低渗透性煤层群邻近层瓦斯卸压抽采技术

在煤层群开采过程中,本煤层开采会使得工作面围岩应力重新分布,邻近煤层内赋存的吸附态瓦斯卸压解吸。同时岩层移动与破断在上覆煤岩层中形成采动裂隙,瓦斯大量涌入工作面。为了解决临近层瓦斯涌出造成的工作面瓦斯超限,通过研究上覆岩层破坏规律并结合工作面原有瓦斯抽放状况,对原有抽放钻孔参数进行优化,优化后钻孔瓦斯抽放浓度提高了21.2%,工作面风排瓦斯量降低了18.33%,安全性大大增加。     

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。     

许疃煤矿大采高综放工作面瓦斯治理技术

许疃煤矿针对大采高综放工作面瓦斯治理问题,采用了工作面顺层钻孔预抽本煤层瓦斯、顶板高位上向穿层钻孔抽采大采高工作面上邻近层瓦斯、顶板高位走向钻孔抽采本煤层同时拦截抽采上邻近层卸压瓦斯的综合瓦斯抽采技术。针对大采高综放工作面顶板高位走向钻孔布置层位的选择,通过相似模拟试验、关键层理论分析和UDEC软件模拟研究许疃煤矿大采高工作面顶板冒落规律,寻找大采高采场上覆岩层中裂隙位置和顶板瓦斯富集区;以此确定顶板高位钻孔的相关抽放工艺参数,为大采高工作面采空区高位瓦斯抽放钻孔的设计提供了理论依据。同时为大采高工作面上邻近层卸压瓦斯抽采钻孔的设计提供了理论指导。     

岩层移动对瓦斯抽放钻孔的破坏研究

煤层开采引起的岩层移动可能对卸压瓦斯抽放钻孔造成严重的破坏,并进而对瓦斯抽放工作造成不利的影响。基于煤层开采后的岩层移动规律,深入研究了卸压瓦斯抽放钻孔在采动影响下可能的破坏形式及力学分析,各种形式破坏可能发生的时间、位置和可能性,以及针对各种破坏的钻孔强度计算方法。     

李雅庄煤矿高抽巷瓦斯治理研究

针对李雅庄煤矿回采工作面瓦斯涌出量大、上隅角瓦斯超限的问题,根据采动断裂带上覆岩层活动规律,对高抽巷的工作原理进行了分析。通过对李雅庄煤矿603工作面地质、开采、通风、钻场钻孔布置情况以及工作面瓦斯参数等影响瓦斯抽放效果因素分析,预先对李雅庄煤矿高抽巷瓦斯治理进行了考察。并根据对瓦斯抽放浓度的分析,研究了李雅庄煤矿高抽巷瓦斯治理效果,说明抽放钻孔是否布置在采动断裂带内,对瓦斯抽放效果有直接影响。     

焦家寨矿5~#煤层综放工作面瓦斯综合治理技术

在分析焦家寨矿5#煤层综放面的瓦斯来源、赋存及运移规律的基础上,针对瓦斯赋存及运移特点,充分利用受采动影响造成的岩层破坏所形成的裂隙通道,以及卸压瓦斯在其中的运移规律,研究确定了千米走向顶板高位裂隙钻孔抽放、回风巷斜交高位钻孔抽放以及上隅角埋管抽放的瓦斯综合治理技术方案。通过抽放钻孔的合理布置,较好地抽放了采空区的高浓度瓦斯,显著减弱了采空区瓦斯的涌出强度,从根本上解决了综放工作面上隅角瓦斯超限问题。     

工作面煤与瓦斯共采技术实践

山西某综放工作面瓦斯治理难度大,针对该工作面进行了煤与瓦斯共采实践.在采煤过程中.工作面布置了φ325 mm和φ219 mm两条抽放管路,该矿充分利用覆岩移动对瓦斯的卸压作用,并根据岩层移动规律来优化了抽放方案、提高了抽出率,成功地实现了煤与瓦斯共采.采取的抽采工艺有顶煤高位钻孔抽采瓦斯、采空区上隅角插管抽采放和钻场覆岩裂隙带抽采.     

关键层移动对地面瓦斯抽采孔的影响及防护孔对策

为揭示卧龙湖煤矿8101工作面地面瓦斯抽采钻孔受采动影响后破坏引发突水事故的原因,采用理论分析、工程实测手段对覆岩关键层运动特征、抽采钻孔结构、工作面涌水量、钻孔破坏窥视等信息进行了综合分析。结果表明,厚硬关键层破断后其所控制的大范围岩层整体运动造成钻孔套管多段拉伸破坏,抽采钻孔成为直接沟通K3砂岩含水层与下部导水断裂带的主通道,是引发8101工作面持续大量突水的主要原因。地面瓦斯抽采钻孔破坏防护应从采前设计、钻孔施工、采动控制三阶段考虑,采取采前损害预判、钻孔强化防护、采动协调减损的措施,以实现抽采钻孔的长期稳定。     

利用采场覆岩裂隙研究优化采空区瓦斯抽放参数

为了在采空区顶板实施瓦斯抽放技术获得较高的瓦斯抽放效果,对采空区瓦斯治理方法进行了探讨．针对高位走向倾斜钻孔瓦斯抽放效果不稳定、钻孔有效利用率低、过钻场时瓦斯超限时有发生,提出利用高位近水平钻孔代替高位走向倾斜钻孔进行采空区瓦斯抽放．采用相似模拟试验、关键层理论分析和RFPA^2D软件模拟研究采场上覆岩层中裂隙特征,分析采空区项板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况及其变化规律;寻找采场上覆岩层中裂隙位置和顶板瓦斯富集区;从而确定高位近水平钻孔的钻场高度、钻场间距、钻孔最佳布孔层位及与回风巷之间的平距、压茬距离等抽放工艺参数,为采空区高位瓦斯抽放钻孔的设计提供了理论依据．     

申家庄煤矿瓦斯抽放钻孔合理布置层位研究

瓦斯抽放钻孔合理深度的研究,可以更加有效地抽采瓦斯。通过对申家庄煤矿2303工作面上覆岩"三带"进行分析,得出该矿2303工作面采空区垮落带高度为9.4~13.8 m,裂隙带高度为37.09~73.4 m,平均55.25 m。通过对U型通风方式下采空区瓦斯运移进行模拟,得出在距采面垂高45~60 m的范围内,是瓦斯富集区。综合分析上覆岩层三带高度和采空区瓦斯运移规律,得出2303工作面瓦斯抽放钻孔终孔位置处于采空区上方45~60 m范围裂隙带内。     

近距离采空区下开采覆岩移动规律相似模拟研究

通过实验室相似材料模拟试验,分析了近距离采空区下进行采煤,上覆岩层的破坏状况和支承压力分布规律,以及顶板冒落和采动裂隙发育的特征。分析了上覆岩层来压规律对煤炭开采过程中的安全影响,以此为在采空区下安全采煤防止上覆岩层裂隙水的侵入提供有效的理论和实践上的依据。     

沁水盆地南部致密砂岩和页岩的气测显示与气藏类型

煤系本身及其上覆地层能够形成具有工业开发价值的致密砂岩和页岩气藏,综合勘探这些非常规天然气资源将有助于提高煤层气开发效益。依托17口井的气测录井资料,分析了沁水盆地南部石炭二叠纪煤系及其上覆地层致密砂岩和页岩的气测显示规律,讨论了致密砂岩气与页岩气的赋存方式和勘探前景。结果显示:区内砂岩和页岩的气测显示十分普遍,区域和层位显示差异较大;砂岩气发现几率相对较高,页岩气品位相对较好;下石盒子组具有砂岩气和页岩气的勘探潜力,太原组具有页岩储层厚度品位,山西组具有砂岩储层厚度品位。研究认为,页岩气最有利勘探层位为太原组,砂岩气最有利层位是下石盒子组,山西组也有一定的砂岩气和页岩气勘探潜力。以此为基础,初步划分出独立砂岩气、独立页岩气、煤-页岩-砂岩互层气组合3种气藏类型,认为砂岩气和页岩气有利区主要位于盆地中央地带,总体上沿复向斜轴部呈NNE向展布。其中,沁源区块中—南部、郑庄区块-马必区块-沁南区块结合部、柿庄北区块西北部3个核心区值得关注。     

半承压煤层瓦斯流动的数学模型

煤层作为富含孔隙和裂隙的多孔介质,其中赋存的瓦斯流动符合多孔介质中的流体渗流规律,即达西定律。当煤层上覆岩层和底部岩层为致密岩层、透气性极小时,可以认为完全不透气,则含瓦斯煤层为承压煤层;当煤层上覆岩层和底部含有一定的裂隙,其渗透系数与含瓦斯煤层相比虽然很小,但仍然有少量瓦斯通过透气性较低的上下岩层流入或流出含瓦斯煤层,此时含瓦斯煤层为半承压煤层。在承压煤层瓦斯流动的基础上,考虑半承压煤层瓦斯流动的特性,分别推导了渗透率各向同性和各向异性条件下半承压煤层瓦斯流动的微分方程,从而建立了半承压煤层瓦斯流动的数学模型。     

综放面导水裂隙带最大高度理论分析与探测研究

 综放采场一次采出空间大,上覆岩层回转下沉量大,导水裂隙带发育高度明显增加。利用离散元模拟的方法,分析了综放采场上覆岩层的运动特征,根据覆岩位移及应力变化规律,确定了覆岩的导水裂隙带高度。通过现场实测验证,表明数值模拟所得裂隙带高度与现场结果相吻合,说明利用数值模拟的方法确定综放面覆岩导水裂隙带高度是可行的。     

采动条件下围岩破坏及瓦斯流动规律研究

为了研究采动条件下围岩破坏及瓦斯流动规律,分析了煤层开挖和瓦斯流动卸载模拟分析,采用数值模拟软件,研究了采动条件下上覆岩层垂直变形破坏规律、工作面推进方向上煤层破坏规律以及煤层孔隙率和渗透率变化规律。研究为巷道支护和瓦斯抽采提供了理论支持。     

采场上覆整体移动带坚硬岩层破断规律研究

为了防治采场上覆坚硬岩层突然破断给矿井造成的离层水（瓦斯）突涌等严重次生灾害,对某煤矿工作面连续大面积开采上覆整体移动带内坚硬岩层的破断规律进行了研究。以该煤矿首采区覆岩空间赋存、岩体结构、力学性质及地应力等地质工程条件为基础,采用薄板理论计算、数值模拟等方法,对采区首采面及后续工作面开采上覆整体移动带坚硬火成岩岩床初次破断及周期破断距进行了理论计算和过程模拟分析。结果显示,首采面开采过程中坚硬火成岩初次破断约300 m,周期破断约130 m;后续工作面开采时受邻近采空区影响,火成岩初次破断约260 m,周期破断约120 m;结果与现场实测数据分析相一致。研究成果对坚硬覆岩下煤层开采离层水、离层瓦斯突出等地质灾害预测及防治具有重要意义。     

杭来湾矿近浅埋煤层开采覆岩移动规律研究

通过相似物理模型实验对30101首采工作面开采时的覆岩移动规律进行研究,得出了杭来湾矿近浅埋工作面开采时的覆岩结构特征、关键层破断规律及关键层和地表移动规律,为具有相同地质条件煤层的安全开采及覆岩移动规律研究提供参考。     

高水压裂隙岩体综采覆岩破坏规律

通过现场测试、工程类比及综合分析方法,取得了高水压含水层作用于原生纵向裂隙发育岩体条件下的垮落带、导水断裂带高度及发育特征的现场实测结果,并结合国内其他矿区覆岩破坏的一般规律及特点,对比分析了该类覆岩破坏的异常特征及主要原因.     

回采面顶板覆岩卸压抽放瓦斯机理及合理参数研究

通过理论分析和现场试验分析了煤炭开采顶板覆岩冒落变形动态变化规律,分析了覆岩关键层的层位及岩体特性对煤层回采后顶板岩层的冒落区、裂隙区的扩展影响特征;结合现场工程实际,提出了顶板覆岩卸压抽放技术,分析了影响瓦斯抽放量的因素,给出了顶板卸压钻孔的合理布置参数,为高瓦斯煤田瓦斯抽放提供了一条新途径。     

不同地质条件下顶板走向长钻孔抽放瓦斯技术试验研究

针对潘三矿不同地质条件下的采煤工作面顶板覆岩的移动规律,研究完善了顶板走向钻孔抽放瓦斯的技术,并确定了适合潘三煤层围岩特点的顶板走向钻孔抽放参数,取得了很好的瓦斯治理效果。