主动补气缩短煤层瓦斯压力测定时间分析

能够有效缩短瓦斯压力测定时间是主动式测压的最大优点,因此,对主动补气缩短瓦斯压力测定时间进行分析有着重要意义。首先,构建出了被动式测压钻孔周围流场范围内的煤层瓦斯压力表达式,并对主动式测压和被动式测压流场平衡过程的差异性进行了分析,确定了主动补气缩短的瓦斯压力测定时间;然后,从理论上推导出了主动补气缩短瓦斯压力测定时间的计算公式,并将理论计算结果和现场试验情况进行了对比分析。研究结果显示,二者基本一致,误差只有7.5%,主动补气能够缩短大约50%的测压时间。     

基于带压封孔技术的主动式煤层瓦斯压力测定技术

煤层原始瓦斯压力的准确测定关系着矿井的安全生产,而测压钻孔的封孔技术是影响煤层原始瓦斯压力测定的重要因素,通过分析现有煤层瓦斯压力测定封孔技术的主要优缺点和适用条件,设计出一种新型煤层瓦斯压力测定封孔装置,确定了带压封孔工艺;同时根据主动测压原理,设计了以压缩空气为补偿气体的主动测压装置,确定了补气压力。     

主动式煤层瓦斯压力测定技术改进

为了准确测定煤层真实的瓦斯压力,对主动式煤层瓦斯压力测定技术进行了改进,由过去测压钻孔一次成孔改为注浆后二次成孔。现场应用表明,测压钻孔二次成孔技术提高了测压结果的准确性和可靠性,缩短了测定时间,为煤层瓦斯压力的快速准确测定提供了良好的技术支持。     

井下直接法测定煤层瓦斯压力数值模拟

为了研究煤层原始瓦斯压力、煤层渗透率和钻孔暴露时间对测压的影响,以经典渗流力学为基础建立了测压过程中瓦斯在煤层中流动的数学模型;然后通过COMSOL Multiphysics软件对测压过程进行模拟。结果表明:在一定条件下,煤层原始瓦斯压力或者渗透率越大,压降漏斗范围越大,但瓦斯压力平衡时间并不会因此而增加;在一定条件下,钻孔暴露时间越长,压降漏斗范围越大,瓦斯压力平衡时间也越长。     

深部高瓦斯压力区域快速测压技术

基于深部煤层高地应力、高地温、高渗透压的特点,分析了目前深部区域测压所面临的问题,提出了以控制测压气室体积、套管带压固结与多步分段封孔和主动式补气测压为主要措施的深部测压成套技术,并在潘三矿进行了可行性试验分析。结果表明:套管带压固结与多步分段封孔技术能够有效封堵深部围岩裂隙,消除水压及深部煤层群的影响;主动式补气测压法大大缩短了深部高瓦斯压力区域测压时间,实验结果的误差也非常小。基于以上措施准确测定出揭煤区域7煤、8煤的瓦斯压力分别为2.9MPa和3.14MPa。     

封孔等待时间对瓦斯压力快速测定的影响

煤层瓦斯压力的测定除了与煤层的原始瓦斯压力、煤层的透气性大小和围岩等自然因素有关外,还与封孔效率、封孔工艺及封孔质量等人为因素有关。文章研究了钻孔形成后到钻孔密封生效这段时间的长短对瓦斯压力快速测定的影响,用有限差分法和FORTRAN对测压钻孔瓦斯流动方程进行数值计算,得出封孔等待时间的长短对快速测压的影响。     

钻孔参数对瓦斯压力测定时间的影响分析

为了能缩短现场瓦斯压力测定时间,探讨了被动式测压方法,从理论上分析了测压钻孔半径与入煤深度对瓦斯压力测定所需时间的影响,并建立计算模型,推导出了瓦斯压力测定稳定时间的计算公式,结果表明:煤层瓦斯压力测定稳定时间与测压钻孔半径的4/3次方成正比,与测压钻孔入煤深度的2/3次方成正比。现场试验表明:在相同的钻孔暴露时间下,钻孔半径与入煤深度越小,瓦斯压力测定时间越少,且瓦斯压力测定结果越大。同时也表明了理论公式的可行性,这为煤层瓦斯压力的快速测定提供了重要的参考依据。     

快速准确测定煤层瓦斯压力途径

煤层瓦斯压力是煤层重要的瓦斯基本参数之一,准确快速的测定出煤层瓦斯压力对于煤矿安全生产具有重要的经济及社会效益。通过对测压钻孔测压室周围瓦斯流场的理论研究,分析了测压室瓦斯压力升高并达到平衡的影响因素,为准确快速测定煤层瓦斯压力提供了可行的方法和途径,得出了一些有价值的结论。     

基于胶囊压力粘液封孔方式下的主动式瓦斯测压

准确获取煤层瓦斯压力参数,对于指导煤矿安全生产具有特别重要的现实意义。本文阐述了基于胶囊-压力粘液封孔方式下的主动式测压技术原理,通过在毕节市宝黔煤矿的现场实践应用,取得了良好的效果。较被动式测压,压力稳定时间缩短了50.0%;测得的煤层瓦斯压力提高了18.2%,更接近原始瓦斯压力。     

主动测压技术在沿沟煤矿的适用性研究

针对沿沟煤矿采用被动测压技术无法准确测出煤层瓦斯压力的难题,采用直接法与间接法相结合的方式测定瓦斯压力,引用主动测压技术,选用N2作为补偿气体,对沿沟煤矿1~#、7~#煤层进行压力测定。现场实践表明,选用N_2作为补偿气体的主动测压技术,能快速准确地测定沿沟煤矿煤层原始瓦斯压力。     

主动式测压瓦斯压降曲线的影响因素分析

分析了测压气室长度、煤层透气性系数及注入测压气室内的气体种类对瓦斯压降曲线的影响,通过现场试验表明,测压气室长度越短,瓦斯压力曲线下降的越快,曲线稳定所需的时间越短;煤层的透气性系数越小,瓦斯压力曲线下降的越慢,瓦斯压力达到平衡所需的时间越长;测压气室内注入CO2气体瓦斯压降速率要大于注入N2时的速率。通过对各影响因素进行分析,能够为现场测压提供理论依据,从而提高工作效率。     

钻孔瓦斯抽采半径的确定方法及实践

钻孔瓦斯抽采半径主要与煤层瓦斯含量、透气性系数、抽采钻孔直径及负压、抽采目的和时间等因素有关。传统的抽采半径确定方法对于透气性较好、煤层测压条件较佳时可能得到考察结果,但效率较低;当煤层透气性差时,测定成功率极低,实用性差。为此,在已知煤层瓦斯含量基础上,选用直接测定钻孔瓦斯动态抽采流量,按照抽采目标确定抽采率进而确定钻孔不同抽采时间的抽采半径。实践表明,该方法具有较强的实用性。     

高压水射流水力扩孔抽采半径考察研究

潘三矿为大型现代化矿井,13-1煤层原始透气性系数低且瓦斯压力及含量均较高,煤层突出危险性严重,直接抽采煤层瓦斯难度大。采用新型高压水射流扩孔技术,可达到扩大钻孔直径、增加煤层暴露面积和卸压范围的目的,从而提高煤层的透气性,增大煤层的抽采半径。在测定煤层原始瓦斯压力及含量的基础上,采用瓦斯压力和含量降低法考察水力扩孔后的煤层抽采半径,为试验区煤层抽采钻孔设计提供了依据。     

高压水射流割缝及其对煤体透气性的影响

基于高压水射流割缝卸压增透技术,对割缝后瓦斯抽采和煤体透气性的变化进行了研究;分析了地应力和瓦斯压力对煤体透气性的影响;根据现场实际割缝工艺建立模型,采用FLAC软件模拟计算了割缝煤体卸压影响范围的变化特性;采用相似物理模拟实验的方法建立相似模型,测定煤体在割缝卸压变化过程中透气性的变化规律;并进行了现场试验验证与应用。研究表明：高压水射流割缝后煤体周围会产生卸压,煤体透气性随割缝卸压影响而增大;现场试验结果显示,割缝后煤体透气性增大至原来的113倍,抽采有效影响半径扩大1倍。     

非均质煤层瓦斯渗流的SPH方法模拟研究

应用光滑粒子流体动力学（smoothed particle hydrodynamics,SPH）方法对煤层瓦斯渗流进行模拟研究。针对非均质煤层瓦斯瞬态渗流问题,利用Fortran语言编制了变系数瓦斯渗流偏微分方程的求解程序,通过虚粒子法处理边界条件,构建了无网格性质的SPH瓦斯渗流模型。进行了不同原始瓦斯压力和透气性系数时常系数渗流方法下结果的误差分析,同时考虑透气性系数受矿山压力及Weibull分布影响的非均质煤层,分析了非均质煤层中瓦斯压力及涌出量的变化规律。模拟结果表明：应用SPH方法能很好的模拟煤层的瓦斯渗流;矿山压力影响以及透气性系数按Weibull分布赋值的非均质煤层都会导致瓦斯渗流的非线性。     

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。     

煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤层深孔爆破中的研究与应用

针对高瓦斯低透气性煤层,从理论上探讨了煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤层深孔中爆破时,炸药爆炸冲击波初始峰值压力和传播到孔壁处的入射压力以及孔壁煤面上的透射冲击压力。建立了炮孔周围煤体中的动态应力场,分析了爆源区径向裂隙区的形成和扩展半径。最后将裂隙区半径应用于煤层爆破孔和抽采孔布置参数设计,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破孔和瓦斯抽采孔的合理间距,并进行工程实践。结果表明该方法为高瓦斯低透气性煤层增透,进而为解决煤层瓦斯抽采提供了一条有效的解决方案。     

单一低渗透突出煤层水力冲孔工艺优化应用分析

为了有效提高单一低渗透突出煤层的瓦斯抽采效率，以高压水射流冲击理论为指导，针对平煤股份八矿己组突出煤层特征建立数值模型，模拟分析水力冲孔应力分布规律，通过现场实测分析冲孔有效影响范围，进一步优化设计冲孔参数、指导现场施工。现场应用表明，水力冲孔是一种行之有效的方法，对单一低渗透突出煤层实施水力冲孔卸压增透、提高瓦斯抽采效果具有重要意义。     

青岗坪矿高压水射流卸压增透技术应用研究

为解决青岗坪矿4号煤层透气性差、瓦斯涌出量大的问题,提出采用高压水射流提高煤层渗透性、改善瓦斯抽采效果的技术方案。现场试验结果表明:采用该技术后百米钻孔平均流量可提高2~3倍,同时抽采浓度高、持续时间长,为工作面安全回采提供了保障。