何庄煤矿瓦斯突出煤层反程序开采研究与实践

针对何庄煤矿二1煤瓦斯含量大,且有瓦斯突出危险的特点。详细分析了保护层开采的必要性以及反程序开采的可行性。通过在11采区进行先采下解放层的反程序开采工艺研究与实践,证明了下解放层的开采是解决本矿二1煤瓦斯突出问题的有效途径,对于类似条件下的矿井瓦斯治理有一定的借鉴意义。     

上解放层底板下向钻孔抽放被解放层瓦斯技术研究

开采上保护层以解放邻近有突出危险煤层时,被解放层卸压瓦斯会通过裂隙大量涌入保护层采空区和工作面,增加了保护层工作面瓦斯治理工作难度.而在条件充许的情况下,如果直接对被保护层卸压瓦斯进行抽放可达到事半功倍的效果.据此思路,根据开采煤体时底板破坏理论可计算底板最大破坏范围及深度,提出上保护层底板下向钻孔抽放被保护层卸压瓦斯的抽放方法,并给出了抽放钻孔布置的设计方案.     

山西大成煤业有限公司瓦斯抽采方案优化设计

我国煤与瓦斯突出防治的区域性措施有:开采保护层、预抽煤体中的瓦斯和煤层注水.针对如何解决大成煤业有限公司2号煤层在开采期间的瓦斯超标问题,采用分源预测法对2号煤层在开采期间的最大瓦斯涌出量进行了预测,结果显示,2号煤层在开采期间最大埋深处的瓦斯含量较高,因此,必须采用瓦斯抽采的方法来解决2号煤层的瓦斯超标问题,从而为2号煤层的安全生产提供保证.本文对2号煤层本煤层顺层瓦斯抽放和临近层顶板高抽巷瓦斯抽放的方法进行了理论分析,为解决2号和6号煤层的瓦斯问题提供了理论指导.     

突出煤层群保护层选择及开采程序优化

贵州织纳矿区属突出煤层群开采,开采程序不合理是制约该矿区区域瓦斯高效治理的核心问题。肥田煤矿是矿区典型的突出煤层群开采矿井,选择6号煤层作为保护层,采用下行式开采程序。但是矿井建设过程中6号煤层瓦斯灾害严重,煤巷掘进进度缓慢,采掘接替紧张。针对肥田煤矿突出煤层群瓦斯灾害存在问题,从宏观区域瓦斯治理理念出发,提出“组间上行、下煤组下行、上煤组上行”的开采程序,确定矿井突出煤层群开采的保护层,并对保护层开采时区域瓦斯治理及实现设计产能的可行性进行分析,为实现矿井区域瓦斯治理步入良性循环和安全高效生产奠定基础。     

保安煤业突出矿井瓦斯综合防治技术实践

保安煤业8#、9#煤层掘进过程中发生的瓦斯动力现象为压出型突出,经鉴定8#、9#煤层为煤与瓦斯突出煤层,保安煤矿为突出矿井。把15#煤层作为保护层开采(15#煤层经鉴定为非突出煤层),由下行开采变为上行开采,减少煤与瓦斯突出威胁;利用顶板走向高抽巷和穿层钻孔抽放上邻近层及采空区瓦斯,解放上部8#、9#煤层,实现区域消突,把8#、9#突出煤层变为不突出煤层;利用伪倾斜高抽巷、专用排瓦斯巷和穿层钻孔抽放初采瓦斯,解决15#煤层工作面上隅角瓦斯超限问题。     

突出矿井多煤层开采区域瓦斯治理研究

突出煤层开采主要有开采保护层和预抽煤层瓦斯2种区域治理措施。在三组四层煤、层间距大的煤层群联合开采条件下,回顾了平煤八矿瓦斯治理发展历程,分析研究了戊9-10、己15、己16-17煤层开采时工作面区域瓦斯治理巷道设计方案和瓦斯治理技术,提出调整矿井开采布局,开采戊8煤层解放戊9-10煤层;开采己15煤层解放己16-17煤层;己15煤层工作面区域瓦斯治理工程设计采用低位巷,实现区域瓦斯治理效果的技术建议。     

高应力远距离下保护层开采瓦斯治理效果分析

为实现高应力、突出煤层安全开采,采取远距离下保护层开采技术,利用底板巷抽层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯。考察表明,在远距离下保护层开采期间,采动影响能够有效卸压,提高被保护层的透气性、增大相对变形量和降低瓦斯压力。被保护层掘进过程中未出现瓦斯超标现象,实现了安全快速掘进,充分说明远距离下保护层开采措施,在解决瓦斯问题的同时,消除了地应力问题。     

太钢三交矿井开采保护层方案和效果预测

开采保护层是预防煤与瓦斯突出最有效、最经济的区域性防突措施,也是实现"高瓦斯矿井在低瓦斯状态下"生产的主要瓦斯治理措施之一.根据实际情况提出,太钢三交矿井实施开采保护层(2#煤层)工程、解放主采煤层(4#、5#煤层)的方案.开采保护层将给矿井带来良好的社会效益和经济效益.     

千米深井保护层开采煤层卸压效果分析

平顶山天安煤业股份有限公司十二矿己15-31010工作面垂深为1 015～1 130 m,为煤与瓦斯突出煤层,采用开采解放层己14煤层预抽瓦斯是解决己15煤层煤与瓦斯突出的关键技术,因此,针对深部保护层开采过程中下部煤层的卸压效果需进行深入分析。首先根据实际地质条件建立了三维数值模型,计算了己14煤开采过程中下部己15煤层的应力分布。计算结果显示,下部己15煤层在上部保护层开采过程中压力先升高后降低,在采面通过40 m后煤层压力降低至小于1 MPa;但在采空区外侧集中应力区,最大应力值高达42 MPa。现场监测数据显示,采空区下方煤层巷道瓦斯浓度显著增大,但外侧煤层巷道瓦斯浓度变化较小,在上方采面通过40 m后,巷道变形趋于稳定,煤层得到充分卸压。综合数值计算结果和现场监测数据可知,深部近距离保护层开采可以显著降低下部煤层压力,释放煤层瓦斯,但由于集中应力的影响,难以释放位于采空区边缘的下部煤层瓦斯。     

淮北煤田区域性防治煤与瓦斯突出对策

随着矿区开采深度的增加,煤与瓦斯突出的威胁越来越大,为了实现淮北矿区防突工作由"四位一体"的局部防突治理向以解放层开采和强化煤层瓦斯预抽的区域性治理转变,淮北矿区近年来开展了以上(下)保护层开采、顶(底)板穿层预抽、煤层长钻孔预抽、煤层压裂预抽等为代表的区域性防治煤与瓦斯突出的工程实践,实践证明区域性瓦斯治理是防治煤与瓦斯突出的根本措施,是突出矿井实行安全高效开采的根本保证.淮北矿区区域性防突的应用实例,对相似煤矿的防治煤与瓦斯突出工作有借鉴意义.     

近距离保护层开采瓦斯运移规律

为了防止在近距离上保护层开采过程中,大量被保护层瓦斯涌入保护层,对近距离保护层开采后瓦斯分布规律及瓦斯运移规律进行了研究,研究发现,近距离保护层开采使被保护层充分卸压,可有效消突;保护层开采工作面瓦斯涌出总量的85%以上来自被保护层的卸压、解吸瓦斯,且主要汇集于上隅角及其附近一定空间范围内,并不断溢出.当其绝对量超过20m3/min时,必须采取综合治理手段才能实现安全高效生产.     

近距离上保护层开采工作面瓦斯涌出及瓦斯抽采参数优化

为确保近距离上保护层工作面的开采安全,同时有效抽采下被保护层的卸压瓦斯消除其突出危险性,开展了近距离上保护层开采工作面的瓦斯涌出规律研究,在此基础上对被保护层的卸压瓦斯抽采参数进行了优化。研究结果表明：下被保护层12煤层位于上保护层开采后形成的底臌断裂带内,层间裂隙发育充分,保护层工作面瓦斯涌出量大多来自被保护层的卸压瓦斯;在采用底板岩巷上向网格式穿层钻孔对被保护层进行卸压瓦斯抽采时,被保护层卸压瓦斯流向保护层工作面还是穿层钻孔由瓦斯在裂隙中流动形成的沿程阻力决定;被保护层12煤层穿层钻孔间距确定为1倍层间距大小,即穿层钻孔间距为16 m。工程应用表明,该设计参数能够满足保护层安全开采及被保护层消除突出危险性的要求。     

近距离上保护层开采瓦斯治理技术

在平煤天安五矿对近距离保护层开采进行了探索性实践,结果表明,在近距离保护层巷道掘进期间,采用浅孔抽放、邻近层抽放和底板抽放相结合的立体瓦斯抽放方法,实现了近距离保护层的安全快速掘进;在回采期间,采用U型通风,且采用2趟上隅角抽放,一台抽出式风机抽放,并在采煤工作面实施了浅孔瓦斯抽放且瓦斯浓度频频超限的情况下,将通风系统改为"两进一回"的Y L型通风方式,使平均日产量由原来的800 t提高到1 700 t,彻底解决了近距离保护层回采期间的瓦斯超限问题.     

近距离保护层开采瓦斯治理效果

考察了平煤五矿近距离保护层开采瓦斯治理效果,结果表明,近距离保护层开采使突出煤层的瓦斯含量、瓦斯压力急剧降低,钻孔初始瓦斯流量增大,衰减系数显著减小,大量瓦斯被释放,有效地消除了被保护层煤与瓦斯突出的危险性,为安全高效开采提供了技术保障.     

采空区下薄煤层螺旋钻机采煤技术

大安山矿 680 m水平轴9槽煤为缓倾斜近距离薄煤层开采.在开采9下槽煤层时,设计采用螺旋钻机采煤方法及其钻采的工艺技术参数,用FLAC软件对钻孔间不同煤柱宽度的煤柱应力和变形情况进行了数值模拟研究,得出了合理的煤柱宽度值.设计了劳动组织形式及工作面主要技术经济指标,指导井下的生产实践.     

近距离煤层开采瓦斯涌出量预测及其影响因素分析

 瓦斯涌出量预测是矿井初步设计中的一个重要因素,对做好矿井的瓦斯管理及相应的通风、抽放等工作有着重要作用。本文采用分源预测法对近距离煤层开采时的矿井瓦斯涌出量进行预测,在煤层瓦斯地质覆存条件相似的情况下,近距离煤层瓦斯涌出量预测结果相差较大。研究发现邻近层瓦斯排放率是影响近距离煤层瓦斯涌出量预测结果相差较大的最主要因素。     

下保护层钻采上覆煤层变化的数值分析

 为了实现突出煤层的安全高效开采,研究极薄煤层保护层开采逐渐成为我国防治煤与瓦斯突出重要的的研究课题。本文以郑煤集团崔庙煤矿11011工作面地质条件为依据,采用数值模拟的研究方法对钻采下保护层过程中上覆二1煤层的应力变化规律、下沉移动规律和膨胀变形量变化规律进行研究。研究表明：随着保护层工作面的推进,被保护煤层变形呈现压缩、快速膨胀、膨胀变形减小到稳定的变化规律;保护范围内某点膨胀量变化的几何特征为“S”型;数值分析结果和现场试验结果基本吻合。     

上保护层开采下煤岩强扰动力学行为与渗透特性

保护层开采在低渗透高瓦斯近距离煤层中得到广泛应用,研究保护层开采扰动下的煤岩强扰动力学行为与渗透特性为进一步更加高效安全的开采被保护层煤层提供了理论支持。选取平煤集团十二矿上保护层己14煤层工作面己14-31010和被保护层己15煤层工作面己15-31030为研究对象,进行相似模拟试验和保护层开采过后被保护煤层受力分析。通过相似材料模拟试验获取保护层开采方式下被保护层的受力情况,上保护层开采过程中,煤层压力先增大后减小,采空区重新压实稳定后,应力状态近似恢复到原岩应力状态。通过对保护层开采后的被保护煤层受力分析获取煤层变形后的应力状态,上保护层开采过后,被保护层煤层产生变形,煤层上部分膨胀变形,应力小于原岩应力;下部分煤层压缩,应力大于原岩应力。结合二者的结果获取保护层开采方式下室内试验中被保护层煤层应力加载路径。依据被保护层煤层应力加载路径,设计进行采动耦合应力路径下的煤样渗流试验。试验结果表明:上保护层煤层开采过程中,同等试验条件下,被保护层煤层可承受的上保护层开采扰动应力越大,被保护层煤层开采过程中的煤体破坏应力峰值越大,体积应变越大;被保护层煤层开采过程中,M组煤样和N组煤样应力应变曲线与常规保护层卸荷三轴试验相比,扩容点出现位置明显提前;同等应力状态下,水压越大,煤样的体积应变越大;被保护层煤层开采过程中,M组煤样初始围压为35 MPa,围压对渗透率的影响大于轴压的影响,N组煤样初始围压为20 MPa,围压、轴压交替对渗透率产生主要影响,渗透率曲线呈现"W"型。两组试验中,扰动应力最大的试样破坏前的渗透率普遍大于其他试样的渗透率。     

远距离下保护层开采对上覆煤岩层卸压效果的影响

为探究晋城矿区下保护层开采对上覆岩层卸压效果,综合运用数值模拟和现场实测等手段,并以该矿区开采9号煤层作为3号煤层下保护层为工程背景开展研究。采用数值模拟手段研究下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及被保护层煤体膨胀变形规律,并确定有效保护范围。研究结果表明:保护层回采后,上覆煤岩体出现分区卸压效应,卸压效果随与工作面垂直距离增加而降低;被保护层倾向卸压角为63°,走向卸压角为60°;采空区中部被保护层膨胀变形率保持在4‰左右,为稳定卸压区域。现场工业试验后,通过钻孔电视发现被保护层煤体受采动影响产生离层裂隙。煤层瓦斯参数测定发现,被保护层煤体瓦斯含量、瓦斯压力分别降低至开采前50%和60%,表明开采9号煤层作为保护层对上覆3号煤层卸压消突效果显著。     

煤层群上行开采对上覆煤层运移的影响

综合运用理论计算、现场实践、UDEC数值模拟分析等方法对赵各庄煤矿煤层群上行开采选择不同首采厚度时上覆煤层的运移破坏特征及对上煤层瓦斯的卸压效果进行了分析,并结合现有开采技术条件,最终确定首先开采12号煤4 m顶分层,然后开采9号煤,最后利用放顶煤工艺开采12号煤的下分层是科学合理的开采方式。