水力化高效防突集成技术研究与应用

针对我国高瓦斯矿区煤层低透气性、可压密性和易流变性,以及深部矿井煤与瓦斯突出应力主导作用加强的特征,为了快速地消除煤层突出危险性,提出了水力化高效防突集成技术;以淮南矿区石门揭煤消突为例,介绍了该集成技术的技术原理、组成、工艺及装备,指出了其适用条件和效果评价体系和应用前景。     

武甲煤矿3号煤层区域综合防突措施研究

武甲煤矿为突出矿井,采用预抽煤层瓦斯技术作为3号煤层区域性的防突治理措施,并根据瓦斯地质条件提出了科学合理的钻孔布置方式。在进行防突效果检验时,分别对井巷揭煤工作面、回采工作面等区域选择钻屑瓦斯解吸指标、残余瓦斯含量作为检验指标,发现各区域K1值与W残值均小于临界值,表明防突效果良好,无突出危险性。     

沙曲矿北翼风井揭过燥层瓦斯含量及瓦斯压力测定技术

沙曲煤矿属于高瓦斯突出矿井.北翼风井所要揭过的主要煤层为3+4#和5#厚煤层,为了保证风井揭煤的安全施工,必须准确掌握两层煤的瓦斯含量和瓦斯压力.测定结果为:3+4#煤层相对瓦斯含量为11.56 m3/t,5#煤层为14.74 m3/t;3+4#煤层瓦斯压力为1.5 MPa,5#煤层为2.4 MPa.结果表明这两层煤为高瓦斯突出煤层,要保障安全揭煤必须采取瓦斯抽放和卸压措施,满足防突细则后方可实施揭煤工程.     

基于水力压裂增透的多煤层瓦斯隧道快速揭煤防突技术研究

为实现瓦斯隧道安全快速有效地揭煤,以正习高速公路天城坝隧道揭煤工程为背景,分析了水力压裂大范围增加煤层透气性原理与增透效果影响因素,基于水力压裂增透技术建立了多煤层瓦斯隧道揭煤防突技术体系,探讨了以超前探测、初探、精探、区域瓦斯防突及检验、工作面防突及检验、验证揭煤等为核心的揭煤防突流程,优化了瓦斯隧道水力压裂防突技术中压裂钻孔布置、压裂工艺、封孔工艺、破裂压力及用水量、抽采钻孔布置等关键工艺参数。C6—C8煤层原始瓦斯压力（1.62~4.12 MPa）、瓦斯放散初速度（18.2~34.0）、煤体坚固性系数（普遍小于0.5）和破坏类型（Ⅲ类）等指标综合表明C6—C8煤层具有突出危险性。对C6煤层进行水力压裂增透后,煤层平均单孔瓦斯抽采纯量0.009 m³/min,抽采浓度在60%以上,抽采30 d后煤层残余瓦斯含量和瓦斯压力分别降为2.91~5.29 m³/t和0.26~0.61 MPa,缩短揭煤时间2个月。研究结果表明,水力压裂技术能有效改善瓦斯隧道揭煤防突效果,为安全快速揭煤工作提供安全保障,对类似隧道揭煤施工具有借鉴意义。     

阜生煤矿巷道开拓石门揭煤时煤与瓦斯突出的防治

阜生煤矿是高瓦斯矿井,在巷道开拓石门揭煤时需要进行煤与瓦斯突出的防治,通过对工作面突出危险性进行预测,制定了相应的防突措施,经过揭煤工作面区域验证及防突效果检验,取得了成功。     

采场动压分布特征及高效瓦斯抽放技术研究

河南地区大部分煤矿所采煤层均属于三软煤层，煤层透气性差，瓦斯治理困难。现阶段河南区域煤与瓦斯突出矿井主要采用穿层钻孔及开采保护层作为区域防突措施，而低瓦斯矿井或临突矿井（低瓦斯矿井与煤与瓦斯突出矿井相邻）存在高瓦斯区时，仅仅用风排瓦斯很难达到治理效果，近些年煤矿发生瓦斯事故多数为低瓦斯矿井，所以低瓦斯矿井和临突矿井存在高瓦斯区域的工作面回采期间瓦斯治理尤为重要。根据采场“竖三带”和“横三区”理论，利用钻孔抽放效果考察法和工作突出预测指标法研究了采场围岩动压分布特征。在此基础上，通过优化动压区抽放钻孔设计，提高了瓦斯抽放效果。瓦斯抽放量提高了1.8倍，有效降低了工作面生产期间的风排瓦斯量，提高了生产效率，保证了矿井安全生产。     

CO_2气相压裂瓦斯综合治理技术在潞安矿区的应用

文章对气相压裂技术在潞安矿区的高瓦斯难抽采煤层快速掘进、高瓦斯难抽采回采工作面高效抽采、回采工作面坚硬顶板弱化及高瓦斯、突出煤层卸压消突快速揭煤中的试验情况进行了总结,试验结果显示:气相压裂瓦斯综合治理技术工艺简单、可靠易行、安全、综合成本较低,可大幅度提高瓦斯抽采率和抽采速度,降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力,在全国同类瓦斯地质条件的高瓦斯、突出矿井具有良好的推广前景。     

高瓦斯深井开采保护层安全快速精准揭煤技术研究与应用

针对深部煤层透气性低、瓦斯含量大、瓦斯压力大、突出危险性高,低透气性煤层石门揭煤防突使用常规预抽方法存在钻孔多、效果差和周期长,石门揭穿突出煤层的掘进速度和安全威胁严重制约矿井的采掘接替和安全生产的问题,平煤股份十二矿提出了开采保护层安全快速精准石门揭煤技术,研究开采无突出危险的极薄煤层作为保护层,实现多煤层开采的区域消突,布置揭煤巷快速揭煤,边探边掘、超前探测、边测边掘、卸压控制,快速达到安全控制距离,采用远距离爆破一次安全精准揭煤。经试验成功达到揭煤周期短安全快速揭煤的目的。此项技术的研究和应用,消除了石门揭煤过程中瓦斯突出的安全危险。不仅为平顶山矿区深部煤炭开采提供了技术支撑,而且也适用于国内外深部煤炭开采矿井。     

复杂地质条件下回采工作面防突技术

鹤煤六矿2122工作面瓦斯地质条件复杂,断层多,构造煤发育,瓦斯残余含量高,不易抽放.为保证工作面安全生产,利用松动爆破技术联合超前排放等综合防突技术,有效提高了瓦斯治理效果,解决了高瓦斯低透气性突出煤层回采工作面的防突和瓦斯超限问题,实现安全高效回采,保证了矿井安全生产.     

晋城矿区突出矿井防突设计研究

针对晋城矿区突出矿井特点,总结了突出矿井的防突设计原则;通过突出矿井设计实例,对区域防突措施进行了优选。结果表明,矿井采用预抽煤层瓦斯的区域防突措施较为合理;提出了区域综合防突措施、局部综合防突措施,提出了减少顺槽揭煤次数的措施;对晋城矿区有效防治煤与瓦斯突出,具有重要意义。     

高瓦斯矿井区域瓦斯分级治理方法及其在潞安矿区的应用研究

随着矿井煤炭开采不断向深部发展,煤层地应力不断增大、煤层瓦斯含量不断增加,矿井发生瓦斯灾害的危险程度显著增加,高瓦斯矿井区域瓦斯预测与治理已成为制约矿井安全高效生产的关键。由于受地质构造等影响,井田不同区域的瓦斯赋存情况差异较大,采用固定单一的瓦斯治理措施将严重影响矿井的采掘接替。以潞安矿区为工程背景,根据地质构造特征与瓦斯赋存情况将矿区划分为4个地质单元,探讨了各区域瓦斯分布规律及其随埋深的关系,提出了基于煤层瓦斯突出危险程度的区域瓦斯分级治理方法,针对不同煤层瓦斯含量和煤体坚固性系数等情况采取不同的瓦斯治理措施。研究表明,潞安矿区各地质单元内主采煤层瓦斯含量均随埋深的增加呈线性增长趋势,且呈东低西高分布;对矿区瓦斯含量W≥16 m³/t、8≤W<16 m³/t和W＜8 m³/t三种等级,结合煤层埋深和煤体坚固系数的影响,综合采用地面井预抽、井下定向长钻孔/顺层钻孔/底抽巷穿层钻孔预抽条带瓦斯、顺层立体交叉钻孔预抽工作面瓦斯的地面—井下联合抽采措施,为矿区的安全、高效采煤作业提供了技术保障。     

采空区下伏特厚易自燃煤层回采巷道矿压显现及支护优化研究

为解决采空区下伏特厚自燃煤层综放开采回采巷道矿压显现的问题,以河南能源新疆公司永宁煤化二采区2301工作面为工程背景,通过对巷道变形破坏、围岩松动圈发育、回采工作面支承压力分布等规律进行研究,在工程对比和理论分析计算的基础上提出的支护优化方案,为类似矿井矿压规律研究及围岩控制提供依据。     

缓倾斜突出煤层石门揭煤瓦斯灾害治理模式

白羊岭煤矿15#煤层为缓倾斜突出煤层,由于受断层影响,在掘进过程中频繁面临石门揭煤。预计揭煤地点有断层发育,且均处于采掘应力叠加带。为了确保井底车场副井绕道石门揭煤过程中安全揭穿缓倾斜突出危险性煤层,提出了施工探煤孔控制煤层层位、施工瓦斯超前排放孔、排放钻孔效果检验、安全揭煤的治理模式,并进行了现场实践。结果表明:该方法效果显著,施工安全,消除了石门揭煤中的动力现象,确保了安全揭煤,矿井建设速度得以提高。     

石门揭露冻结煤层瓦斯突出过程的数值模拟

针对新提出的石门揭煤注液冻结防突方法,根据煤与瓦斯突出与煤层力学性能、煤层冻结温度之间的关系,结合人工冻结工程实践,采用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,确定模型尺寸和边界条件,建立了石门揭露冻结煤层过程气固耦合数学模型。设定冻结温度下煤层的单轴抗压强度、弹性模量及瓦斯压力等相关参数,数值模拟了不同冻结温度下龙家山煤矿-400 m水平2#石门揭露6#煤层过程。数值模拟表明:当6#煤层温度降为-10～-20℃时,该石门揭煤工作面突出危险性将大为降低。综合冻结时间、能源消耗和防突效果,选定-10℃作为该石门揭露冻结煤层控制温度,可以提高突出矿井石门揭煤工程的经济效益。     

钻扩一体化技术在石门揭煤工作中的应用

突出矿井石门揭煤过程中最易引发煤与瓦斯突出事故,而目前石门揭煤工作中防治煤与瓦斯突出的主要措施是穿层钻孔预抽煤层瓦斯,但低透气性煤层中单一采取这一措施难以达到理想的消突效果。钻扩一体化水力扩孔技术,能有效增加煤层透气性和抽采钻孔有效影响半径,辅以严封孔、高负压抽采措施,快速实现抽采达标,保证揭煤安全。     

深部高瓦斯煤层大巷揭煤区域防突技术

针对顾北矿南翼轨道大巷揭煤问题进行了区域性防突技术与应用研究。首先由巷道掘进工作面向前方钻孔,探测工作面前方煤岩体赋存情况|其次通过监测瓦斯压力和瓦斯含量及煤体强度的方法对煤体的突出危险性进行了预测,确定了巷道工作面前方煤体为突出煤体|提出了地面与井下联合洗煤的区域防突技术,对顾北矿南翼轨道大巷进行了消突,并对区域消突效果进行了检验,最终顺利实施了大巷揭煤。研究结果表明,地面和井下联合洗煤区域防突技术,有效地防止了煤与瓦斯突出现象的发生,具有较高的社会效益和推广应用价值。     

隧道揭煤区域预测最小超前距研究及应用

当公路隧道在掘进过程中穿越煤系地层时,将会面临煤与瓦斯突出的风险。确保隧道安全生产,提前准确测定煤层突出参数是关键。隧道在大断面开挖应力扰动情况下,研究分析隧道揭煤区域预测最小超前距、确保隧道安全施工,具有重要的意义。以宝鼎2号隧道工程为例,采用理论分析和数值模拟的方式,对隧道开挖时应力分布规律进行研究分析,得出煤岩应力场分布特征,并推导出宝鼎2号隧道揭煤区域预测最小超前距为14 m。对宝鼎2号隧道ZK15+895 m煤层进行现场预测应用,测得煤层原始应力区瓦斯含量远大于煤层应力扰动区内瓦斯含量,说明在煤层原始应力区内测定的瓦斯参数指标更能真实、准确地反映本煤层突出危险性。     

综采面顺层钻孔瓦斯抽放消突技术研究

成庄矿为了消除煤层的突出危险性，安全有效地开采井下3号煤层4311综采面，采用顺层钻孔预抽该综采面回采区域煤层瓦斯。成庄矿4311综放面作为试验区进行了消突措施、消突效果技术研究，在该综采面预抽煤层瓦斯过程中以及抽放结束后，进行煤层残余瓦斯含量测定，并对该综采面煤层区域进行预抽煤层瓦斯抽采效果达标和消突效果达标评判。上述措施确保了该矿综采面4311的高产高效安全生产，取得了良好的经济效益。     

淮北煤田区域性防治煤与瓦斯突出对策

随着矿区开采深度的增加,煤与瓦斯突出的威胁越来越大,为了实现淮北矿区防突工作由"四位一体"的局部防突治理向以解放层开采和强化煤层瓦斯预抽的区域性治理转变,淮北矿区近年来开展了以上(下)保护层开采、顶(底)板穿层预抽、煤层长钻孔预抽、煤层压裂预抽等为代表的区域性防治煤与瓦斯突出的工程实践,实践证明区域性瓦斯治理是防治煤与瓦斯突出的根本措施,是突出矿井实行安全高效开采的根本保证.淮北矿区区域性防突的应用实例,对相似煤矿的防治煤与瓦斯突出工作有借鉴意义.