覆岩采动裂隙椭抛带动态分布特征研究

在综放开采富含瓦斯厚煤层条件下 ,分析了采动后覆岩关键层活动特征对裂隙带分布形态的影响 ,首次提出上覆岩层中破断裂隙和离层裂隙贯通后在空间形成椭抛带分布 ,为合理确定瓦斯抽放方法及参数提供了理论依据。     

钱家营矿高位钻孔瓦斯抽放参数研究

根据采空区上覆岩体三带理论,以钱家营矿1374工作面为例,计算出了裂隙带的分布范围.采用数值模拟手段,对该工作面的裂隙带分布状况进行探索,结果显示,经验公式的计算结果与数值模拟结果基本吻合.采用理论分析成果指导该工作面的高位钻孔瓦斯抽放工作,结果表明瓦斯抽放浓度在10％左右,说明抽放钻孔的终孔位置确实在裂隙带的中下部.     

复合关键层综放开采瓦斯运移与抽采耦合规律研究

针对复合关键层工作面开采后覆岩裂隙演化及瓦斯运移涌出耦合规律,以王家岭煤矿12313综放工作面为工程背景,通过研究工作面推进后覆岩活动、裂隙演化情况,得到工作面覆岩裂隙分布特征,建立数值模型,分析卸压瓦斯运移规律。最终将研究结果应用于12313综放工作面现场瓦斯治理及效果检验。结果表明：12313综放工作面复合关键层初次破断步距为49.84m,走向模型的垮落带和裂隙带组成的“两带”高度为121.1m,切眼侧和工作面一侧的裂隙区宽度分别为45.6m和44.6m,切眼和工作面的垮落角分别为62°和60°,倾向模型的垮落带和裂隙带组成的“两带”高度为115m,运输巷一侧和回风巷一侧的裂隙区宽度分别为37m和40m,运输巷和回风巷的垮落角分别为62°和63°;12313综放工作面施加“高位定向钻孔+回风巷埋管”抽采措施后,回采过程中上隅角最大瓦斯浓度能够保持在安全范围内,当埋管口深度为17.3m时,上隅角瓦斯浓度达到0.478%,有效解决了上隅角瓦斯超限及积聚问题,可为类似条件下采煤工作面瓦斯治理提供参考。     

采动裂隙椭抛带分布特征的相似模拟实验分析

煤层开采后,覆岩采动裂隙分布特征与卸压瓦斯抽采密切相关。基于相似原理,进行了覆岩采动裂隙分布特征的物理相似材料模拟实验。根据实验中裂隙带及压实带的拟合曲线,说明覆岩采动裂隙分布特征是椭抛带形态。通过观测覆岩裂隙的裂隙密度、离层率、带宽及碎胀特征,进一步研究了采动裂隙椭抛带的发育、发展规律。最后在试验分析的基础上,推导出采动裂隙椭抛带的空间分布数学模型,为确定合理的卸压瓦斯抽采钻孔终孔位置提供了依据。     

高位裂隙带瓦斯抽放技术应用分析

基于1301工作面回采期间上隅角瓦斯超限,采空区瓦斯涌出量大等现象,李村煤矿抽采科分析了瓦斯主要来源于工作面顶板上覆岩层裂隙带,提出了高位裂隙带瓦斯抽放技术,通过实际应用效果分析发现,高位裂隙带瓦斯抽放技术使顶板裂隙瓦斯含量降低至7%,采空区内瓦斯浓度控制在3%以下,上隅角瓦斯浓度控制在0.5%以下,取得了显著应用成效。     

覆岩采动裂隙分布的“O”形圈特征研究

应用模型实验、图像分析、离散元模拟等方法，对上覆岩层采动裂隙分布特征进行了研究，揭示了长壁工作面覆岩采动裂隙的两阶段发展规律与“Ｏ”形圈分布特征，并将其用于指导卸压瓦斯抽放钻孔布置，在淮北矿区卸压瓦斯抽放中得到应用，取得了显效果。     

低瓦斯煤层高强开采覆岩卸压瓦斯抽采合理布置研究

针对低瓦斯厚煤层高强综放开采卸压瓦斯治理问题,采用物理模拟、数值分析和现场监测方法,研究工作面开采初期和稳定时期覆岩结构演化及裂隙场分布特征,揭示了考虑采动裂隙场的卸压瓦斯场分布特征;依据研究获得采动瓦斯聚集区分布,提出采用高位定向长钻孔治理采空区卸压瓦斯,并进行了效果检验。结果表明:工作面推进至135 m后,覆岩结构和裂隙演化基本稳定,垮落带发育高度为25～27 m,裂隙带发育高度为75～95 m,弯曲下沉带发育高度达到110 m左右;采动裂隙带瓦斯聚集区位于距回风巷25～55 m、高度距煤层顶板25～50 m范围内;高位定向长钻孔瓦斯抽采技术实施后,抽采平均浓度为5.8%,平均流量为0.71m~3/min,工作面上隅角和回风流瓦斯浓度均小于0.8%,瓦斯治理取得较好效果,为类似条件下的卸压瓦斯治理提供参考。     

单一低透气性高瓦斯煤层走向高位裂隙带钻孔瓦斯抽采效果分析

高位裂隙带钻孔瓦斯抽采现已在全国普遍应用,准确划分上覆岩层中裂隙带的分布范围,能够确保高位钻孔瓦斯抽采效果。以余吾煤矿N2202综采放顶煤工作面为例,通过理论计算、数值模拟和现场考察,综合划分裂隙带的分布范围,进而确定终孔高度,为优化走向高位裂隙钻孔参数提供依据,达到优化抽采工艺,提高瓦斯抽采效果,改善工作面安全生产状况。     

覆岩采动裂隙分布特征的研究

本文应用模型实验，图像分析，离散元模拟等方法，对上覆岩层采动裂隙分布特征进行了研究。揭示了长壁工作面覆岩采动裂隙分布的两阶段特征与“Ｏ”形圈特征，建立了卸压瓦斯的“Ｏ”形圈抽放理论，并将其应用于淮北矿区卸压瓦斯的抽放，取得了显著效果。     

覆岩采动裂隙分布特征的研究

本文应用模型实验、图像分析、离散元模拟等方法，对上覆岩层采动裂隙分布特征进行了研究。揭示了长壁工作面覆岩采动裂隙分布的两阶段特征与“○”形圈特征，建立了卸压瓦斯的“○”形圈抽放理论，并将其应用于淮北矿区卸压瓦斯的抽放，取得了显著效果。     

老采空区瓦斯储量预测方法研究

以采动上覆瓦斯卸压运移的“三带”理论为基础确定了老采空区瓦斯的赋存范围,给出了考虑覆岩关键层结构的导气裂隙带和卸压解吸带高度计算方法。根据老采空区瓦斯来源,利用分源法建立了基于瓦斯卸压运移“三带”理论的老采空区瓦斯储量预测模型。结合阳泉三矿K8108综放工作面的生产地质条件,对K8108综放工作面覆岩导气裂隙带和卸压解吸带高度进行了计算,其覆岩导气裂隙带和卸压解吸带高度分别为115.3和157.7 m。利用老采空区瓦斯储量预测模型对K8108综放工作面老采空区瓦斯储量进行预测,该工作面老采空区瓦斯储量预计为3 078万m3。同时,利用物质平衡法对模型预测结果进行了验证,结果表明,两种方法的计算结果相差较小。     

综放工作面高位定向钻孔布置优化分析

为了研究综放工作面高位定向钻孔合理布置参数,以王家岭矿12318工作面采空区为研究对象,利用数值模拟软件建立了覆岩数值模型,分析了采空区覆岩应力和裂隙分布特征,定量化指出了采空区覆岩裂隙带分布范围,对高位定向钻孔的合理布置参数进行了优化设计,并考察了优化后高位定向钻孔的抽采效果,验证了分析结果的可靠性。结果表明:高位定向钻孔经优化后平均抽采瓦斯浓度提高1.0倍,平均抽采瓦斯纯量提高1.1倍,工作面上隅角及回风流瓦斯浓度明显降低,有效提高了采空区瓦斯抽采量。     

高瓦斯矿井综放工作面综合抽采优化研究

为解决某高瓦斯矿井综放工作面瓦斯抽采困难、瓦斯严重超限难题,采用数值模拟和理论分析得到采动覆岩裂隙演化和卸压瓦斯运移规律,提出本煤层抽采和裂隙带抽采的综合、协同抽采技术。结果表明:回采作用下,覆岩裂隙垮落-压实的变化使得在裂隙带中易形成瓦斯富集;提出的综合治理技术可以实现对本煤层和采场裂隙带内瓦斯抽放,工作面实测抽采瓦斯纯量最大为6.15m~3/min,抽采瓦斯浓度最大为49. 9%,满足安全生产要求。     

开采煤层顶板抽放瓦斯流场分析

论述了沿开采煤层顶板走向布置钻孔或巷道抽放瓦斯的基本原理及煤层顶板覆岩采动裂隙分布特征。应用流场理论分析了实施顶板抽放瓦斯技术前后采煤工作面上隅角和采空区 -顶板裂隙 -顶板抽放钻孔或巷道三维区域内的瓦斯流场分布。指出了应用顶板抽放瓦斯技术应注意的关键问题。     

高位钻孔瓦斯抽放冒落带与裂隙带高度的测定方法

基于更准确的测定煤层上覆岩层中"竖三带"的法向分布范围,提高高位钻孔瓦斯抽放效果,初步划分了煤层"竖三带"的法向分布范围,探讨了影响高位钻孔瓦斯抽放效果的关键因素为选择合理层位布置钻孔,而各钻孔的施工参数均应依据采空区内冒落带和裂隙带的高度来量化设计。论述了冒落带和裂隙带高度的现场观测与理论计算方法,并根据这两种计算结果,可统筹设计优化高瓦斯工作面上高位钻孔各抽放孔的施工参数。     

高位钻孔瓦斯抽放冒落带与裂隙带高度的测定方法

基于更准确的测定煤层上覆岩层中“竖三带”的法向分布范围,提高高位钻孔瓦斯抽放效果,初步划分了煤层“竖三带”的法向分布范围,探讨了影响高位钻孔瓦斯抽放效果的关键因素为选择合理层位布置钻孔,而各钻孔的施工参数均应依据采空区内冒落带和裂隙带的高度来量化设计。论述了冒落带和裂隙带高度的现场观测与理论计算方法,并根据这两种计算结果,可统筹设计优化高瓦斯工作面上高位钻孔各抽放孔的施工参数。     

裂隙带瓦斯抽放技术的应用实践

受工作面回采压力影响,采空区上覆岩层一定范围内会产生裂隙,致使高浓度瓦斯气体在自身的瓦斯压力作用下向顶板的裂隙区汇集,而采用传统的上隅角埋管抽放瓦斯效果相对较差,经常出现采空区瓦斯向工作面涌出、上隅角瓦斯超限现象。经研究,决定采用裂隙带瓦斯抽放技术对工作面顶板裂隙区进行瓦斯抽放,实践证明有效控制了采空区瓦斯涌出,避免了上隅角瓦斯超限,瓦斯治理效果明显。     

高位定向钻孔合理层位确定及抽采效果分析

为了有效解决临近层卸压瓦斯通过采动裂隙扩散至本煤层工作面，导致采空区上隅角及工作面回风巷瓦斯浓度超限的问题。以某矿9103工作面为工程背景，采用理论分析与数值模拟相结合的手段，对工作面上覆岩层裂隙演化规律进行分析研究。研究表明：采用UDEC数值模拟软件分析工作面上覆岩层破坏时垮落带和裂隙带演化规律及裂隙带高度分布范围与理论计算结果基本一致，覆岩垮落带最大高度4.9 m，裂隙带最高13.44 m。基于此，确定了工作面覆岩高位钻孔设计方案：在9#煤层上方10 m位置的粉砂岩中，采用高位钻孔技术抽采瓦斯，整体抽采浓度较高，进一步验证了高位钻孔布置参数设计的合理性。     

厚煤层采动覆岩裂隙分布特征及卸压瓦斯抽采技术

针对崔家沟煤矿2303综放工作面瓦斯涌出量高易造成瓦斯超限的安全难题,应用采动裂隙椭抛带理论,在分析特厚煤层综放开采覆岩破坏特征的基础上,采用物理相似模拟和UDEC数值模拟试验研究了采空区覆岩"三带"演化规律,建立了采动裂隙椭抛带数学模型,确定出了覆岩裂隙瓦斯抽采有利区,提出了低-中-高位钻孔相组合的瓦斯抽采方案,并进行了工程应用。结果表明:2303综放工作面垮落带高度为33 m,断裂带高度为110 m,距离煤层底板35 m以上55 m以下与外椭抛面交集的范围为瓦斯抽采的有利区域;通过低-中-高位钻孔抽采方案的实施,上隅角瓦斯浓度小于0.6%,回风巷瓦斯浓度小于0.5%,有力保障了工作面的安全高效回采。     

采空区瓦斯抽放钻孔终孔范围确定方法研究

为提高采空区瓦斯抽放效率,通过对覆岩采动裂隙椭抛带和"竖三带"理论的分析,建立了数学模型,并分析了采空区瓦斯运移形态,提出了采空区瓦斯抽放钻孔终孔应布置在内外抛椭带之间,同时也应位于该区域上覆岩层的裂隙带下部及规则冒落带上部。温庄矿采用此方法改造了150301工作面采空区瓦斯抽放钻孔,结果使瓦斯抽放量达到7.2 m3/m in,且工作面风量由原来的2 050 m3/m in降低至1 500 m3/m in,解决了上隅角瓦斯超限的难题,保证了生产的正常进行。