巷中回风流和上隅角瓦斯体积分数均控制在0.5％以下,平均瓦斯抽采率达50％ ～ 70％,保证了工作面的安全回采.     

留巷钻孔法煤与瓦斯共采技术

针对深井高地应力、高瓦斯含量、低渗透率煤层群开采效率低和深部开采面临的安全技术问题难以突破的现状,提出煤与瓦斯共采新思路、新方法.揭示了采动影响区内顶板岩层裂隙的动态演化及采空区侧“竖向裂隙发育区”的形成规律、Y型通风方式下采空区的空气压力场分布和卸压瓦斯的流动规律,建立了留巷钻孔法替代巷道钻孔法抽采卸压瓦斯的煤与瓦斯共采的新理论、新方法.     

采场覆岩裂隙演化分区与渗透性研究

通过分析开采条件下工作面前方支承压力分布规律和煤体卸压破坏全过程的采动力学行为,采用实验室实验研究了工作面前方承载应力环境下岩体渗透性的变化;揭示了采动影响下采场空间裂隙发育与演化规律,提出工作面前方裂隙发育区形成的主要原因是强度破坏,并分为原岩裂隙区、应力集中裂隙孕育区、卸压剪切裂隙发育区,渗透性较强的区域为卸压剪切裂隙发育区,与塑性区近似重合。     

近距离煤层群叠加开采采动应力-裂隙动态演化特征实验研究

围岩应力、裂隙分布特征是影响突出危险煤层瓦斯抽采效果的重要因素,为优化突出危险煤层群瓦斯预抽方案,以沙曲煤矿近距离煤层群开采为背景,采用相似模拟实验研究了保护层与被保护层双重采动影响下围岩应力-裂隙分布与演化特征。结果表明：3+4号煤初采时,叠加采动的影响下,顶底板卸压程度较一次采动影响时高,但高卸压程度阶段持续长度减少,约105 m,底板最大应力降低值可达12 MPa,是保护层开采时最大应力降低值的1.5倍;进入正常推进阶段,仅距采空区两侧煤壁一定范围L内仍保持较高裂隙发育和应力降低程度,且较保护层开采时L值减小,20~30 m,采空区中部覆岩裂隙再次闭合,围岩应力出现恢复现象;工作面推进距离一定条件下,双重采动影响下顶底板卸压程度及裂隙发育程度较一次采动影响下明显升高;被保护层开采时,3+4号煤同2号煤之间岩层破碎程度最高,裂隙最为发育,覆岩裂隙发育程度随工作面推进距离增加而升高,由于形成稳定顶板结构的随机性,覆岩裂隙频数程台阶式增长。最后将研究结果应用于沙曲煤矿高瓦斯煤层群开采时瓦斯抽采钻孔的布置设计,取得较好的抽采效果。     

顶板瓦斯尾巷采动变形规律及控制技术

为研究顶板瓦斯尾巷采动变形破坏规律,结合五阳煤矿7605高瓦斯综放面地质条件,采用物理模拟和FLAC3D数值计算方法,对顶板瓦斯尾巷和回采巷道围岩应力分布和塑性区发育特征进行了分析。结果表明:工作面充分采动后,在煤壁前方10～16 m范围内出现应力叠加集中区,最大竖向应力集中系数2.72。现场采用瓦斯尾巷围岩控制技术后取得了较好效果。     

单一低透气性煤层卸压带瓦斯抽采的基础研究

对于不具备保护层开采条件的单一低透气性高瓦斯突出煤层,近年来随着开采强度的不断增大,仅仅依靠工作面采前预抽已不能满足安全生产需要。为此,在研究煤层采动影响条件下,采煤工作面前方煤体应力重新分布的基础上,以焦作煤业公司所属矿井为试验场地,通过考察采场矿山压力分布规律以及不同应力带钻孔瓦斯流量变化规律,对回采工作面卸压带位置和宽度进行了分析和研究,结果表明,其工作面超前卸压带宽度为15～20 m,可为合理布置抽采钻孔,提高瓦斯抽采效率提供依据。     

松软煤层工作面网格式注水的实践效果

在综采工作面应用上下巷及瓦斯预抽巷深孔煤层注水结合工作面切眼浅孔注水,形成"网格式"煤层注水,大大提高了注水效果,解决了松软破碎煤层回采期间煤墙片帮严重,煤尘大和瓦斯涌出异常的现象,筑起了"人造煤墙",很好的改善了工作面生产条件,为高效安全生产打下良好基础。     

采煤工作面顺层钻孔分段水力压裂增渗试验

低透气性突出煤层顺层钻孔预抽回采工作面瓦斯具有工程量大,抽采效率低等特点,为此,采用顺煤层分段水力压裂实现煤储层增透。寺家庄矿15#煤层属于低透气性突出煤层,在15301工作面开展了顺煤层分段水力压裂强化抽采试验,利用自主研发的拖动式双封隔器分段封孔装备及工艺,满足压裂孔稳定、快速封隔,可实现全孔段分三段及以上逐级开展压裂。对比压裂区和非压裂顺层钻孔瓦斯抽采效果,压裂区平均浓度为35.1%,非压裂区为6.0%,压裂区浓度是非压裂区的5.9倍;压裂区百孔纯量为3.6 m3/min,非压裂区为0.3 m3/min,压裂区百孔纯量是非压裂区的11.2倍。     

潘三矿1792(3)运顺回风联巷水力扩孔消突技术研究

为了降低高瓦斯采掘工作面瓦斯涌出强度,消除瓦斯超限对生产的影响,采用水力扩孔技术,在煤体中打一定深度的钻孔,利用高压水经钻孔冲刷煤体,使煤体中的吸附瓦斯得以解吸释放。文章以淮南矿业集团潘三矿1792(3)运顺回风联巷为试验点,制定了实施方案,分析了水力扩孔防突措施的卸压增透效果,实现了卸压排放瓦斯的目的。     

淮南高突煤层边掘边抽合理抽放参数研究

在谢一矿高突煤层B11煤层边掘边抽防突措施试验基础上，分析了采动应力集中、瓦斯及煤体结构对煤巷掘进中煤与瓦斯突出的影响，试验研究了钻孔抽放瓦斯后对工作面前方煤体应力集中带前移和煤体瓦斯排放效果，探讨了钻孔孔径、抽放时间、抽放负压对抽放瓦斯效果的影响，确定了谢一矿高突煤层B11煤层边掘边抽的合理抽放参数。     

低透气性突出煤层煤巷“三带”的研究与应用

针对车集煤矿2309工作面煤层瓦斯含量较高、煤层透气性较差等问题,采用Origin数值分析,对2309工作面切眼两侧顺层钻孔内瓦斯浓度变化规律及2309工作面切眼两侧卸压带宽度进行了研究。研究得出:2309工作面切眼卸压带内宽度自巷道左帮开始为0~12.7 m,应力集中带位于12.2~16.7 m,原始应力区为大于16.7 m。因此,2309工作面向前掘进时进尺不大于12.7 m,且对本煤层施工的顺层钻孔封孔长度不小于12.7 m,才能够有效保证钻孔的抽采效果;同时根据钻孔瓦斯浓度衰减规律,要求顺层钻孔在封孔结束后30 d内必须保证抽采负压,确保钻孔的抽采效果。研究为矿井的瓦斯抽采和巷道掘进速度提供技术支撑,有效保证了突出煤层瓦斯防治的治理水平。     

采动条件下围岩破坏及瓦斯流动规律研究

为了研究采动条件下围岩破坏及瓦斯流动规律,分析了煤层开挖和瓦斯流动卸载模拟分析,采用数值模拟软件,研究了采动条件下上覆岩层垂直变形破坏规律、工作面推进方向上煤层破坏规律以及煤层孔隙率和渗透率变化规律。研究为巷道支护和瓦斯抽采提供了理论支持。     

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。     

低透气三软煤层瓦斯综合治理技术研究

永华能源郭村煤矿位于偃龙矿区,主采的二1煤层地质构造简单,为典型的三软煤层.该煤层瓦斯含量高,煤层透气性系数低,煤质松软、破碎,抽放钻孔成孔困难.通过采用穿层钻孔并辅助水力冲孔预抽,运输巷、回风巷顺层长钻孔抽放,工作面浅孔抽放,采空区埋管、插管抽放等方法,有效增加了煤层透气性,降低了瓦斯压力,提高了抽放率,实现了矿井的安全生产.     

卸压爆破在低透气突出煤层快速掘进中的应用

针对在高瓦斯低透气突出煤层巷道掘进过程中,瓦斯频繁超限、突出预测指标超标次数多、防突措施的钻孔工程量大、巷道掘进缓慢等问题,提出了用深孔控制爆破来释放煤体所积聚的弹性能,以扩大工作面前方煤体卸压带的范围,结合巷帮钻孔边抽边掘的措施,达到增透卸压强化抽放快速消突的目的,实现巷道安全快速掘进。