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。     

杨柳煤矿1252工作面覆岩位移变化数值模拟分析

通过对杨柳煤矿1252工作面1#地面瓦斯抽放钻孔的简化,建立数值模拟平面模型,模拟采场覆岩应力和位移变化。模拟研究结果表明,煤壁前方顶板随着推进距离的增大,主应力增大区域有所增大,直接顶和基本顶中的断裂带区域也相应增大;钻孔不同深部的水平位移有增大的趋势。该研究对了解地面瓦斯抽放钻孔的破坏机制和钻孔布设具有指导意义。     

浅埋薄基岩煤层采动影响下瓦斯抽采效果

运裕矿15111工作面构造简单,属典型的薄基岩、埋藏浅煤层,为探讨其采动影响下工作面的应力变化与瓦斯抽采规律,运用现场试验与数值模拟方法,对该工作面水平剖面、倾向剖面及围岩应力变化区域施工迎向高低瓦斯抽采钻孔的瓦斯抽采效果进行了分析。结果表明:(1)随着工作面推进,采动应力对煤柱的影响区域逐渐扩大,最大影响范围为20 m,应力最大值为30MPa,抽采钻孔在下"筛管"的情况下瓦斯抽采达到了最佳效果;(2)采煤工作面在初采至20~30 m时,距煤层8~25 m的区域形成的环形裂隙区与顶板破碎角50°对应向上40~50 m的竖向裂隙区构成了施工瓦斯抽采高低钻孔的最佳区域,可有效抽采采煤工作面上隅角、机尾及采煤工作面瓦斯;(3)随着采煤工作面持续推进距开切眼120 m以上时,顶板压力显现滞后作用,若本煤层抽采钻孔成孔后不下"筛管"抽采,易造成抽采钻孔塌孔和切孔,严重影响抽采效果。     

下行通风瓦斯运移规律及瓦斯抽放技术研究

采用RFPA2D数值模拟软件对东庞矿21101工作面煤层顶板冒落规律及裂隙特性进行了数值模拟,利用模拟结果分析采空区顶板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况及其变化规律。采用Fluent数值模拟软件对下行通风工作面采空区瓦斯运移及分布规律进行了模拟研究。在此基础上对21101工作面高位钻孔参数进行了优化设计,并对抽放效果进行了考察分析。验证了下行通风工作面瓦斯运移规律研究的准确性及高位钻孔设计的合理性。     

工作面高位抽放钻孔参数选择分析研究

由于受火成岩的侵入,玉华煤矿9365工作面煤层顶板中瓦斯含量相对较高,需采用顶板走向高抽钻孔抽放顶板裂隙带瓦斯。根据高位抽放经验,设计布置抽放钻孔,根据现场对钻场距工作面的实际位置(平距、垂距)、高位瓦斯抽放瓦斯浓度以及抽放的实际流量的测试数据,分析得出9365工作面高位抽放钻孔终孔的最佳位置在煤层以上7～17 m,高位抽放的最佳水平距离应是钻场距工作面煤壁线15～45 m处。     

综放开采上覆岩层应力分布和运移规律研究

以三元煤矿104~#厚煤层综放面为实际工程背景,运用数值模拟软件FlAC~(3D),对综放工作面顶板覆岩的运移和应力分布规律进行了模拟研究。结果表明:工作面推进30m左右时,综放面的上、中、下不同部位的覆岩塑性破坏范围均为6m左右,随着工作面的推进,应力逐渐在工作面超前处和采空区后部集中,位移量最大的位置出现在采空区后方约8.5m处,上覆岩层最大位移达分别为375mm、425mm、575mm,实测结果与Flac~(3D)数值模拟结果一致。     

斜沟煤矿高位钻孔合理终孔位置模拟与试验研究

为改善斜沟煤矿18205工作面高位钻孔的瓦斯抽采效果,采用FLAC~(3D)软件模拟和现场试验对采空区顶板岩层渗透率的演化规律进行分析,并以此作为高位钻孔终孔位置的确定依据。结果表明:工作面推进120 m前,采空区顶板岩层纵向卸压区范围随着工作面的推进不断增大;工作面推进120 m后,采空区顶板岩层纵向卸压区范围变化越来越小,开始沿远离工作面方向转移;当高位钻孔的终孔层位选在距煤层顶板16~18 m时,采空区瓦斯抽采效果较为显著;高位钻孔终孔位置布置在17 m后,上隅角瓦斯体积分数基本维持在0.6%左右,回风流瓦斯体积分数大约为0.42%。     

塔山矿地面L型钻孔抽采瓦斯技术应用

为了验证地面L型钻孔抽采采空区瓦斯效果，以塔山矿8214综放工作面为研究对象，采用数值模拟和理论分析相结合的方法，确定了抽放钻孔布置位置和钻孔结构，设计了L钻孔抽采瓦斯方案。研究结果表明：塔山矿8214综放工作面垮落带高度为35m，裂隙带高度为60m，顶板最大悬露空顶长度为45m，垮落角为45°国钻孔应布置在距采煤工作面顶板40～60m，距帮26～30m，有效解决了工作面上隅角和低位抽采巷的瓦斯超限的问题|钻孔的终孔始终位于工作面上隅角的后上方，有效解决了钻孔与工作面推进在瓦斯治理中的时空匹配问题，达到了高效稳定治理采空区瓦斯的目的。     

朱庄矿上隅角瓦斯抽采钻孔参数优化及效果分析

为防止工作面回风巷尤其是上隅角瓦斯超限,确保工作面的正常生产,同时可以充分利用瓦斯资源,本文利用顶板冒落的关键层理论,并在空区顶板采动裂隙、冒落数值模拟结果的基础上,对高位抽放钻孔的终孔位置、终孔平距、抽放钻孔的钻孔直径等参数进行了优化,朱庄煤矿Ⅲ4414工作面现场试验结果表明钻孔参数优化后,提高了抽采效率,保证回采工作面安全高效生产.     

保护层卸压开采时空演化规律的数值模拟

为解决保护层开采过程中瓦斯抽采难题,通过数值模拟分析了保护层开采过程中的应力场和位移场的时空演化规律。研究表明,在保护层工作面推进过程中顶板位移量较大,并随着远离保护层而逐渐降低,底板位移量则几乎为0,但顶底板的地应力都得到了充分释放。距离保护层近处煤岩体在工作面推进时应力先有短暂的上升,之后迅速降低,但距离保护层较远处煤岩体没有应力升高现象。保护层回采过程中在采空区周围形成一个"回"形卸压瓦斯富集区,可以抽放大量卸压瓦斯;同时由于顶底板围岩的应力和位移时空演化关系复杂,因此瓦斯抽采钻孔不能单一布置,需要根据应力的时空演化规律合理布置,以实现瓦斯有效治理。