塔山矿地面垂直钻孔治理工作面瓦斯技术与实践

塔山矿特厚煤层综放工作面开采强度大,煤层瓦斯含量低,涌出量大,受顶板跨落影响,瓦斯涌出波动大。为了避免工作面高强度开采与瓦斯治理工程在时间和空间上的矛盾,改善矿井安全生产环境,采用地面垂直钻孔抽采综放工作面采动过程中超前压力裂隙带和工作面上隅角后上方采空区瓦斯,控制了采空区高浓度瓦斯向工作面上隅角的大量涌出,同时有效降低了工作面回风流瓦斯浓度。     

坚硬覆岩工作面采空区近场瓦斯抽采技术研究#br# #br#

为了解决坚硬覆岩突出煤层开采过程中高抽巷对上隅角瓦斯控制能力差的难题,以首山一矿12110工作面为研究对象,划分了坚硬覆岩工作面采空区近、远场瓦斯库的范围,采用数值模拟的方法,研究了近场瓦斯高效抽采区域,提出了基于低位顶板走向长钻孔的采空区近场瓦斯抽采技术。结果表明：低位顶板走向长钻孔的高效抽采区域为距垮落线30m范围内,合理抽采负压为15kPa,1—5号钻孔抽采瓦斯纯量为8.3m/min。基于低位顶板走向长钻孔的近场瓦斯抽采技术进一步降低了采空区瓦斯涌出量,与高抽巷、上隅角插管构成了采空区近场、远场、上隅角三位一体瓦斯抽采模式,将工作面上隅角瓦斯浓度控制在0.6%以下,确保了工作面的安全回采。     

基于裂隙带分布规律的采空区瓦斯抽采技术

回采工作面上隅角瓦斯超限是瓦斯治理工作的重点。本文在对南凹寺矿30405上分层回采工作面采空区顶板岩层三带高度进行计算的基础上,对回风巷高位钻孔布置方案进行优化设计,将高位钻孔布置在采空区顶板裂隙区内。抽采钻孔在近一个月内能保持较高的抽采浓度和抽采纯量,能有效截流和较长时间的抽采采空区瓦斯,解决了高瓦斯矿井综采工作面上隅区瓦斯浓度超限问题。     

基于采动岩体裂隙发育规律的放顶煤采空区瓦斯治理模式

为研究采动岩体垮落后综采放顶煤采空区瓦斯治理模式,基于采动岩体裂隙发育规律的重要性,针对某矿E1310综放工作面,采用MATLAB研究了采动岩体孔隙率和渗透率的分布规律,采用FLUENT数值模拟软件研究了4种通风方式、6个高抽巷抽采位置和41种抽采负压中最合理的采空区瓦斯治理模式。结果表明:"Y"型通风方式,上隅角瓦斯浓度为3%;高抽巷布置在距底板50 m、距回风巷50 m,上隅角瓦斯浓度降至0.5%;抽采负压为1.9 MPa,瓦斯不超限,工作面氧气浓度为22%。     

高瓦斯综采工作面定向高位钻孔瓦斯抽采技术研究

为改善成庄矿采空区高位钻孔瓦斯抽采效果,采用理论计算和数值模拟的方法研究采动裂隙演化规律,分析顶板裂隙发育范围,通过在裂隙带范围布置不同层位的高位钻孔模拟研究了其瓦斯抽采效果和瓦斯治理效果,得出了高位钻孔最佳布置层位。结果表明:顶板岩层垮落、裂隙发育贯通整体呈拱形分布,裂隙带范围为21.90～62.54 m;将高位钻孔布置在距煤层顶板45 m的位置,既可以抽采到高浓度瓦斯,又能对工作面上隅角瓦斯起到良好的治理作用;现场施工定向高位钻孔后,瓦斯抽采浓度、纯量可以在较长的一段推进度内保持较高水平,工作面回采期间,上隅角最大瓦斯体积分数为0.69%,保证了安全生产。     

综放工作面高位定向钻孔层位参数优化与应用实践

为了有效解决综放工作面上隅角瓦斯治理难题,通过高位定向钻孔瓦斯抽采技术,研究高位定向钻孔层位与瓦斯抽采效果的关联特性。以王家岭矿综放工作面为跟踪研究对象,计算了工作面冒落带与裂隙带的理论高度,分别从水平错距和垂直层距分析不同错距区与层距区对瓦斯抽采浓度与抽采纯量的影响,得出同一层距区和错距区内的最佳布孔层位。试验结果表明：工作面上隅角瓦斯浓度降至0.64%,证明了选择不同区域优化后的钻孔层位能有效的解决上隅角瓦斯超限问题,保证了综放工作面的安全、高效生产。     

高位定向长钻孔抽采技术在上隅角瓦斯治理中的应用

根据象山矿井5#煤层煤系地层赋存条件,分析了采空区瓦斯富集区层位,设计施工5个顶板高位定向长钻孔进行采空区瓦斯抽采治理。现场抽采结果表明:顶板高位定向长钻孔布置层位高度20~22m,水平内错距离0~45m较为合理;通过进行5#煤层顶板定向长钻孔抽采技术应用,工作面日产量大幅提升,而工作面上隅角瓦斯浓度由此前长期维持在0.7%降至0.4%左右,有效遏制了上隅角瓦斯超限事故,实现了取消高位裂隙钻孔和采空区埋管抽采的目标。     

巨厚易自燃煤层综放面初采期间的瓦斯治理技术

巨厚易自燃煤层综放工作面初采期间由于顶板没有完全垮落,大直径水平钻孔、低位钻场高位钻孔抽放瓦斯效果不理想,回风巷及上隅角瓦斯超限现象时有发生,采用天井式瓦斯抽放技术可以有效地抽放采空区的瓦斯,从而避免了瓦斯超限现象。     

王家岭煤矿综放工作面上覆岩层运动规律及卸压区瓦斯抽采试验研究

为实现低瓦斯高涌出矿井综放工作面安全高效开采,以王家岭煤矿为背景,结合物理相似模拟实验、UDEC数值模拟和微震监测,系统分析了王家岭煤矿综放工作面上覆岩层运动规律,在此基础上,开展了现场卸压区瓦斯抽采试验。研究结果表明：随工作面推进,煤层顶板上覆岩层垮落高度距煤层底板距离增大,离层裂隙距顶板距离增大,空洞高度减小;采空区两侧瓦斯运移通道的裂隙多于压实区的裂隙。初次来压前,采空区垂直应力随工作面的推进而降低;初次来压后,采空区垂直应力随工作面的推进而增大。在进、回风巷顶板,煤层、采空区顶底板共发生2 572个微震事件,工作面前方50 m范围内应力集中较大,应注意超前支护防范。12301工作面周期来压步距20～26 m,采动裂缝带高度90～110 m,周期来压4～6次。现场卸压区瓦斯抽采试验中,合理层位工作面瓦斯抽采量是其他层位工作面瓦斯抽采量的1.5倍,且工作面上隅角和回风流瓦斯浓度均小于0.8%,瓦斯治理效果显著。     

井下大直径钻孔瓦斯抽采技术研究

为研究面间煤柱内的大直径钻孔抽采采空区瓦斯效果,基于某矿实际生产条件及COMSOL数值模拟软件,依据上覆岩层运移理论、采空区顶板岩性、顶板垮落破坏特征对采空区孔隙率进行了分块赋值,COMSOL数值模拟研究结果表明:钻孔布置的最佳距离为8～10 m。考虑经济因素及顶板垮落步距的影响,钻孔布置的最佳距离应为10 m;靠近工作面上隅角处,采空区内瓦斯浓度呈中心高、四周低的圆环状分布,该低瓦斯浓度圆环的出现与大直径钻孔对采空区内瓦斯的抽采作用密切相关。ORIGIN数据拟合及计算表明:10 m钻孔间距条件下,控制上隅角瓦斯浓度不超限的钻孔最小瓦斯抽放量为5.4 m³/min。该理论成果的成功运用,指导了该矿的生产安全。     

裂隙带抽采在漳村煤矿综采工作面的应用

针对漳村煤矿2503工作面回采过程中上隅角超限问题,通过对工作面上覆岩层垮落特征分析,研究在回风巷顶板打设高位裂隙钻孔抽采采空区裂隙带瓦斯进行治理。回采过程中钻孔瓦斯抽采量随工作面推进先增大后减小,上隅角和回风流瓦斯涌出量逐渐降低,工作面上隅角瓦斯未出现超限现象。     

顶板走向高位钻孔瓦斯治理技术研究

为了对煤矿工作面采空区及上隅角瓦斯进行有效治理，通过理论计算工作面“三带”高度，设计不同层位顶板走向高位钻孔并分析生产期间钻孔抽采参数，研究了整个生产过程中同层位、不同层位高位钻孔瓦斯抽采参数，以确定合理的层位高度，同时对后期钻孔参数进行优化调整，以便更好地解决工作面采空区及上隅角瓦斯问题。结果表明:工作面实际垮落高度比理论偏低，通过现场实际验证，最佳层位高度为9.7~21.0 m；抽采前期，低层位钻孔效果优于高层位钻孔，后期随工作面推进，低层位钻孔抽采效果变差时，高层位钻孔刚好弥补缺陷，确保任何时段均可对工作面采空区瓦斯进行高效治理。     

采空区顶板高位定向钻孔差异化布置与抽采效果分析

为解决高瓦斯矿井采空区上隅角瓦斯超限问题,基于回采工作面回采过程中顶板破坏规律,结合顶板高位定向钻孔抽采采空区和上隅角瓦斯治理技术原理,提出采空区顶板高位定向钻孔差异化布置。通过数值模拟寺河矿E5302工作面顶板破坏规律,得到距回风侧煤壁90 m范围内不同位置张拉破坏高度关系式,为高位定向钻孔在回采面回风侧横向一定范围内差异化精准布置提供参考依据,确定采空区顶板高位定向钻孔布置层位为距顶板垂直距离30~45 m;现场试验期间,差异化布置顶板高位定向钻孔抽采瓦斯浓度高、流量稳定,整体抽采效果较好,有效抽采瓦斯时间达50 d以上,在抽采稳定时期钻场钻孔平均纯瓦斯抽采量达15.5 m~3/min,上隅角瓦斯体积分数控制在0.44%左右,保障了矿井回采期间安全。     

定向高位孔合理抽采层位研究与分析

为了确定高位孔合理抽采层位,提高采空区瓦斯治理效果,以中马村矿3906综放工作面为对象,分析了顶板稳定厚泥岩对采空区瓦斯运移的影响,并利用千米钻机在煤层顶板布置高低位钻孔联合抽采采空区瓦斯.研究结果表明:距煤层顶板40.1～51.4 m的砂岩、粉砂岩层位,以及距煤层顶板12.8 m稳定厚泥岩下方位置为采空区高位抽采合理...     

顶板走向高位钻孔瓦斯抽采技术在孟津煤矿三软突出煤层中的研究与应用

为有效解决孟津煤矿11010工作面回采过程中,采空区以及上隅角的瓦斯积聚问题,根据工作面的实际情况,在采煤工作面回风顺槽布置顶板走向高位钻孔对采空区瓦斯进行治理.通过具体试验并对比抽采浓度情况,确定孟津煤矿11010工作面裂隙带高度应在27～35 m,最终认定将钻孔终孔点布置在距煤层顶板25和35 m处时的瓦斯抽采效果...     

顶板预裂爆破技术在工作面初采期瓦斯治理中的应用

高瓦斯煤矿坚硬顶板大面积垮落过程会引起大量瓦斯骤然涌出,必然导致工作面上隅角瓦斯积聚和回风流瓦斯浓度超限。为研究顶板预裂爆破技术在工作面初采期瓦斯治理中的效果,以余吾煤业S5202综放工作面为背景,分析了坚硬顶板大面积垮落所造成的上隅角瓦斯积聚和瓦斯浓度超限原因,设计优化炮孔的布置参数及其爆破的时间和方式,顶板预裂爆破技术实施后绘制工作面的走向和倾向压力分布曲线。研究结果表明:顶板预裂爆破实施后,坚硬顶板及时垮落,形成垮落裂隙,预裂裂隙及时连通高抽巷,在工作面推进过程中,本煤层和邻近层卸压瓦斯被高抽巷抽走,初采期瓦斯涌出量大为减少,瓦斯治理效果明显,未出现上隅角瓦斯积聚和回风流瓦斯浓度超限等现象。     

顶板来压规律对高位钻孔瓦斯抽采浓度的影响及优化

通过现场实测、理论分析及Fluent数值模拟等方法,研究了新疆某矿12B801综放工作面支架工作阻力及高位钻孔瓦斯抽采浓度变化,结果表明：顶板来压呈现大、小周期变化规律,大周期平均来压步距约65.0m,小周期平均来压步距约15.5m,大、小周期来压直接影响着高位钻孔瓦斯抽采浓度；利用大、小周期来压规律,对原设计抽采钻孔参数进行了优化,Fluent模拟表明钻孔优化后可将工作面上隅角瓦斯浓度比原方案降低45%以上,现场实测综放工作面上隅角瓦斯最大浓度仅为0.24%,证明抽采钻孔优化的合理性。     

缓倾斜厚煤层高位钻孔瓦斯抽采技术应用与分析

针对U型通风方式的回采工作面上隅角瓦斯浓度严重制约工作面产量,威胁煤矿安全生产问题,以竹林山煤业1076综放工作面为例,综合考虑煤层顶板岩性、煤层赋存条件等因素,采用高位钻孔抽采方法抽采上邻近层及采空区瓦斯,抽采钻孔有效抽采距离为52～69 m,最大抽采瓦斯纯量为3.99 m~3/min,有效控制工作面上隅角瓦斯浓度.     

新景矿15028工作面低位抽采巷合理布置及瓦斯治理技术实践

新景矿15028工作面作为低位抽采巷瓦斯治理技术抽采上隅角和采空区瓦斯试验工作面,理论分析将低位抽采巷布置于距15#煤层顶板上方13.2 m的垮落带内,通过控制变量法确定低位抽采巷与回风巷的最佳水平间距为14 m,低位抽采巷在该层位布置下,瓦斯抽采效果最佳。     

综放工作面瓦斯治理技术探索与实践

针对山西某矿采空区瓦斯治理,确保工作面隅角、回风流瓦斯浓度不超限,对I010203综放工作面实行高位钻孔和上隅角采空区插管抽放作为抽采瓦斯试验方案。通过对现场施工和实测数据对比分析,应用上隅角采空区插管抽放技术的抽采效果十分明显,工程施工费用较低,该抽采技术适用于该矿井采空区瓦斯治理。