新型高压旋转水射流扩孔钻具的研制及应用

为了有效预防煤与瓦斯突出,根据掘进工作面主要防突措施的优缺点、防治煤与瓦斯突出的技术原理及水力化局部防突措施的机理,研制了回转式高压旋转接头及扩孔喷头,利用钻机带动钻杆进行高压水扩孔。结果表明:新型高压旋转水射流扩孔钻具可以有效提高煤体的力学强度,降低煤体应力集中,提高低透气性煤层的瓦斯抽放效果,促进瓦斯的释放,增强防止煤和瓦斯突出的能力。     

自卸压综合抽放技术在突出煤层中的应用

针对逢春煤矿急倾斜煤层透气性低、预抽瓦斯时间长、防突掘进工作面局部防突措施工程量大、安全威胁大、生产效率低的问题,提出了利用俯伪斜自卸压综合抽放技术提高急倾斜单一严重突出煤层瓦斯抽放率,防治煤与瓦斯突出的技术。该技术在逢春煤矿S1862工作面的应用结果表明：台阶回采后对下部煤体的卸压保护范围达到7.60～9.97 m,工作面每个台阶推进速度在3～19m/班,平均推进度在7 m/班。因此自卸压综合抽放技术能有效地减弱煤与瓦斯突出危险性,并显著减少回采期间的瓦斯涌出量,通过伪倾斜正台阶采煤方法的自卸压原理可确保回采前方煤体不处于煤与瓦斯突出的危险状态。     

埋深超千米工作面松动爆破卸压消突技术实践

为有效预防埋深超千米回采工作面出现以地应力为主导的煤与瓦斯突出事故,对松动爆破卸压消突技术原理进行分析,指出松动爆破位置应控制在工作面应力集中带;对松动爆破前后瓦斯涌出情况、煤体的物理力学性质、生产效率等进行了对比分析。研究表明,采取松动爆破卸压消突技术,能够有效地降低工作面前方煤层瓦斯含量,提高煤体抵抗煤与瓦斯突出的能力,降低防突测试指标最大值,减少割煤期间瓦斯涌出,提高生产效率。     

煤矿井下定向压裂增透消突成套技术通过论证

由河南省煤层气公司自研发的煤矿井下定向压裂增透消突成套技术通过了国家能源局组织的专家论证。该技术主要是针对河南省低渗透煤与瓦斯突出煤层,通过实施井下定向压裂增透,使煤矿井下工作面前方煤体充分卸压,透气性明显提高,瓦斯得到充分释放,工作面突出危险性和煤尘、冲击地压危险性明显降低。     

掘进工作面卸压区宽度及其主控因素研究

针对煤巷掘进过程中易发生煤与瓦斯突出的问题,对煤巷掘进工作面煤体的卸压区宽度范围进行了理论分析,得出了卸压区宽度受煤层界面摩擦因数、煤体抗拉强度、煤层厚度、煤岩容重、侧压系数及煤层开采深度等多种因素的影响,采用灰色关联分析法确定了煤体的侧压系数为卸压区宽度的主控影响因素,并采用现场实测的方法验证了卸压区宽度数值分析的正确性。提出了煤巷掘进工作面进行煤与瓦斯突出防治措施应用时,应主要以施加外部荷载的防突措施为主,提高煤体的侧压系数以破坏煤体完整性并增大卸压区宽度,使卸压煤体厚度增大从而抵御煤与瓦斯突出。研究结论可以为煤巷掘进面煤与瓦斯突出的研究提供理论指导。     

煤与瓦斯突出地质控制机理探讨

在综合考察国内外煤与瓦斯突出研究基础上,从瓦斯地质角度深入分析构造煤体、高压瓦斯和构造作用等影响突出发生的关键因素,初步提出以瓦斯突出煤体为核心的煤与瓦斯突出地质控制机理。认为地质构造控制着煤层瓦斯的赋存和构造煤分层破坏程度以及厚度分布,控制着煤与瓦斯突出;煤与瓦斯突出动力现象是一定规模的瓦斯突出煤体在临近采掘工作面煤壁时,卸载引起煤体拉张向深部扩展破坏,煤层透气性高倍增加,同时煤体内大量瓦斯因降压而快速解吸,靠近煤壁的煤体内瞬间形成高动能的气、煤颗粒混合体,类似点爆炸药包,造成煤层严重崩塌破坏,发生煤与瓦斯突出。以郑煤集团大平煤矿“10·20”特大型煤与瓦斯突出为基础,进行地质控制煤与瓦斯突出实例分析,结合新疆自治区煤矿瓦斯地质特征揭示了瓦斯突出煤体发育和分布规律。     

松软煤层煤巷掘进卸压槽防突技术

煤与瓦斯突出事故是煤矿灾害中的主要事故之一,煤与瓦斯突出往往发生在煤巷掘进工作面或石门揭煤掘进工作面.特别在瓦斯含量高且松软的煤层,掘进工作面的防突工作更为艰巨.论述了通过对掘进工作面施工卸压钻孔,利用其对煤体的卸压作用产生的裂隙,进而进行瓦斯抽放和煤层注水的卸压槽技术.通过对各种预测指标的考察,证明了在松软煤层煤巷掘进工作面利用卸压槽技术能起到很好的消突作用.     

鹤煤四矿突出石门快速揭煤技术的研究及应用

突出煤层石门揭煤是突出矿井防突工作的关键过程,研究安全有效的突出煤层石门揭煤技术对矿井的安全生产和采掘接替具有重大意义。通过综合分析鹤煤四矿煤与瓦斯突出影响因素,结合石门揭煤工作面的实际情况,制定了穿层钻孔瓦斯抽放、水力压裂与强化抽放、注马丽散加固煤体等综合性措施,安全快速揭开了煤层。     

综采工作面深孔松动爆破配合浅孔抽放技术研究

为了解决高瓦斯低透气性突出煤层综采工作面的防突和瓦斯超限问题,鹤煤六矿在21431工作面进行深孔松动爆破抽放技术试验。该技术增大了煤体裂隙和煤层透气性,扩大了抽放钻孔的影响范围,提高了工作面瓦斯抽采量,减少了钻孔的施工时间和瓦斯抽放时间,钻孔工程量减少一半,瓦斯治理效果明显,经济技术效果显著。     

掏穴钻孔在煤层消突中的应用

为了解决穿层钻孔预抽煤层瓦斯时抽采浓度低、抽采效果差,造成煤层消突不彻底这一难题,在设计钻孔时在常规穿层钻孔预抽瓦斯技术的基础上采用掏穴扩孔工艺。通过对煤层段进行扩孔增加对周围煤体的扰动,增大钻孔周围煤体的膨胀变形程度,使得煤层卸压更加充分,煤层的透气性增强,钻孔预抽瓦斯的消突效果提高,煤与瓦斯突出的可能性降低。     

突出口径对煤与瓦斯突出强度影响研究

改进大型煤与瓦斯突出模拟试验装置,增加两个气体压力传感器和两个温度传感器,进行突出口径分别为10mm,30mm,50mm的煤与瓦斯突出模拟试验。试验结果表明:在0.75 MPa瓦斯压力条件下,突出口径为10mm时没有发生煤与瓦斯突出,突出口径为50mm和30mm时发生煤与瓦斯突出,突出煤体质量分别为25.40kg和15.05kg。随着突出口径的减小煤与瓦斯突出的煤量减少,突出强度降低。突出口径的大小影响煤体突出的状态,突出口径越大,煤体突出的距离越远,破坏性也越高。突出后煤样中粒径在1.6~5.0mm范围内的煤颗粒比例减小,而粒径小于0.75mm的煤颗粒比例增加,体现了突出过程中的破碎功,具有较强的粉碎性。突出口径越大,煤体越易于破裂失稳并发生煤与瓦斯突出,煤体中瓦斯的放散受突出口径的影响,使煤体中瓦斯压力梯度变化趋势不同。突出口径越大,瓦斯压力降低越快,瓦斯对煤体的粉碎性越明显,突出强度也越大,突出过程中煤体温度也发生变化,说明突出口径影响含瓦斯煤的破断失稳和突出特性。     

深部高瓦斯煤层大巷揭煤区域防突技术

针对顾北矿南翼轨道大巷揭煤问题进行了区域性防突技术与应用研究。首先由巷道掘进工作面向前方钻孔,探测工作面前方煤岩体赋存情况|其次通过监测瓦斯压力和瓦斯含量及煤体强度的方法对煤体的突出危险性进行了预测,确定了巷道工作面前方煤体为突出煤体|提出了地面与井下联合洗煤的区域防突技术,对顾北矿南翼轨道大巷进行了消突,并对区域消突效果进行了检验,最终顺利实施了大巷揭煤。研究结果表明,地面和井下联合洗煤区域防突技术,有效地防止了煤与瓦斯突出现象的发生,具有较高的社会效益和推广应用价值。     

煤矿深部开采卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防突机理

由于煤矿深部煤岩体物性、应力、瓦斯等因素显著改变,出现了应力主导型突出、低瓦斯压力突出等新的灾害特征。为了更好地指导煤矿深部突出防治工作,基于煤与瓦斯突出关键结构体致灾理论,结合所建立的易突出构造煤体渗透率演化理论模型,揭示了煤矿深部开采卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防突机理。研究表明:煤与瓦斯突出灾害防控的核心是高效抽采瓦斯,其关键是设法降低地应力;降低易突出构造煤体所受地应力大小,可起到降低弹性潜能、提升煤层渗透率、促进瓦斯高效抽采、降低瓦斯内能等多重效应;煤矿深部开采煤与瓦斯突出灾害防控应因地施策,从卸荷消能和煤岩介质属性改造两方面着手,重点区域在采用卸压增透和瓦斯抽采措施后,还可采取一些提高煤体强度、抑制瓦斯解吸等改性措施,确保煤矿深部采掘作业的安全。     

煤体结构在煤与瓦斯突出预测中的应用研究

介绍了煤体结构的地质意义和物理力学内涵,分析了煤体结构在煤与瓦斯突出中的控制作用,一定厚度的构造煤的存在是煤与瓦斯突出发生的必要条件,论述了煤体结构指标在煤与瓦斯突出预测中的应用。     

厚煤层浅孔低压注水防突技术

应力增高区是煤与瓦斯突出事故的多发区,采取有效防突措施消除突出危险,对煤巷安全掘进很有必要。浅孔低压注水使煤的含水量增加,使煤的力学性质发生变化,塑性增强,减少了煤体内部的应力集中,降低了瓦斯放散的速度,从而使煤层透气性增大、瓦斯充分释放、煤体瓦斯潜能降低,达到消突的作用。鹤壁中泰煤业公司在掘进工作面采取了浅孔低压注水防突措施,研究总结了浅孔低压注水消突技术参数和施工工艺,消除了掘进工作面突出危险,提高了掘进进尺。     

煤与瓦斯突出过程中瓦斯作用的研究

为了对煤与瓦斯突出事故进行有效的预防与控制，分别从孕育和突出两个阶段阐述了瓦斯在煤与瓦斯突出中所起的作用，指出了煤层吸附瓦斯和裂隙瓦斯对煤的物理力学性质的影响；由于空隙瓦斯的存在, 加剧了煤体失稳破坏的过程；特别指出突出的主要能源来自于瓦斯的膨胀能；并根据这一结论提出了相应的防突措施.     

矿井瓦斯突出危险带的预测方法

通过对平顶山十二矿六采区瓦斯地质特征分析,运用“煤体结构破坏是瓦斯突出的主体,地质构造控制煤体结构破坏,煤体结构破坏控制瓦斯突出”这一新观点,从而形成了通过地质构造预测煤体结构,通过煤体结构预测瓦斯突出的工作模式,据此模式对平顶山十二矿己15-17-16160采面瓦斯突出危险带进行预测。     

中马村矿煤与瓦斯突出地质因素分析

简述了中马村矿煤与瓦斯突出概况,详细分析了该矿煤与瓦斯突出与煤层厚度及变化、煤层分岔与合并、断层构造、煤体结构、煤层埋藏深度、地下水活动情况等地质因素之间的关系,提出了影响中马村矿煤与瓦斯突出的主要地质因素,为将来合理进行突出区域预测及采取有效防突措施奠定了基础。     

煤层瓦斯抽放防突机理研究

通过分析造成煤层瓦斯突出产生的地质、煤体本身的物性、采场应力等原因,得出煤层的渗透性是影响瓦斯抽放防突的主要因素,并讨论了煤层瓦斯抽放对防突作用的影响,为煤层瓦斯抽放防突提供参考。