采煤工作面瓦斯抽采技术研究

针对矿井开采的2号煤层瓦斯涌出量较大的问题,在分析瓦斯来源的基础上,提出综合使用本煤层钻孔、裂隙瓦斯钻孔、顶板瓦斯抽采钻孔以及大孔径钻孔等对本煤层瓦斯、临近层瓦斯以及采空区瓦斯涌出进行治理。依据回采工作面煤层赋存情况以及采面开采情况,对各类瓦斯抽采钻孔布置方案进行设计。现场应用后,采面各类型瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采量可达到8.6 m³/min,回风巷、回风上隅角等位置瓦斯浓度均在安全范围内,可为采面煤炭安全、高效回采创造良好条件。     

朱庄煤矿Ⅲ4420工作面瓦斯治理优化措施

为了控制回风巷和上隅角瓦斯浓度不超限,在Ⅲ4420工作面开采过程中,根据瓦斯地质情况,结合本煤层瓦斯、邻近层瓦斯和采空区瓦斯的来源,采用本煤层的顺层钻孔采前预抽,邻近层瓦斯实施高位钻场和采空区埋管抽采的边采边抽的综合治理措施,并辅以斜交钻孔抽采措施。实施综合治理措施后,整个工作面推进过程中,上隅角和回风巷瓦斯浓度始终保持在规定的安全范围内。     

董家河煤矿22518综采面瓦斯涌出规律研究

在对综采工作面瓦斯来源分析的基础上,根据董家河煤矿22518综采工作面瓦斯涌出数据,采用瓦斯单元测定法分析了工作面瓦斯浓度分布规律及影响因素。研究结果表明:22518工作面瓦斯涌出主要来源于本煤层和上覆邻近煤层,瓦斯治理方法应采用以本煤层预抽和边采边抽为主,邻近层抽采为辅,在采煤工作面回风巷布置高位钻孔对上覆邻近煤层卸压瓦斯进行抽采。研究成果对保证高产、高效综采工作面的正常生产提供决策依据。     

定向长钻孔瓦斯抽采技术在低透气煤层中应用

针对采用本煤层顺层抽采钻孔进行煤层瓦斯抽采时,钻孔施工量大、施工周期长、瓦斯抽采效率低等技术难题,司马矿在1208工作面应用定向长钻孔技术抽采瓦斯,现场结果表明,相比本煤层顺层钻孔瓦斯抽采技术,定向长钻孔瓦斯抽采技术可减少钻孔长度4 500 m,钻孔成孔率提高1.5倍,瓦斯抽采率提高1.7倍,取得了显著应用成效。     

高瓦斯综采工作面瓦斯治理技术研究

W3227工作面为高瓦斯矿井首采工作面,针对该工作面瓦斯涌出量超限,制定了风巷高位钻场高位钻孔抽采采空区瓦斯、风巷埋管抽采上隅角及老塘瓦斯、机巷沿空掘巷抽采3213采空区瓦斯、顺层钻孔抽放本煤层瓦斯、风巷辅助高位边孔抽采采空区瓦斯等综采工作面瓦斯治理技术。实践结果表明,通过以上的瓦斯抽放方式,回风巷瓦斯体积分数完全可控制在0.5%以内。     

煤层群底板穿层钻孔瓦斯抽采半径考察研究

为了准确测定煤层群底板穿层钻孔瓦斯抽采半径,提出采用钻孔瓦斯流量法+瓦斯含量降低法相结合的现场考察方法。基于穿层钻孔瓦斯抽采流量统计法推导得出有效抽采半径计算公式,并根据钻孔抽采影响范围内煤层瓦斯抽采率、残余瓦斯压力、残余瓦斯含量,以及工作面日产量等要求,综合分析确定计算公式中的残余瓦斯含量临界指标值。通过现场布置多组考察钻孔进行综合分析,得到石炭井焦煤公司3~#、4~#、5~#煤层的有效抽采半径,采用瓦斯含量降低法进行验证,最终确定煤层群底板穿层钻孔的抽采半径,为矿井煤层群底板穿层钻孔布置提供了依据。     

上保护层开采卸压瓦斯治理技术研究

以青东煤矿首采726工作面作为上保护层,探讨了上保护层瓦斯来源:本煤层瓦斯、回采阶段下邻近层8号煤层涌出的瓦斯.分源预测法计算表明,8号煤层涌出的瓦斯为726工作面的主要瓦斯涌出源,由于保护层开采结合卸压瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的主要技术手段,提出了本煤层回采期间顶板巷条带网格穿层钻孔抽采、顶板巷分段封闭抽采、回风巷下向穿层钻孔抽采、顺层钻孔抽采、采空区埋管抽采等瓦斯治理方案.采取上述瓦斯综合治理措施后,平均瓦斯抽采流量15.96 m3/min,工作面瓦斯抽采量达到729.44万m3,瓦斯抽采率达到75％以上,杜绝了工作面上隅角瓦斯超限.     

玉溪煤矿单一突出煤层瓦斯防治技术

玉溪煤矿为单一可采煤层、煤与瓦斯突出矿井。该矿瓦斯防治实行区域递进式瓦斯抽采:首采及准备面采用顺层平行钻孔抽采回采区域瓦斯;对于其它工作面,在盘区巷中布置钻场,利用千米钻机对盘区巷两侧区域进行模块化抽采,对于千米钻机难以覆盖的范围,利用相邻的、上一工作面保留下来的回风巷布置顺层钻孔进行区域预抽;盘区巷、首采及准备面运输巷掘进均利用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯消突。通过预抽、边采(掘)边抽及采空区抽采方式来防治瓦斯。     

采动压力对本煤层瓦斯抽采效果的影响研究

为了提高本煤层瓦斯抽采效果,对富山煤矿21051工作面超前支承压力范围内的顺层钻孔抽采效果进行了现场观测研究,结果表明:在超前支承压力范围内钻孔抽采瓦斯情况大体分为"稳定—衰减—增长—衰减"4个阶段,在工作面前方0~20 m范围内瓦斯抽采效果最好,应尽量保证该区域钻孔正常抽采瓦斯,从而提高本煤层瓦斯抽采效率。     

马兰矿“以孔代巷”抽采下邻近层瓦斯可行性研究

马兰矿常用底抽巷顺层钻孔抽采下邻近层瓦斯，但存在瓦斯治理成本高、矿井生产衔接紧张等问题。针对上述工程难题，提出了以定向长钻孔替代底抽巷抽采下邻近层瓦斯的“以孔代巷”思路，并在18506工作面开展了工业性试验，分析了定向长钻孔替代底抽巷的可行性条件。研究结果表明：定向长钻孔抽采卸压瓦斯时，每一主孔（分支）的平均抽采流量为0.40 m3/min，效果显著；此外，若定向长钻孔按间距30 m布置对18506工作面下邻近层卸压瓦斯全覆盖抽采，可以替代底抽巷顺层钻孔抽采9#煤层卸压瓦斯；进一步以18506工作面回风瓦斯浓度0.8%为控制条件，定向长钻孔替代底抽巷顺层钻孔抽采下邻近层卸压瓦斯且兼顾预抽下邻近层瓦斯的可行条件分别是9#煤层瓦斯含量应不超过6.41 m3/t和7.88 m3/t。研究成果可以为我国高瓦斯突出矿区开展“以孔代巷”工作提供借鉴。     

低透气性煤层瓦斯综合抽采及利用模式探索

为了解决平煤股份八矿瓦斯突出问题,结合自身多年经验,探索出了适合平煤八矿的低透气性煤层瓦斯综合抽采及利用模式。通过“运输巷底抽巷+穿层钻孔”掩护运输巷顺利掘进,在工作面两巷道施工完毕后,从两巷施工本煤层钻孔抽采工作面煤层瓦斯。由于本煤层钻孔轨迹难以控制,容易导致工作面中间出现空白带,因此通过“采面中间底抽巷+穿层钻孔”进一步消除采面中间的突出危险性;开发了本煤层钻孔和穿层钻孔的封孔工艺,满足了瓦斯高浓度抽采。瓦斯抽采保障了发电机组的顺利发电,瓦斯发电量逐年上升;瓦斯抽采和发电利用相互促进,形成了良性循环。     

低渗煤层高压注水驱替瓦斯提高抽采效率的试验研究

辛置煤矿采用顺层钻孔抽采本煤层瓦斯,存在效率低下、周期过长的问题。经研究,提出在2-109工作面进行煤层注水试验以提高顺层钻孔抽采瓦斯的效率。注水期间临近抽采孔瓦斯纯流量较注水前提高6～11倍,并通过数值模拟确定合理的煤层注水促抽瓦斯工艺参数,为辛置煤矿本煤层瓦斯治理提供了新方向。     

近距离保护层开采工作面瓦斯治理技术

对乌兰煤矿保护层开采5767工作面的瓦斯涌出规律进行了研究,针对7号煤层和其下部的8号煤层情况,采用顺层、回风巷大倾角钻孔抽采、地面钻井卸压抽采、采空区埋管抽采和穿层钻孔抽采的立体式瓦斯综合治理方法,并对治理效果进行了考察。结果表明:通过采取立体分源瓦斯治理措施,5767工作面回采时瓦斯浓度超限问题得到了有效解决,工作面风量由之前的1 700m3/min降至700 m3/min,回风流中瓦斯体积分数为0.32%～0.60%,保证了工作面的安全回采。     

斜交钻孔抽采邻近层瓦斯在陶二煤矿的应用

陶二煤矿井田范围内煤层瓦斯具有明显的分区、分带特征,局部地区瓦斯分布复杂.为了有效治理12211工作面瓦斯,墓于砌体梁理论及煤层特点,提出了斜交钻孔抽采邻近层瓦斯方法,并对钻孔参数进行了计算与描述.实践证明,该方法操作简单,抽采效果较好,降低了回风巷瓦斯浓度,治理了上隅角瓦斯,提高了工作面回采速度.     

高瓦斯超长综放工作面瓦斯治理技术

为了解决工作面煤体瓦斯含量高,影响工作面安全开采的问题,结合高河煤矿E2306工作面地质情况,采用本煤层顺层钻孔对工作面瓦斯进行采前预抽和回采过程中边采边抽,同时配合高位大孔径钻孔和沿空留巷柔模体埋管的方式对采空区瓦斯进行抽采治理。工作面回采过程中,上隅角瓦斯浓度平均值为0.52%,回风顺槽瓦斯平均浓度为0.36%,保证了工作面安全生产。     

近距离煤层瓦斯涌出影响因素分析及治理

西铭矿为防止近距离煤层开采时瓦斯超限,确保48710工作面安全高效生产,从顶底板应力环境和瓦斯来源空间分布两个方面对近距离煤层开采时瓦斯来源进行分析。基于北七采区其他工作面回采期间瓦斯涌出量情况,预计48710工作面回采期间绝对瓦斯涌出量为18.18 m 3/min,并制定了本煤层顺层钻孔抽采和底抽钻孔穿层抽采的瓦斯治理措施,现场瓦斯抽采结果表明:本煤层顺层钻孔和底抽钻孔平均瓦斯抽采浓度分别为10.58%和43.12%,平均瓦斯抽采纯量分别为1.16 m 3/min和8.84 m 3/min,工作面瓦斯抽采率达55%,为工作面安全高效生产提供了保障。     

顺层钻孔瓦斯抽采半径及布孔间距研究

为合理确定本煤层瓦斯抽采钻孔的布孔间距,通过煤层瓦斯渗流场控制方程、煤体孔隙率和渗透率耦合方程及煤层变形场控制方程,建立了钻孔抽采条件下瓦斯渗流固气耦合数学模型;采用数值模拟计算方法,得出顺层瓦斯抽采钻孔的抽采半径,并推导出瓦斯抽采钻孔布孔间距与单钻孔抽采半径的关系式。以黄岩汇矿15107工作面为应用实例,通过在该工作面进行单钻孔和多钻孔瓦斯抽采试验,求算并验证了抽采半径及布孔间距与抽采半径关系式的正确性,为现场瓦斯抽采提供科学依据。     

W2307综采放顶煤工作面瓦斯抽采应用与分析

高河煤矿为高瓦斯矿井,为保证W2307综采放顶煤工作面安全回采,针对工作面布置和瓦斯赋存情况,提出了本煤层顺层钻孔预抽+高抽巷采空区抽采+水力造穴钻孔+二氧化碳预裂钻孔瓦斯抽采的综合治理方式。抽采措施实施的结果表明,煤的可解吸瓦斯含量实测最大值为4.4667m~3/t,小于回采要求的4.5m~3/t,W2307工作面抽采达标,满足回采要求。     

崔家沟煤矿2207综放面瓦斯防治技术研究

根据崔家沟煤矿2207综放面实际情况,采用本煤层顺层钻孔预抽、边采边抽、工作面顶板走向高位钻孔以及采空区埋管抽采相结合的方法进行瓦斯综合治理,使采面上隅角瓦斯浓度得到降低,取得了明显效果,保证了采面安全、顺利生产.     

赵庄矿本煤层瓦斯抽采钻孔封孔参数优化研究

为解决松软低透气性煤层顺层瓦斯抽采钻孔封孔后容易漏气、抽采浓度低、衰减速度快、抽采效果较差的问题,对赵庄矿本煤层瓦斯抽采钻孔封孔参数进行了现场试验研究。通过试验,优化了本煤层顺层钻孔最优封孔工艺参数,即始封深度2 m,封孔深度22 m,封孔段深度20 m,注浆压力0.5 MPa,封孔材料采用本煤层专用膨胀水泥,每个钻孔的封孔材料用量175～200 kg。优化封孔工艺后抽采钻孔瓦斯浓度平均提高30%以上,平均纯瓦斯流量相较于原封孔方式明显提高。