邻近层采动影响区瓦斯预抽钻孔优化布置及效果评价

针对高瓦斯矿井近距离煤层受邻近层采动影响下瓦斯抽采钻孔优化调整问题，通过引入保护层开采采动卸压效应与瓦斯越流理论，论证了邻近层采动卸压瓦斯越流效应以及I011501综放工作面受邻近层采动卸压瓦斯排放效果，并提出了预抽钻孔优化布置方案。通过工程实践及效果评价，研究结果表明，在增大钻孔布置间距、降低钻孔施工工程量的情况下，I011501综放工作面采前预抽效果仍满足相关规定要求，6.9 m瓦斯抽放半径能够满足M15煤层综放工作面瓦斯抽采需要。     

五阳煤矿本煤层瓦斯超前采动卸压抽采试验

为了研究工作面超前支承压力对本煤层瓦斯采动卸压抽采的影响规律,在五阳煤矿7801工作面进行了试验研究;结果表明:工作面超前支承压力对本煤层瓦斯采动卸压抽采效果具有明显的影响作用,根据本煤层瓦斯抽采钻孔距工作面的位置,钻孔瓦斯抽采效果可划分为4个阶段:原始抽采阶段、超前影响抽采减弱阶段、超前影响抽采增长阶段和抽采衰减阶段。其中,超前影响抽采增长阶段和抽采衰减阶段为本煤层瓦斯超前采动卸压抽采的有效阶段,采用顺层平行钻孔抽采时,工作面前方25.8 m以内范围为有效抽采区域,该区域内瓦斯抽采量占顺层平行钻孔抽采总量的61.75%;采用顺层斜向钻孔抽采时,工作面前方44.8 m以内范围为有效抽采区域,该区域内瓦斯抽采量占顺层斜向钻孔抽采总量的37.89%。     

高抽巷内上向钻孔抽采邻近层瓦斯的试验研究

为提高近距离煤层群下保护层开采上部邻近煤层卸压瓦斯抽采效果,减小工作面瓦斯涌出量,应用高抽巷巷内布置的上向钻孔抽采邻近煤层卸压瓦斯。探讨了该方法的原理和相关工艺,并在贵州盘江精煤股份有限公司金佳矿进行了试验。结果表明,高抽巷巷内布置的上向钻孔能够有效地抽采上部煤层的卸压瓦斯,提高抽采效果;在下保护层工作面开采早期,上向钻孔抽采瓦斯量小且浓度较低,中期抽采效果好,后期抽采效果逐渐变差。     

工作面前方承压抽采钻孔瓦斯渗透规律及其层理效应研究

通过在义煤集团新安煤矿14171采煤工作前方布置与层理方向呈不同角度的3个瓦斯抽采钻孔,考察其瓦斯抽放浓度、流量、抽放纯量指标来揭示随工作面推进过程中钻孔不同承压状态下的瓦斯渗透规律;建立数值模型分别对3个抽采钻孔的瓦斯渗透率进行模拟,模拟结果与现场考察较为相似。研究结果表明:工作面前方7~11 m为瓦斯抽采效果最好的区域,且与煤层层理呈平行角度布置钻孔瓦斯效果最佳,工作面前方4~6 m为瓦斯抽采设备拆除的合理区域。     

基于各向异性单孔瓦斯抽采数值模拟研究

针对煤层的各向异性单孔瓦斯抽采进行数值模拟研究,结果表明:沿钻孔的半径方向,瓦斯压力逐渐增高;对于各向异性煤层进行瓦斯抽采时,钻孔周围的瓦斯压力等值线为椭圆,椭圆的长轴为渗透率较大的方向,椭圆的短轴为渗透率较小的方向;瓦斯抽采影响半径与时间满足幂指数的函数关系,渗透率对瓦斯的抽采有效影响半径较大。研究结果为合理布置煤层瓦斯抽采钻孔提供理论支撑。     

掘进瓦斯异常影响因素及治理技术研究

为研究受采动影响掘进工作面瓦斯异常原因，利用COMSOL Multiphysics数值模拟软件分析了上覆己组工作面回采后下部煤层的应力、渗透率变化；并通过在回采工作面卸压区域施工测试钻孔，分析卸压后煤层瓦斯涌出情况。结果表明，当上覆工作面回采后对下部煤层起到了一定的卸压作用，煤层渗透率增加至0.026μm2，导致卸压煤层内瓦斯极具解吸，从吸附态变为游离态。当采动裂隙或原生裂隙导通卸压瓦斯后，大量瓦斯涌入掘进巷道，造成瓦斯涌出异常。基于卸压瓦斯，在掘进工作面顶板超前施工抽采钻孔，对卸压瓦斯进行抽采，较好地解决了瓦斯异常涌出问题，保证了安全、高效掘进。     

高抽巷结合上向钻孔抽采煤层群瓦斯的实践

为提高近距离煤层群下保护层开采上部邻近煤层卸压瓦斯抽采效果,减小工作面瓦斯涌出量,提出了高抽巷结合巷内布置上向钻孔的抽采方法,探讨了该方法的原理、技术参数和有关工艺,并在贵州盘江精煤股份有限公司金佳矿进行了工程实践.实践表明,高抽巷结合巷内布置上向钻孔的抽采方式有利于更好地抽采上部煤层的卸压瓦斯,提高抽采效果;在下保护层工作面开采早期,上向钻孔抽采瓦斯量小且浓度较低,中期抽采效果好,后期抽采效果逐渐变差.上向钻孔布置参数及抽采工艺有待继续深入研究.     

煤层渗透率各向异性对本煤层瓦斯预抽影响规律的研究

针对新景矿8#煤层透气性差,瓦斯抽采困难等问题,采用实验室测定和现场试验的方法,研究其渗透率各向异性对本煤层瓦斯抽采的影响规律。实验室测试结果表明:煤层渗透率沿走向最大,沿倾向次之,沿竖直方向最小,瓦斯渗流的优势方向与煤层走向平行。现场瓦斯抽采试验表明:与煤层走向夹角90°的钻孔平均瓦斯抽采流量达到0.11 m~3/min,夹角30°的钻孔平均瓦斯抽采流量仅为0.015 m~3/min,即钻孔与煤层走向夹角越大,抽采流量越大;抽采60 d后,钻孔与煤层走向夹角大的区域煤层残余瓦斯含量降幅较大。该研究成果对本煤层瓦斯预抽钻孔的合理布置,提高瓦斯抽采效率具有一定的指导意义。     

高瓦斯工作面立体化协同抽采瓦斯技术及应用

以汾西矿业集团曙光煤矿1214高瓦斯工作面为背景,分析了工作面瓦斯分布及运移规律,以瓦斯分源抽采为原则,提出了"本煤层预抽、低位采空区埋管、中位钻孔截流、高位钻孔抽采"的立体化协同抽采方案,结合1214工作面实际,确定了本煤层预抽钻孔、顶板走向裂隙带钻孔的布置参数,并在现场进行工业试验,工作面瓦斯抽采率达70%~75%,表明抽采效果良好。     

软煤层瓦斯抽采半径和钻孔间距的数值模拟研究

为得出软煤层瓦斯抽采有效半径,确定最佳的抽采钻孔间距,基于质量守恒定律、Darcy扩散定律、Langmuir瓦斯吸附方程及Kozeny-Carman渗透率和孔隙率的关系方程,建立了考虑含瓦斯软煤体流变特性情况下的固流耦合控制方程。在此基础上采用数值模拟方法对软煤层瓦斯抽采过程进行分析。模拟结果表明:瓦斯抽采第32d时,抽采钻孔完全塌陷,因此确定钻孔有效抽采时间为32d;通过分析钻孔周围煤体瓦斯压力变化规律可得,单钻孔抽采有效半径为0.9m,多钻孔抽采时最佳布孔间距为3.4m。以合阳煤矿1508工作面为试验工作面,采用相对压力法分别对单钻孔和多钻孔瓦斯抽采效果进行考察试验,试验结果验证了数值模拟结论的可靠性,为该矿软煤层瓦斯抽采提供了科学依据。     

基于MATLAB的抽放钻孔周围瓦斯流动数值模拟

在测试某矿井瓦斯压力、瓦斯流量、瓦斯吸附常数、瓦斯渗透率、瓦斯含量系数等基础参数的基础上,采用MATLAB偏微分方程工具箱对该矿井瓦斯抽放钻孔在不同抽放半径、不同抽放负压下的瓦斯流动进行了二维计算,得出了抽放钻孔在不同时间的影响半径、流量与时间的关系及钻孔半径和抽放负压对煤层瓦斯压力分布及抽放流量的影响规律,并与实际进行了比较结果表明,采用MATLAB偏微分方程工具箱能够准确模拟抽放钻孔有效半径,预测瓦斯流量,是现场工程技术人员一种便捷的方法.     

突出煤层立体式瓦斯治理模式与效果检验

针对贵州黔西能源开发有限公司青龙煤矿目前面临的瓦斯治理难、掘进速度慢、采掘接续紧张等问题,在水力冲孔和深孔松动爆破卸压增透的基础上,提出突出煤层局部+区域立体式高效瓦斯治理模式。并进行治理效果检验,结果表明:通过对16煤的开采,18煤透气性系数提高了14倍。11615运顺评价区域内瓦斯压力,瓦斯含量,钻屑瓦斯解吸指标等各项检验指标均低于临界值;经过水力冲孔强化增透,瓦斯抽采半径扩大了1倍,平均抽采率达到了43.4%。     

深部高瓦斯低透气性煤层水力挤出效果研究

阐述了水力挤出措施的工艺流程、钻孔布置和注水系统设备选型,考察了注水前后煤体应力的变化情况和钻孔有效影响范围,分析了水力挤出措施实施前后瓦斯涌出特征及规律。研究表明,在深部高瓦斯低透气性煤层采用水力挤出措施,可有效增强煤层透气性,减小瓦斯应力,降低瓦斯涌出量和涌出速度,防突效果明显。     

松软煤层瓦斯抽采孔PVC管护壁技术应用研究

针对晋城煤业集团赵庄煤业矿区地质构造复杂、煤层松软及透气性差,瓦斯抽采孔由于煤层松软引起孔壁稳定性差,成孔提钻后,短时间内孔壁坍塌,导致瓦斯抽采通道堵塞,抽采率低,抽采效果差的问题。利用在钻孔施工完成后不提钻杆,先在钻杆内部下入抽采筛管进行护壁,提钻后形成瓦斯抽采通道,应用结果表明:该技术与传统提钻后下套管工艺相比,下管效率大幅提高,下管深度达到孔深的98%以上,有利于提高瓦斯抽采效率,对煤矿安全具有重要意义。     

基于水力压裂增透的多煤层瓦斯隧道快速揭煤防突技术研究

为实现瓦斯隧道安全快速有效地揭煤,以正习高速公路天城坝隧道揭煤工程为背景,分析了水力压裂大范围增加煤层透气性原理与增透效果影响因素,基于水力压裂增透技术建立了多煤层瓦斯隧道揭煤防突技术体系,探讨了以超前探测、初探、精探、区域瓦斯防突及检验、工作面防突及检验、验证揭煤等为核心的揭煤防突流程,优化了瓦斯隧道水力压裂防突技术...     

穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术研究与应用

为了解决高瓦斯突出煤层巷道掘进过程中的煤与瓦斯突出问题,开发了将钻机钻进与射流割缝技术有机结合的穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术。采用数值模拟的方法对比分析了钻孔和射流缝槽卸压效果,研究结果表明:割缝卸压比单纯钻孔卸压要优越很多,割缝缝槽破坏了钻孔周围的"瓶颈效应",多个割缝钻孔形成的裂隙相互导通,煤体透气性增大,促进瓦斯释放。工业性试验结果表明本卸压增透技术效果明显,瓦斯抽采流量、煤体扰动体积都有较大幅度增加,提高了瓦斯抽采效率。     

集贤煤矿本煤层深孔爆破增透瓦斯抽放关键技术

论述了深孔预裂爆破技术原理,并根据集贤矿实际煤岩赋存条件进行深孔爆破参数确定,即确定钻孔长度、钻孔直径、钻孔间距和封孔长度,并进行现场工业试验。实践表明,深孔预裂爆破技术解决了该矿低透气煤层本层瓦斯抽放率低的问题,保证了集贤煤矿安全高效生产。     

高位钻孔抽放瓦斯技术在弱透气性煤层中的研究及应用

对弱透气性煤层进行高位钻孔抽放,探索、研究适合其围岩特性的高位钻孔布置参数,是解决弱透气性煤层难以抽放的技术关键。通过对第十煤矿进行高位钻孔抽放瓦斯试验,取得了较好的瓦斯抽放效果与瓦斯防治效果,对同类条件煤炭开采的瓦斯防治,具有较高的推广应用价值。     

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。     

穿层钻孔水力化卸压增透技术

低透气性煤层瓦斯抽采是我国矿井瓦斯治理的瓶颈所在。近年来水力射流技术在矿井石门揭煤、底板巷消除地应力方面有了很大的发展,因此,开展水力射流技术在本煤层强化瓦斯抽采方面的研究具有重要意义。采用水力射流扩大钻孔的直接影响范围,通过对扰动煤体的体积、表面积、单孔瓦斯抽采量、钻孔影响半径的考察,对比分析了水力射流技术和钻孔抽采技术的数据,得出钻孔直径增大11.7～19.2倍,扰动煤体体积提高3 471～6 971倍;钻孔瓦斯衰减周期延长了7～10倍;单孔抽采效果提高6～8倍。