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。     

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%。     

采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯机理研究

为了提高采空区顶板高位走向长钻孔瓦斯抽采效率,消除工作面上隅角瓦斯超限事故,以山西华晋吉宁煤业有限责任公司2102综采工作面为研究对象,采用数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法,利用3DEC软件模拟计算2102综采工作面回采期间采空区顶板裂隙场演化过程,根据裂隙场、应力场和应变场分布模拟结果在沿工作面推进方向上划分采空区顶板裂隙加强区范围与压实区范围,工作面推进期间煤层顶板在时间上先后经历裂隙加强区和重新压实区,处于裂隙加强区的钻孔部分为钻孔高效抽采作用区域,钻孔高效抽采段长度与钻孔高效抽采段裂隙发育程度共同决定高位走向长钻孔抽采效率,揭示了采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯作用机制;在此基础上,在采空区顶板裂隙带高度范围内布置多个高位试验钻孔,进行钻孔瓦斯抽采效果考察,研究结果表明:在保证高位钻孔布置于回风巷内侧顶板裂隙带前提下,最佳布孔层位为距煤层底板60 m左右,同时在高位试验钻孔作用下,上隅角瓦斯体积分数最大值由1.1%降低至0.6%,说明根据回风巷内侧采空区顶板裂隙带高度范围,布置高位走向长钻孔能显著降低上隅角瓦斯浓度。     

大倾角突出煤层群高位巷与高位钻孔瓦斯抽采技术研究

基于大倾角突出煤层群顶板岩层瓦斯抽采困难问题和保护层工作面回风隅角瓦斯超限问题,以湖南省蛇形山煤矿2344工作面为例,根据矿山压力及其控制理论,确定了保护层工作面顶板"三带"的合理高度,初步试验了大倾角突出煤层群岩层高位巷与高位钻孔瓦斯抽采技术。揭示了保护层工作面顶板岩层中采用高位巷与高位钻孔瓦斯抽采技术的区别,其中高位钻孔抽采的瓦斯浓度可达99. 9%,高位钻孔优于高位巷,同时,在工作面顶板岩层中采用钻场钻孔的布置方式,不影响保护层工作面的正常生产,改变了大倾角煤层群保护层工作面瓦斯在本煤层抽采的模式。     

采动裂缝带瓦斯抽采技术及工程实践

基于采空区上覆岩层裂隙分布规律,根据裂缝带高度、钻孔沿倾向控制范围经验公式,在工作面前方实施了顶板走向高位钻孔。结合天地王坡矿3215工作面裂缝带钻孔试验及抽采数据分析,验证了垮落带和裂缝带高度,并对钻孔压茬距以及合理钻场间距进行了计算,提出了合理的优化建议。工程实践表明:经优化后,顶板走向高位钻孔抽采效果明显,钻场平均瓦斯抽采量9.26m3/min,瓦斯抽采率52.65%,有效降低了采空区和采煤工作面的瓦斯量。     

高位岩石长孔瓦斯抽采在庞庄煤矿的应用

根据徐矿集团庞庄煤矿地质条件复杂、局部瓦斯偏高的情况,通过在75211工作面回风巷内向煤层顶板岩层施工一组钻场,在钻场内向采空区方向施工平行工作面走向的高位钻孔抽采工作面回风隅角瓦斯,分析了"U"型回采工作面回风隅角瓦斯运移过程的积聚原因,通过对比分析,瓦斯高位抽采孔与钻场布置、钻孔夹角、水平长度等关系密切,高位岩石长孔瓦斯抽采是高瓦斯回采工作治理瓦斯有效途径之一.     

顶板走向高位钻孔瓦斯抽采技术的研究及应用

腾晖矿针对矿井开采过程中遇到的瓦斯治理难题,以2-202工作面为例,详细阐述了顶板走向长钻孔钻场瓦斯抽采的钻孔布置、参数、封孔工艺,在抽采管路选型的基础上,抽采管路阻力及孔口负压,进而确定了抽采管路敷设路线,论述了抽采管路安装设计及要求,并就工程施工成本和抽采效果与高抽钻场进行了统计对比。实践检验表明,顶板走向长钻孔钻场抽采性价比优于高抽钻场,抽采效果良好,满足工作面安全回采要求,可推广应用至其他条件类似的工作面。     

煤与瓦斯突出矿井工作面顶板高位钻孔优化设计

为提高瓦斯抽采率,基于采场围岩裂隙发育特征及瓦斯流动规律,采用UDEC数值模拟软件模拟祁南煤矿342工作面在推进时的覆岩裂隙发育规律,优化工作面顶板高位钻孔设计方案。研究结果表明:当工作面推进速度5 m/d时,裂隙发育和瓦斯积聚区距煤层顶板12~22 m,在高位钻孔的层位控制范围,高位钻孔倾向控制范围优化为距回风巷9~36 m,钻场间钻孔的压茬距离35 m。祁南煤矿342工作面顶板高位钻孔按优化方案设计施工,单孔最大瓦斯抽采体积分数达84%,高位钻孔瓦斯抽采率达50%以上,工作面回风流的瓦斯体积分数控制在0.6%以下,保证了工作面的安全开采。     

高瓦斯综采工作面顶板走向高抽巷布置研究

为解决高瓦斯综采工作面瓦斯超限问题,针对赵庄煤矿1307工作面实际地质条件和开采技术水平,提出在工作面顶板布置走向高抽巷抽采瓦斯。为合理布置高抽巷,通过修正经验公式进行理论计算,利用FLAC~(3D)模拟顶板覆岩运动,结合钻孔流量法现场观测得出垮落带最大高度为25.15 m,裂隙带最大高度为75 m,并确定高抽巷与煤层顶板垂距为30 m。通过对回风巷和高抽巷进行巷道应力分析,并考虑岩层垮落角的影响,选取高抽巷与回风巷水平错距为25 m。工程实践证明:高抽巷在抽采期间,抽采瓦斯纯量和浓度都保持在较高值,其大小波动受到工作面周期来压和地质条件影响;工作面回采期间,上隅角和回风巷瓦斯浓度都保持在较低值,避免了瓦斯超限问题。     

基于微震监测技术的塔山煤矿工作面瓦斯抽放

为了从源头上治理瓦斯涌出,提高瓦斯抽排效率,采用微震监测技术监测工作面顶板岩层裂隙发育情况,总结采场围岩瓦斯运移规律,分析瓦斯积聚及储存场所,现场观测发现:塔山煤矿8103工作面顶板岩层破裂高度为75 m,该破裂区域为工作面瓦斯涌出源,应以此为源头截住上邻近层瓦斯,瓦斯抽放钻孔终孔点的最佳布置位置应为距顶板75 m的范围内.根据监测的瓦斯积聚区域设计瓦斯抽放钻孔以抽放工作面上邻近层瓦斯,设计钻孔的平均抽放量为0.64 m3/min,当钻孔数量达到20个时,抽放量为12.8 m3/min,工作面绝对瓦斯涌出量可以降低33%以上.     

孤岛综采工作面瓦斯综合治理实践

针对顾桥煤矿1114(1)孤岛工作面煤层赋存条件和生产实际,通过对工作面瓦斯来源分析及预测,因地制宜的制定合理的瓦斯综合治理方案。采用风排、顶板走向穿层钻孔、低抽巷、采空区埋管等瓦斯抽采治理技术,有效地治理了工作面的瓦斯涌出,杜绝了瓦斯超限和积聚现象,保证了综采面的正常开采。     

大角度俯采覆岩运动规律数值模拟

针对大倾角煤层俯采过程中覆岩运动所引发的支架倾倒、输送机下滑和顶板破碎等安全事故，以霍州煤电辛置煤矿10 428C工作面为例，运用FLAC3D数值模拟软件，分析了顶板岩层沿工作面走向和倾向采动特征。结果表明：大倾角俯采煤层顶板岩层无论沿工作面走向或倾向方向上，垂直应力等值线和位移等值线均呈现非对称拱形态。工作面下方支承压力和位移值普遍大于上方，岩层运动范围在中上部扩展较快。工作面顶板塑性破坏区向顶板发展，工作面下方顶板破坏范围明显增大。     

复杂条件综放工作面矿压显现特征

根据乌兰煤矿3^#煤层5343综放工作面的复杂开采条件，采用现场矿压观测和数值模拟方法，对该工作面的矿山压力显现特征进行研究．结果表明，工作面顶板初次来压步距24．2m，周期来压步距9．41m，来压期间支架最大平均载荷2775．5kN／架，支架的侧向挤压力较大，工作面片帮冒顶严重，工作面顶板管理难度大．由于受顶板稳定性较高和煤层倾角较大的影响，与一般的松软煤层综放工作面相比，该工作面的矿山压力显现相对比较剧烈，顶板来压强度较大，工作面存在明显的周期来压现象．     

金源煤矿回采面顶板垮落特征及支护参数分析

通过数值分析,研究得到回采面顶板沿走向、倾向以及不同工作阻力垮落、冒落特征及工作面矿压显现规律,确定了工作面的合理支护参数,为工作面顶板控制及矿井的安全高效回采提供了依据.     

大倾角厚煤层顶板破断规律的数值模拟研究

为了研究大倾角综采工作面顶板破断及矿压显现规律,采用UDEC2D数值模拟软件建立了沿工作面走向和倾向的数值分析模型,模拟了工作面开采过程中的顶板破断和矿压显现规律及围岩应力分布特征,可为类似煤层开采提供参考.     

大倾角煤层开采顶板垮落特征及矿压显现规律

为了研究大倾角条件下的综合机械化采煤工作面矿压显现规律，采用FLAC5.02D数值模拟软件建立相应的分析模型，模拟了煤层开采过程中的顶板垮落和围岩应力分布特征，重点分析了工作面上下端头的围岩应力分布规律及变形特点;结合具体生产矿井的综采工作面现场情况，得出了综采工作面推进过程中的周期来压、采动影响范围和煤壁片帮等矿压显现特征，并针对开采中出现的问题提出了相应的安全防范措施.     

近距离煤层采空区下工作面覆岩运动及矿压显现规律研究

为了掌握碾沟煤业近距离煤层采空区下2101工作面覆岩运动及矿压显现规律,采用数值模拟和矿压观测的方法对工作面回采过程中覆岩的运动规律和矿压特征进行分析。结果表明:2101工作面回采过程中,来压受到本煤层基本顶的破断结构和上部03号煤层基本顶铰接结构的影响,覆岩无明显的周期来压现象,液压支架能够满足使用要求。     

综放开采超前平巷中奇异矿压显现规律

针对兴隆庄煤矿一采区1303综放工作面超前平巷发生奇异压力的现象，采用关键层理论对在采动过程中的上覆岩层运动规律进行了详细的力学分析，研究了它们的运动特征、破断步距、断裂位置、断裂方式以及对工作面及其超前平巷的来压规律，对比分析了该工作面矿压实测数据与理论研究成果.结果表明，1#顶板岩层对工作面及超前平巷压力影响都很小，2#顶板岩层主要影响工作面矿压显现，而对超前平巷影响较小，3#顶板岩层对工作面压力影响较小而对超前平巷的矿压显现有较大的影响.放顶煤开采增大了3#顶板的运动空间，超前平巷的矿压显现具有周期性.1303综放工作面超前平巷发生的奇异压力现象是3#顶板和2#顶板岩层共同来压作用的结果.     

利用矿井瞬变电磁法探测工作面顶板岩层含水性的研究

煤层顶板水害对煤矿安全生产构成了严重威胁,为保证工作面正常回采,必须在开采前查明顶板岩层含水性。介绍了矿井瞬变电磁法在煤矿井下探测的基本原理、工作方法和技术特点,给出全空间条件下磁偶源晚期视电阻率表达式和不同瞬变延时所对应深度表达式,结合工作面顶板岩层含水性探测实践,探讨了资料解释方法和效果。研究表明,矿井瞬变电磁法能够有效地确定工作面顶板岩层富水位置和范围,可为矿井水害防治提供可靠依据。     

厚土层浅埋煤层覆岩运动破坏规律研究

通过南梁煤矿首采工作面采前的实验研究和开采时的现场观测，分析了工作面顶板的移动、来压强度以及巷道变形破坏情况，总结了厚黏土覆盖层浅埋煤层单体长壁工作面的矿压显现规律．实验和观测表明，尽管其上覆岩层的力学强度比较小，煤层埋深浅，但工作面初次来压步距大，矿山压力显现剧烈，周期来压台阶下沉量大．在此基础上，提出了加强支护来预防顶板大面积垮落．这为实现厚黏土层覆盖浅埋煤层单体长壁工作面正常开采提供了可靠的理论依据．