保护层工作面瓦斯综合治理技术

为了解决张集煤矿1122（1）保护层工作面开采时被保护层的大量卸压瓦斯涌入,造成保护层工作面开采过程中回风瓦斯浓度较大的问题,采用顺层钻孔抽采技术,上隅角埋管、插管抽采技术,尾抽巷、高抽巷、底抽巷抽采技术等综合瓦斯治理技术对其进行了治理。结果表明：采用上述瓦斯综合治理技术后,工作面瓦斯抽采率达到87.8%,有效地解决了保护层工作面回采期间的瓦斯问题。     

高瓦斯被保护层煤与瓦斯分源共采技术研究及应用

综合采用分源预测法、统计法、碳同位素分析法,定量分析被保护层工作面瓦斯涌出量和来源,首次发现被保护层工作面上覆围岩一次破坏形成的裂隙中赋存大量的游离瓦斯,提出了"进风巷高层位超前拦截+回风巷平钻场分层位抽采的顶板走向钻孔"的瓦斯治理技术。实践表明:进风巷高层位顶板走向钻孔通过高负压、高流量可实现超前拦截卸压瓦斯,可以有效改变瓦斯流场,占总抽采量的66.8%,为抽采的主要部分;回风瓦斯浓度有效控制在0.26%以下,平均抽采率达到91%。通过独立的抽采和利用设计,实现了煤与瓦斯绿色共采。     

深热矿井保护层采面瓦斯综合治理技术

针对张集煤矿下保护层开采1122(1)面回采期间瓦斯治理的实践,提出了立体抽采模式。该矿采用本煤层顶板高抽巷、尾抽巷、轨巷顺层孔、上隅角埋管、插管及被保护层底板底抽巷等抽采手段,配合风排,确保了工作面回采过程中回风流中瓦斯浓度保持在0.5%以下,被保护层瓦斯预抽率达到66.6%,赋存瓦斯压力降低到0.5MPa,保护层开采效果明显。     

近距离上保护层底板岩层钻孔瓦斯抽采技术

针对近距离上保护层工作面开采期间瓦斯涌出量大的问题,通过分析近距离上保护层底板煤岩层采动效应与被保护层瓦斯越流规律,提出近距离上保护层底板岩层钻孔瓦斯抽采技术。在资江煤矿3527保护层工作面进行了现场试验,结果表明:底板岩层钻孔最大瓦斯抽采体积分数50%,瓦斯抽采纯量0.81~2.03 m3/min,平均1.47 m3/min,并确定了底板岩层钻孔的有效抽采范围,该方法实现了保护层工作面的瓦斯防治。     

强突煤层保护层工作面煤与瓦斯共采技术

为实现远距离下保护层1252(1)工作面安全高效回采,基于深井煤层群强突煤层的特点,分析了工作面本煤层及被保护层瓦斯涌出情况,提出了1252(1)工作面"一面五巷、沿空留巷、Y型通风、地面钻井"的瓦斯治理模式,形成了井上下立体抽采格局,考察了1252(1)工作面回采瓦斯抽采效果及瓦斯涌出积聚状况。考察结果表明:工作面绝对瓦斯涌出量为120~130m3/min,抽采率达到91%,浓度大于30%的高浓瓦斯抽采量占瓦斯抽采总量的85%,回风流瓦斯浓度0.3%~0.4%,实现了煤与瓦斯共采。     

下向穿层钻孔瓦斯抽采技术的应用

为了加大下保护层采煤工作面瓦斯治理力度,解决下保护层采煤工作面回采过程中瓦斯对安全生产的威胁,潘一矿在下保护层工作面开采过程中,利用在被保护层工作面底板抽采巷道内施工下向穿层钻孔抽采保护层瓦斯技术,提高了下保护层工作面的瓦斯抽采率,确保了工作面的安全生产,并对其取得的效果进行了分析总结。     

两近三软煤层群卸压瓦斯抽采技术研究

为提高高原山区两近三软煤层群瓦斯抽采效果,以小窑沟煤矿1805工作面为研究对象,采用分源预测法预测工作面瓦斯涌出量,并针对不同的瓦斯源确定有效的抽采方法,基于卸压瓦斯抽采理论和煤层瓦斯分源治理思想,提出了两近三软煤层群多邻近层采前、采中、采后预抽和卸压抽采相结合的综合瓦斯抽采方法。结果表明:两近三软煤层群上保护层开采时被保护层卸压瓦斯以自然排放为主,采空区瓦斯是保护层工作面瓦斯抽采的重点,采取综合瓦斯抽采措施后,回采过程中保护层工作面回风巷及上隅角瓦斯体积分数由1.7%降到0.5%~0.6%,瓦斯抽采量达到90.05万m3,抽采率由39.5%提高到63.59%,C8煤层开采后C9煤层瓦斯压力由0.95 MPa降到0.18 MPa,瓦斯含量由12.51 m3/t降到2.91 m3/t,保护范围内C9煤层突出危险性被消除。     

近距离突出煤层群上保护层瓦斯综合治理技术

针对打通一矿近距离突出煤层群上保护层开采面临的快速消突与瓦斯超限的难题,采用本煤层水力压裂增透,顺层平行钻孔下套管预抽,邻近被保护层底板穿层网格钻孔预抽、卸压抽、残抽,高位钻孔抽采,“U型+尾排”通风方式等瓦斯综合治理技术措施,实现了保护层工作面的快速消突,抽采达标时间缩短了90 d,突出预测指标K1、S从未超标,工作面瓦斯抽采率达到72.07％,彻底解决了回风隅角瓦斯频繁超限难题,保障了矿井采掘接替及工作面安全高效回采.     

近距离上保护层工作面瓦斯涌出治理实践

为实现近距离上保护层5121（5）工作面安全高效回采,基于其薄煤层地应力主导型突出危险的特点,分析了工作面本煤层及邻近层瓦斯涌出情况,设计了5121（5）工作面沿空留巷Y型下行通风方式,研究了该条件下近距离上保护层工作面回采瓦斯运移规律,提出了顶（底）板穿层钻孔抽采、地面钻孔抽采、尾抽巷抽采等多种瓦斯抽采方式,考察了5121（5）工作面回采瓦斯抽排效果及瓦斯涌出积聚状况。结果表明：保护层工作面回采过程瓦斯体积分数低于0.6%,被保护层卸压瓦斯预抽率达70.1%,针对薄煤层地应力主导型突出危险采煤工作面应用下行通风技术是可行的,结合合理的卸压瓦斯抽排方法能够满足近距离上保护层工作面回采要求。     

突出厚煤层综放工作面瓦斯综合治理技术研究

针对厚煤层综放工作面瓦斯治理难度大、抽采效果差、工作面难以消突的问题,开展了综放工作面立体瓦斯抽采技术研究。立体瓦斯抽采技术包括保护层开采、工作面回采区域顺层钻孔预抽、回风巷留管抽采瓦斯、利用尾巷抽采瓦斯、顶板高位钻孔及底板拦截钻孔抽采瓦斯。通过对P41104综放工作面研究表明:7~#煤层距11~#煤层42 m,作为11~#煤层的上保护层开采是有效的,消除了11~#煤层的突出危险性。立体瓦斯抽采技术的实施,使工作面瓦斯抽采纯量达到25.86 m3/min,抽采率达73%,回风流瓦斯浓度稳定在0.7%以下,减少了瓦斯涌出量,有效解决了工作面上隅角与回风流瓦斯超限问题。     

碎软煤层筛管护孔技术在乌兰煤矿的应用

针对乌兰煤矿穿层钻孔完孔后孔壁易坍塌而堵塞瓦斯抽采通道,造成瓦斯抽采效率降低的问题,提出了一种碎软煤层筛管护孔技术。在分析乌兰煤矿地质概况的基础上,介绍了筛管护孔技术的技术原理和配套装备,选用了合理的筛管护孔钻具组合,制定了筛管护孔试验流程,在乌兰煤矿1080瓦斯治理巷进行了应用试验。试验结果表明,筛管下入器下筛管速度是人工下筛管速度的2~3倍;下入筛管试验钻场相比不下入筛管钻场瓦斯抽采纯量提高14.3%。碎软煤层筛管护孔技术筛管下入效率高,护孔效果显著,满足碎软煤层护孔的技术要求。     

马兰矿18502工作面以孔代巷瓦斯抽采技术研究

本文针对马兰矿18502工作面瓦斯抽采过程中利用辅运巷、高抽巷等抽采瓦斯、钻孔原设计长度较长且穿经陷落柱等问题,依据工作面当前条件对原瓦斯抽采措施进行了改进,提出了利用大直径顶板走向孔、大直径采空区抽采钻孔以及下邻近层钻孔代替现有瓦斯抽采巷道的“以孔代巷”技术思路。实测结果表明,瓦斯抽采总量为21.25m³/min,工作面瓦斯抽采率为70.25%,工作面瓦斯浓度降低至0.13%~0.22%,上隅角瓦斯浓度降低至0.17%~0.38%,回风流内的瓦斯浓度降低至0.21%~0.31%,瓦斯浓度显著降低,从根本上解决了瓦斯超限问题。     

复杂地层大直径高位定向钻孔代替高抽巷瓦斯抽采可行性及效果分析

针对高抽巷瓦斯抽采存在施工成本高、周期长、劳动强度大等问题,开展在复杂地层中采用定向钻机施工大直径高位定向钻孔代替高抽巷的技术研究,并形成 “定向先导孔+正向分级扩孔”成孔工艺,确保特殊地质条件下大孔径钻孔的成孔率。赵庄煤业在3307和1309工作面施工大直径高位定向钻孔,最大孔深突破600 m,最大孔径203 mm。1309工作面大直径高位定向钻孔单孔最高日抽采量突破3.3万m³,单个钻场最高日抽采量突破5万m³,与高抽巷瓦斯治理能力相当,证明了复杂地层条件下定向钻机施工大直径高位定向钻孔代替高抽巷抽采瓦斯的可行性。结合“竖三带”和椭抛带理论,对大直径高位定向钻孔最佳布孔范围进行了分析和确定。     

三软煤层顺层瓦斯预抽钻孔变形规律研究及其控制

为防止三软煤层顺层预抽钻孔塌孔,提高瓦斯预抽效果,需合理确定抽采钻孔封孔方法,全程下筛管施工工艺防止塌孔。通过分析可知:二₁煤层强度低,且埋深大,埋深产生的地应力远远大于煤体强度是导致钻孔塌孔的主要原因。通过数值模拟可知:顺层钻孔呈现径向变形的特征,钻孔直径明显减小。13051工作面本煤层钻孔成孔后,采用“封孔管+封孔筛管+注浆管+专用封孔器”进行封孔,塌孔减少,抽采达标时间缩短了约35 d,残余瓦斯含量为4.69 m³/t,13051工作面瓦斯抽采达标。     

大孔径钻孔大流量瓦斯抽采技术研究与应用

新田煤矿1901工作面为被保护层工作面,虽然通过保护层开采卸压后,但煤层瓦斯含量还是偏高,所以瓦斯治理工作任务仍然繁重,瓦斯抽采时间较长。该工作面在巷道掘进期间,经过探索研究,采取在巷道掘进面及钻场内布置大孔径钻孔,进行大流量瓦斯抽采的新技术,有效地提高了瓦斯抽采效果,确保了煤巷快速掘进。     

综采放顶煤工作面高位巷抽采关键技术研究

为了保证九里山矿1508工作面采空区瓦斯治理效果，通过现场数据测定、实验考察和理论分析，研究了推进度、抽采负压、抽采管网等高位巷抽采关键参数。研究结果表明，工作面煤层越厚、推进度越快，瓦斯涌出量越大；孔抽期间理想抽采负压为25～30 kPa、巷抽期间理想抽采负压为5～10 kPa，高位巷并联支路及管路阻力会影响高位巷的抽采效果。     

极近距离煤层综放开采瓦斯涌出治理技术研究

针对六家煤矿极近距离煤层综放开采瓦斯涌出治理问题,通过分析综采放顶煤工作面瓦斯涌出的主要影响因素,并在WⅡN₃6-8综放工作面瓦斯涌出来源分析及预测的基础上,针对性地采取了本煤层及邻近层低位钻孔抽采、上覆采空区瓦斯抽采、上隅角埋管抽采相结合的瓦斯分源治理技术。研究结果表明:极近距离煤层卸压瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出等是造成工作面上隅角瓦斯涌出量增大的主要影响因素;采取分源治理措施以后,工作面初采期间瓦斯抽采率最大达到78%,上隅角瓦斯浓度稳定在0.3%～0.6%,工作面、回风瓦斯浓度稳定在0.2%～0.4%,工作面未出现瓦斯超限,瓦斯治理达到了预期效果。     

高瓦斯突出矿井卸压开采瓦斯综合治理实践

朱集东煤矿为“三高一深”（高地压、高瓦斯强突出、高地温、千米埋深）矿井,采掘工作面煤与瓦斯突出危险性极大,开采此类煤层最经济有效的办法是开采保护层。为抽采保护层11-2煤层开采过程中本煤层及邻近层大量卸压瓦斯,采用分源法计算瓦斯涌出量,结合工程类比取大值。根据瓦斯涌出量预测结果,选用Y型通风方式,辅以顺层钻孔、地面钻井、顶板巷大直径筛管平钻孔、留巷埋管及穿层钻孔等抽采方式,使工作面回采期间瓦斯抽采率达到84.8%,实现了深井高瓦斯工作面煤与瓦斯安全高效共采。     

水力冲孔与深孔预裂爆破耦合增透强化瓦斯抽采效果研究及应用

随着矿井开采深度的增加,煤层的瓦斯压力、瓦斯含量越来越大,尤其是地质条件复杂、构造应力高和透气性低的突出煤层,瓦斯灾害治理难度越来越大,瓦斯抽采效果越来越差。告成煤矿针对这些问题,提出了水力冲孔与深孔预裂爆破耦合增透综合治理瓦斯的思路。分析了水力冲孔孔洞对爆破裂隙的诱导原理,通过在25091工作面的试验,发现该技术能够显著提高煤层的透气性,增透后瓦斯抽采浓度提高了8.1倍,抽采纯流量提高了6.5倍,有效提高了瓦斯抽采率。     

全程筛管护孔技术在高位瓦斯抽采钻孔中的应用

大水头煤矿属高瓦斯突出矿井，为“三软”厚煤层，东106工作面受断层牵引带影响，地应力叠加区域，瓦斯及矿山压力大。通过分析工作面推进度与采空区冒落带、裂隙带、弯曲下沉带的关系，合理设计了高位抽采钻孔。根据综放工作面周期来压对高位钻孔的影响，采用全程筛管护孔技术使钻孔得到有效支护，避免了塌孔现象的发生，保证了高位抽采钻孔的有效搭接，瓦斯治理效果、成本、施工效率等方面均优于传统抽采钻孔，在煤矿瓦斯治理方面有一定的推广意义。