多煤层近距离保护层开采瓦斯涌出规律及抽采方案研究

 为确保近距离保护层工作面的生产安全,采用分源预测方法对罗州煤矿首采工作面瓦斯涌出规律进行分析,研究表明本煤层瓦斯涌出占16.9%,上邻近层瓦斯涌出占50.7%,下邻近层瓦斯涌出占32.4%。在此基础上对罗州煤矿瓦斯抽采方案进行优化设计,首采工作面采用本煤层顺层平行斜交钻孔、采空区埋管抽采结合通风稀释瓦斯,上邻近层采用高抽巷抽采环形裂隙圈内高浓度瓦斯,下邻近层采用底板穿层钻孔抽采底臌断裂带和底臌变形带内的卸压解吸瓦斯。通过保护层卸压开采配合卸压瓦斯强化抽采方法,降低了卸压煤层瓦斯含量,消除了被保护层煤与瓦斯突出危险性。     

近距离煤层群瓦斯立体抽采技术研究

针对桐梓煤矿近距离煤层群开采,首先选择瓦斯含量较小、突出危险性低的煤层作为保护层进行开采,利用其开采扰动作用提高下部卸压煤层的透气性。采用顺层钻孔、低位走向穿层钻孔、采空区埋管和底板上向穿层钻孔等措施对煤层群进行立体化综合抽采,试验表明：保护层工作面瓦斯预抽采率在55%以上,消除了煤与瓦斯突出危险性,工作面开采后上隅角瓦斯体积分数控制在1%以下;6号、7号和9号被保护煤层经卸压后透气性系数分别增加了392、320和289倍,瓦斯抽采率超过60%,实现了煤与瓦斯安全高效共采     

基于岩层移动的下邻近层卸压瓦斯抽采及应用

以淮南新庄孜矿62114工作面为工程应用背景,研究分析了近距离上保护层开采工作面的瓦斯涌出规律,并提出了瓦斯治理措施.研究结果表明,1)上保护层采动作用下,在采动影响范围内下伏煤岩体可分为底鼓裂隙带和底鼓变形带,处于底鼓裂隙带内的下被保护层有向保护层采空区运移的趋势;2)在近距离上保护层开采工作面采用Y型通风方式可解决工作面上隅角瓦斯积聚、超限问题;3)下被保护层的穿层钻孔间距设计原则上需小于等于1倍的层间距,才能保证有效杜绝被保护层卸压瓦斯涌入保护层工作面.最后对淮南新庄孜矿近距离上保护层开采工作面进行了瓦斯抽采效果分析和总结.     

特厚突出煤层上保护层开采及卸压瓦斯抽采

为消除特厚CO2突出煤层的突出危险性,确保煤二层的安全掘进及回采,采用开采煤一层6213工作面作为上保护层并利用底板抽放巷施工穿层钻孔抽采煤二层6223工作面的卸压瓦斯,通过数值计算与现场动态瓦斯抽采过程分析,得到了煤二层的卸压瓦斯抽采随煤一层工作面的推进,瓦斯抽采的动态变化过程。实现了层间距为30～80 m特厚煤层的全部卸压,由于煤层瓦斯含量高,部分卸压瓦斯通过保护层工作面风排排出;单个钻孔的流量随煤一层6213工作面推进呈现与总体抽采一致的变化过程,并且在距离钻孔20 m左右,单孔流量就明显增大。实践表明采用上保护层开采及一定时间的卸压瓦斯抽采,消除了特厚煤层的突出危险性。     

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。     

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。     

上保护层开采卸压瓦斯抽采技术试验研究

以新庄孜矿保护层66109工作面为研究对象,针对开采过程中遇到的瓦斯治理问题,进行理论分析,提出了上、下向穿层钻孔瓦斯抽采、沿空留巷埋管瓦斯抽采、下向顺层钻孔瓦斯抽采的卸压瓦斯抽采技术方法。现场试验结果表明,结合卸压瓦斯抽采技术,9煤层保护层的开采有效地消除了8煤层煤与瓦斯突出危险性,实现了8煤层的安全高效开采。     

保护层卸压瓦斯抽采及涌出规律研究

随着我国煤矿开采深度的增加，煤与瓦斯突出矿井和变出煤层的数量不断增加，利用保护层开采过程中的被保护层的卸压作用对卸压瓦斯进行强化抽采，使被保护层由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层，从而实现煤与瓦斯资源的安全高效共采．系统介绍了基于分源原理的回采工作面瓦斯涌出预测方法，保护层开采及卸压瓦斯强化抽采技术的发展和工程应用．结合淮南潘一矿下保护层和谢一矿上保护层开采及卸压瓦斯强化抽采实例，将保护层工作面瓦斯涌出量预测结果与保护层工作面瓦斯涌出量实测结果进行了对比分析．研究结果表明，由于保护层开采的卸压作用，使被保护层卸压瓦斯抽采率远大于被保护层卸压瓦斯的自然排放率，导致保护层工作面瓦斯涌出量预测结果小于实际瓦斯涌出量．     

近距离煤层群保护层开采卸压瓦斯治理技术研究

为了解决近距离煤层群上保护层回采过程中大量卸压瓦斯涌入导致工作面瓦斯超限问题，以及被保护层回采工作面瓦斯治理难题，以下峪口煤矿4216工作面为研究对象，通过对工作面瓦斯涌出来源进行预测分析，确定以穿层钻孔抽采卸压瓦斯、采空区埋管抽采瓦斯、顺层钻孔预抽、边抽边采等为主的综合瓦斯治理技术。试验结果表明，4216工作面回采期间未发生瓦斯超限问题，上保护层回采距工作面15～35 m内，卸压瓦斯抽采进入活跃期，钻孔施工位置应当超前工作面推进方向35 m。该综合瓦斯治理技术有效可行，研究成果对韩城矿区突出矿井瓦斯防治具有指导意义。     

近距离煤层群首采关键卸压层工作面瓦斯综合治理技术

近距离煤层群首采关键卸压层开采后,由于层间距较小,采动卸压后被保护煤层透气性增大数百到数千倍,卸压煤层产生采动裂隙,其相互贯通并与保护层采空区连通,导致被卸压保护煤层解吸瓦斯大量涌向保护层开采空间,造成首采保护层工作面的瓦斯治理更加困难。以淮南新庄孜煤矿近距离煤层群首采关键卸压层62114工作面开采为例,采用沿空留巷Y型通风煤气共采技术,提出并实施了被卸压保护煤层综合抽采瓦斯技术,工作面瓦斯抽采率超过80%,回风流瓦斯浓度低于0.6%,实现了高瓦斯煤层群煤与瓦斯的安全高效共采。     

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.     

金能煤业公司3122工作面瓦斯综合治理技术应用

金能煤业公司以2#煤层作为3#煤层的保护层。在开采2#煤层3122工作面时,由于保护层与被保护层间距较近,在保护层工作面开采时,下覆被保护层的瓦斯大量涌入上保护层工作面,造成回采期间瓦斯涌出量增大。针对此情况,结合3122工作面实际条件,学用顺层与穿层抽放、采空区埋管抽放、高位钻孔抽放和地面钻井抽放相结合的瓦斯治理技术,有效地解决了近距离保护层工作面的瓦斯超限问题,对相似条件下的工作面瓦斯治理具有借鉴作用。     

近距离突出煤层群上保护层开采瓦斯治理技术

结合青东煤矿上保护层开采条件,采用FLAC3D软件模拟了上保护层开采底板卸压规律。研究结果表明:被保护煤层卸压瓦斯涌出率为30.0%～36.5%;上保护层开采后被保护煤层原始地应力由10.5～10.8 MPa降低为1.0～1.5 MPa;被保护煤层初始卸压位置为工作面回采至40～50m。根据研究结果制定了顶板岩巷穿层钻孔、顺层预抽、顶板高抽巷、上隅角埋管及上保护层回风巷下向穿层增裂钻孔的立体瓦斯治理技术。工程应用表明,卸压瓦斯占工作面瓦斯涌出总量的86.8%,被保护煤层瓦斯涌出率为30.4%,被保护煤层初始卸压位置为工作面回采至40 m位置。     

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。     

下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及保护范围研究

以晋城矿区为工程背景,开采9号煤层作为3号煤层保护层,开展下保护层开采试验。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:保护层工作面开采后,上覆煤岩体出现分区卸压效应,距离工作面垂直距离越远,岩层卸压程度越不明显。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了离层裂隙。煤层瓦斯参数测定表明:被保护层煤体瓦斯含量、瓦斯压力均有所降低,保护层开采起到了效果。     

同安煤矿远距离上保护层开采保护效果初探

以同安煤矿远距离上保护层开采作为研究对象,通过测定同安煤矿下部15#突出煤层瓦斯压力、瓦斯流量、煤层透气性和煤层相对变形等参数变化情况,研究该矿5#煤层作为上保护层对下部15#煤层的防突保护效果。结果表明:下保护范围内的15#煤层原始瓦斯压力显著下降,煤层相对变形增加到2.41‰,瓦斯流量增加了67倍,透气性系数增加了115倍。5#远距离上保护煤层对下部15#被保护煤层起到了较好的保护作用。     

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.     

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。     

近距离煤层群高瓦斯工作面瓦斯立体抽放模型的建立和应用

针对近距离煤层群高瓦斯工作面的地质和开采条件,建立了高瓦斯工作面巷道掘进期间和工作面推采期间的瓦斯立体抽放巷模型。巷道掘进期间采用预掘内错底板低位巷或内错顶板高位巷并布置穿层钻孔或布置随掘进的瓦斯抽放钻场进行瓦斯的立体抽放;工作面推采期间采用内错顶板高位巷穿层钻孔和工作面巷道顺层钻孔预抽瓦斯的立体抽放技术。以瓦斯立体抽放模型为基础,结合矿井实际地质条件、矿井巷道围岩与开采环境条件和技术工艺条件,进行了瓦斯立体抽放的实地实验和应用,确定瓦斯抽放巷的垂距和内错距离为15 m、高位巷钻场间距100 m、顺层钻孔间距2 m等参数;并进行了保护层瓦斯的预抽。通过瓦斯立体抽放实现了巷道掘进与工作面开采的瓦斯抽放要求,既控制了本煤层工作面的瓦斯浓度,实现了安全开采,又释放了上部煤层的瓦斯。