基于瓦斯参数法及钻孔应力法的卸压带宽度综合测定

为准确测定巷道卸压带宽度、合理布置突出矿井巷道位置、提高巷道安全快速掘进的效率、确定各抽采钻孔封孔长度、提高瓦斯抽采率，基于瓦斯含量法、瓦斯三参数法、钻孔应力法对卸压带宽度进行了综合测定。该方法在现场应用中得到了验证，对卸压带宽度的精准测定具有重要意义。     

采煤工作面卸压带宽度确定及分析

为了合理确定巷道支护形式和瓦斯抽采钻孔布置,保证工作面的安全生产。介绍了工作面前方卸压带、集中应力区和原始应力区三个区域的应力状态,对比分析了工作面过机风联巷期间上路回风巷和二路回风巷的瓦斯浓度。结果表明,在煤壁距离机风联巷21 m时,二路回风巷瓦斯浓度逐步增大,并超过上路回风巷的瓦斯浓度,故初步确定3213工作面前方卸压带的宽度为22 m。卸压带宽度的确定,对合理确定巷道支护形式和瓦斯抽采钻孔布置、保证工作面的安全生产具有重要的意义。     

回采工作面超前卸压带的确定

回采工作面采动过程中,前方煤体应力不断发生变化,形成卸压带、集中应力带和原始应力带.超前卸压带宽度的确定,对于合理管理预抽钻孔进行卸压带抽放有着重要的意义.对中马村矿和九里山矿2个回采工作面的超前卸压带布置预抽钻孔进行了考察,对回采工作面超前卸压带的确定方法进行分析,为合理布置抽采钻孔等瓦斯管理工作提供了借鉴.     

确定采煤工作面倾向瓦斯抽采钻孔孔深的研究

通过建立运、回风顺槽附近煤层的极限平衡方程准确地计算出卸压区的宽度,然后利用工作面切眼的长度减去卸压区的宽度的方法,进而准确地计算出倾向顺层瓦斯抽采钻孔的孔深,为倾向顺层瓦斯抽采钻孔的瓦斯抽采设计提供科学的依据。结果表明,根据卸压区宽度公式可以有效计算卸压区的宽度来确定钻孔的孔深。     

宏岩煤矿顺煤层钻孔最佳封孔深度研究

宏岩煤矿瓦斯涌出主要来自于本煤层瓦斯涌出,为提高本煤层瓦斯抽采效率,确定最佳封孔深度,通过分析测试煤层巷道"三带"范围与巷道预排瓦斯宽度带,结合现场4组钻孔对比测试,分别从本煤层孔、穿层孔、封孔深度、是否带压封孔4个方面进行对比。结果表明,影响本煤层瓦斯抽采浓度的主要因素是煤层巷道及钻孔"三带"中卸压带与集中应力带所产生的煤层微裂隙,采用带压封孔12 m是最理想的封孔深度。     

低透气性突出煤层煤巷“三带”的研究与应用

针对车集煤矿2309工作面煤层瓦斯含量较高、煤层透气性较差等问题,采用Origin数值分析,对2309工作面切眼两侧顺层钻孔内瓦斯浓度变化规律及2309工作面切眼两侧卸压带宽度进行了研究。研究得出:2309工作面切眼卸压带内宽度自巷道左帮开始为0~12.7 m,应力集中带位于12.2~16.7 m,原始应力区为大于16.7 m。因此,2309工作面向前掘进时进尺不大于12.7 m,且对本煤层施工的顺层钻孔封孔长度不小于12.7 m,才能够有效保证钻孔的抽采效果;同时根据钻孔瓦斯浓度衰减规律,要求顺层钻孔在封孔结束后30 d内必须保证抽采负压,确保钻孔的抽采效果。研究为矿井的瓦斯抽采和巷道掘进速度提供技术支撑,有效保证了突出煤层瓦斯防治的治理水平。     

新义矿顺层抽采钻孔合理封孔深度确定和应用

为了确定新义矿顺层抽采钻孔的合理封孔深度,在利用瓦斯解吸指标确定的卸压带宽度的基础上,在原始煤体区布置4组不同封孔深度条件下的试验钻孔,并在试验钻孔抽采不同天数时,使用抽采状态下孔内参数定点测量装置测定孔内4个特征点的瓦斯浓度和负压,分析钻孔轴向瓦斯运移规律;最后通过计算相邻特征点之间的漏气量比例大小,直观的反映出钻孔的漏气区域,综合分析确定了新义矿顺层抽采钻孔的合理封孔深度。通过在新义矿的现场应用表明,该封孔深度是可靠的,可以提高预抽瓦斯的浓度,保证较高的瓦斯抽采效率。     

首山一矿高突矿井抽采巷合理布设位置分析

结合首山一矿高突矿井条件,分别对高低位瓦斯抽采巷治理瓦斯消突技术进行了分析,综合考虑瓦斯抽采钻孔施工难易程度、抽采巷道的稳定状况以及瓦斯抽采效果,确定了采用底抽巷与煤巷垂直布置为最优的抽采方式,既提高了打钻精度,减少了打钻工程量,又增强了卸压消突效果,现场应用效果良好。     

首山一矿高突矿井抽采巷合理布设位置分析

结合首山一矿高突矿井条件,分别对高低位瓦斯抽采巷治理瓦斯消突技术进行了分析,综合考虑瓦斯抽采钻孔施工难易程度、抽采巷道的稳定状况以及瓦斯抽采效果,确定了采用底抽巷与煤巷垂直布置为最优的抽采方式,既提高了打钻精度,减少了打钻工程量,又增强了卸压消突效果,现场应用效果良好。     

抽采钻孔“二堵一注”带压封孔技术的研究与应用

钻孔封孔工艺是矿井瓦斯抽采工程的一个重要环节,封孔不严、孔口漏气,容易造成抽采短路、钻孔孔口负压低、浓度上不去,直接影响瓦斯抽采效果。鹤岗矿区多数抽采矿井存在受巷道卸压带裂隙及钻孔卸压圈裂隙影响,孔口近端裂隙发育,采取常规钻孔封堵技术,气密性差、漏气明显。为改善这一状况,鹤岗矿业公司全面开展瓦斯抽采科技攻关,抽采钻孔采用"两堵一注"带压封孔技术,较好地解决了抽采瓦斯时漏气问题,抽采孔口负压提高、瓦斯抽采浓度增大。     

单一低透气性煤层卸压带瓦斯抽采技术

单一低透气性突出煤层,瓦斯预抽难度大、效率低,严重制约了煤矿生产效率。以焦煤公司主力矿井为试验区,利用工作面采动影响下产生的卸压作用,从分析影响抽采效率的因素入手,通过卸压带瓦斯抽采装置研制,抽采技术参数优化,探讨了提高卸压带瓦斯抽采效率的途径和方法。在此基础上,进一步研究并实践了工作面浅孔抽采技术、扇形钻孔抽采技术、网格抽采技术,现场实践和数据表明,卸压区是瓦斯快速高效抽采的理想区域,综合抽采技术的应用,大大减少了工作面瓦斯涌出量,降低了煤与瓦斯突出危险性,为焦作矿区单一低透气性突出煤层工作面瓦斯治理探索了新途径。     

高瓦斯回采工作面卸压带瓦斯治理技术研究

根据工作面煤体应力及瓦斯压力变化规律,卸压带内煤体瓦斯压力下降、透气性系数增大,是进行瓦斯抽放的最佳区域。根据卸压带瓦斯浓度的变化,结合残余瓦斯压力的变化趋势,确定卸压带的宽度。以余吾煤矿N1102工作面为例,采用主动测压法进行残余瓦斯压力测定,根据测定结果并结合钻孔瓦斯浓度,确定该工作面的卸压带宽度为22m,根据测量值进行了卸压带瓦斯排放钻孔的设计和施工,有效减小了回采工作面的瓦斯涌出量及回风流瓦斯浓度,降低了工作面瓦斯突出的危险性。     

单一低透气性煤层采空区卸压带防突范围确定

针对单一低透气性煤层具有瓦斯预抽难度大、防突效果差等特点,为准确确定卸压带范围,实现单一低透气性煤层卸压带内的快速掘进,以古汉山矿为例,采用多种方法综合考察法来考察卸压带范围。结果表明:通过测定其邻近采空区煤层内残存瓦斯含量、压力并结合数值模拟,综合确定该矿井有效防突卸压带范围为8 m,在该范围内,瓦斯涌出初速度、钻屑量和钻屑瓦斯解吸指标均小于临界值,说明卸压带内无突出危险性,可实现在单一低透气性煤层卸压带的安全快速掘进。     

巷帮“三带”分布与顺层钻孔封孔深度研究

为了提高玉溪煤矿顺层钻孔瓦斯抽采浓度及抽采效率，基于合理封孔深度的重要性，根据玉溪煤矿现场测定条件，采用测定瓦斯含量法研究巷道“三带”分布规律，确定巷道周围松动圈范围并得出顺层钻孔合理封孔深度范围。通过现场抽采效果验证，证明顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度应该超过集中应力带应力峰值点，最后确定玉溪煤矿顺层钻孔合理封孔深度为12.5m，大幅度提高了瓦斯的抽采浓度，延长了抽放衰减周期，为煤层瓦斯长时间预抽提供了技术支撑，实现了矿井高浓度瓦斯的稳定利用，增加了安全保障，创造了经济效益。     

本煤层巷道穿层钻孔抽采邻近层卸压瓦斯技术研究与应用

针对淮北矿区远距离下保护层卸压瓦斯抽采存在的问题,分析了采动裂隙发育及瓦斯流动规律,研究本煤层巷道穿层钻孔抽采邻近层卸压瓦斯技术,在本煤层巷道施工网格式穿层钻孔,对工作面上方采动范围内的煤层全覆盖控制,穿层钻孔在回采前预抽被保护层瓦斯,回采时高效抽采邻近层卸压瓦斯,回采后成为层间离层裂隙的主要通道,将采动影响范围内的煤层卸压瓦斯导入采空区,再通过其他钻孔将瓦斯抽出。研究认为,扩大钻孔抽采控制范围,对卸压瓦斯层层拦截抽采,能有效减少卸压瓦斯涌入回采空间;穿层钻孔能成为层间离层裂隙的有效通道,使煤层卸压瓦斯充分流动,能够提高卸压瓦斯抽采效果。     

突出矿井采空区侧向瓦斯卸压带分布特征

为掌握采空区侧向瓦斯卸压带的分布特征,提出了基于侧向支承压力的煤层瓦斯卸压带边界判定方法,并采用数值模拟手段,对采空区侧向支承压力的演化规律进行了模拟研究。结果表明:采空区侧向瓦斯卸压带宽度随煤层采高、工作面斜长的的增加而增大,但受煤层采高影响最为明显;缓倾斜煤层采空区侧向瓦斯卸压带宽度不能完全覆盖沿空掘巷实体煤侧15 m范围煤体,仍需对巷道实体煤侧15 m范围煤体执行区域综合防突措施。     

大断面煤层巷道瓦斯抽采钻孔合理封孔深度研究

根据赵固二矿二1煤层的物理力学参数,利用FLAC3D数值模拟软件模拟巷道开挖后所受到的力学状态,根据钻屑量和钻屑瓦斯解吸量现场实测的数据,确定出巷道的卸压带、应力集中带和原始应力带。通过不同封孔深度的抽采效果验证,得出瓦斯抽采钻孔封孔深度必须超过应力集中带,最后确定合理封孔深度为13m。     

首采煤层顶底板围岩裂隙内瓦斯储集及卸压瓦斯抽采技术研究

低透性松软高瓦斯煤层群首采层开采过程中，顶低板岩层冒落、移动，产生裂隙，开采煤层和邻近卸压煤层内的瓦斯将大量卸压、解吸，卸压瓦斯沿裂隙通道汇集到环形裂隙圈内，形成瓦斯积存库。本文将论述环形裂隙圈位置的确定方法，分析裂隙圈内瓦斯积存的过程，介绍将抽采钻孔和巷道布置在首采层的顶板环形裂隙圈内进行瓦斯抽采的技术和效果。     

地面钻孔抽采对采空区瓦斯运移及自然发火的影响数值模拟研究

地面钻孔抽采导致采空区漏风增加,采空区内瓦斯及氧气浓度分布发生变化,影响采空区自燃危险性。采用数值模拟的方法,对不同钻孔抽采量和抽采位置条件下采空区氧化带宽度及瓦斯浓度分布情况进行了模拟,研究结果表明,经地面钻孔抽采后,采空区两侧瓦斯浓度降低,高浓度瓦斯位置整体后移,但自燃氧化带宽度随之增加。随着抽采流量增加,瓦斯浓度降低,氧化带宽度增加;在靠近工作面及采空区深部位置布置钻孔进行联合抽采时,瓦斯浓度及自燃氧化带分布较为理想。采用多孔联合抽采方式时,在合理的布孔间距和抽采流量条件下,既可以降低采空区瓦斯浓度又能控制自燃氧化带宽度范围,能够有效解决采空区瓦斯涌出与自然发火问题。     

深井沿空留巷Y型通风首采关键卸压层工作面瓦斯治理

针对深井沿空留巷Y型通风首采关键卸压层工作面瓦斯治理问题,在分析关键卸压层工作面瓦斯卸压范围的基础上,确定不同的瓦斯抽采区,并根据确定的瓦斯抽采区,选择采前、采后的立体穿层钻孔抽采瓦斯及留巷侧采空区埋管抽采瓦斯的综合瓦斯治理技术,较好地解决了深井沿空留巷Y型通风首采关键卸压层工作面瓦斯问题.