保护层上风巷穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯的试验研究

谢桥矿1242(1)工作面在回采过程中,通过采用地面钻井、底板抽采巷、上风巷穿层孔抽采被保护层卸压瓦斯,以及顶板走向钻孔和采空区埋管综合治理瓦斯技术,取得了较好的效果,尤其是在地面钻孔失效范围采用保护层工作面上风巷穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯,是矿井在特殊条件下瓦斯抽采方式上的一个新的尝试。     

近距离保护层采场瓦斯抽采技术

为了解决淮南矿业集团新庄孜煤矿62114保护层采场瓦斯问题,提出了Y型通风条件下近距离保护层采场瓦斯抽采新思路。在62114保护层采场实施了煤层底板运输巷上行网格式穿层钻孔抽采下被保护层卸压瓦斯技术;同时在62114保护层工作面回风巷(沿空留巷)实施了上行穿层钻孔抽采采空区顶板岩层间瓦斯,下行穿层钻孔抽采采空区底板岩层间瓦斯;并且对62114保护层工作面采空区瓦斯进行埋管预抽,配合高抽巷对采空区瓦斯进行抽采。现场应用表明:Y型通风条件下近距离保护层采场瓦斯抽采成功解决了62114保护层采场瓦斯问题,实现了煤与瓦斯共采。     

采煤面回风巷上穿层钻孔抽采被保护层瓦斯初探

通过对采煤工作面回风巷上穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯试验,探讨了采煤工作面回风巷上穿层钻孔布置原则,分析了影响回风巷穿层钻孔抽放被保护层卸压瓦斯效果的原因。     

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。     

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。     

上保护层开采卸压瓦斯治理技术研究

以青东煤矿首采726工作面作为上保护层,探讨了上保护层瓦斯来源:本煤层瓦斯、回采阶段下邻近层8号煤层涌出的瓦斯.分源预测法计算表明,8号煤层涌出的瓦斯为726工作面的主要瓦斯涌出源,由于保护层开采结合卸压瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的主要技术手段,提出了本煤层回采期间顶板巷条带网格穿层钻孔抽采、顶板巷分段封闭抽采、回风巷下向穿层钻孔抽采、顺层钻孔抽采、采空区埋管抽采等瓦斯治理方案.采取上述瓦斯综合治理措施后,平均瓦斯抽采流量15.96 m3/min,工作面瓦斯抽采量达到729.44万m3,瓦斯抽采率达到75％以上,杜绝了工作面上隅角瓦斯超限.     

软岩保护层开采底抽巷穿层卸压抽采瓦斯技术研究

为了解决目前平煤十三矿瓦斯抽采效果不佳的难题，结合煤矿的现场实际条件，提出了软岩保护层开采底抽巷穿层卸压抽采瓦斯技术，选择13100软岩保护层工作面作为首采面，然后在保护层工作面实施底抽巷穿层钻孔，并对底抽巷卸压区、未卸压区的单孔瓦斯浓度、瓦斯纯量进行测量。研究结果表明:通过连续2个月的观测，13100软岩保护层工作面底抽巷卸压区单孔平均瓦斯浓度在40%以上，较未卸压区至少提高了160%，同时单孔抽采纯量是未卸压区抽采纯量的32倍。     

沙区矿保护层卸压瓦斯抽采技术研究

为防治沙区矿近距离煤层群瓦斯,研究了保护层卸压瓦斯运移规律,根据卸压瓦斯赋存特点,设计了保护层卸压瓦斯综合抽采技术:通过保护层本煤层钻孔抽采本煤层卸压瓦斯;通过顶板高位钻场钻孔抽采顶板裂隙富集瓦斯;通过沿空留巷墙体埋管抽采下煤层群卸压瓦斯。监测结果表明:被保护层煤层经卸压开采后,瓦斯抽采效果明显改善;保护层回风巷瓦斯浓度由0.58%降低至0.40%;经有效管理,沿空留巷埋管瓦斯抽采效果得到好转;保护层工作面瓦斯抽采纯量稳步提高,平均瓦斯抽采量为19.44 m~3/min,瓦斯抽采效果良好。     

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。     

深部地区保护层开采期间卸压瓦斯抽采技术探索与实践

随着峰峰矿区的生产地区逐步向深部延伸,深部地区煤层具有瓦斯压力高、含量大等特点,采取工作面单侧的卸压瓦斯抽采技术已经不能解决深部地区的瓦斯治理问题。此次研究主要是采用在保护层工作面两巷施工网格式走向穿层长钻孔抽采卸压瓦斯的技术,解决保护层开采期间工作面瓦斯超限问题,同时也通过对卸压瓦斯的抽采,解决被保护层的煤与瓦斯突出问题,最大限度地降低被保护层的吨煤瓦斯含量,保证被保护层开采期间的安全。     

中远距离上保护层开采被保护层卸压时空效应及应用研究

针对祁东煤矿煤层群中远距离上保护层开采时,被保护层施工穿层钻孔发生严重的钻孔突出等问题,研究了上保护层开采被保护层卸压瓦斯流动滞后的时空规律,用于被保护层卸压瓦斯抽采。研究表明:被保护的9煤层底板穿层钻孔滞后上覆71煤层工作面平面位置20~25 m施工钻孔进行卸压抽采,解决了被保护层超前预抽及卸压抽采存在的钻孔突出、煤孔段塌孔,以及卸压抽采封孔段漏气等问题,提高了抽采效果。     

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。     

近距离上保护层开采工作面瓦斯涌出及瓦斯抽采参数优化

为确保近距离上保护层工作面的开采安全,同时有效抽采下被保护层的卸压瓦斯消除其突出危险性,开展了近距离上保护层开采工作面的瓦斯涌出规律研究,在此基础上对被保护层的卸压瓦斯抽采参数进行了优化。研究结果表明：下被保护层12煤层位于上保护层开采后形成的底臌断裂带内,层间裂隙发育充分,保护层工作面瓦斯涌出量大多来自被保护层的卸压瓦斯;在采用底板岩巷上向网格式穿层钻孔对被保护层进行卸压瓦斯抽采时,被保护层卸压瓦斯流向保护层工作面还是穿层钻孔由瓦斯在裂隙中流动形成的沿程阻力决定;被保护层12煤层穿层钻孔间距确定为1倍层间距大小,即穿层钻孔间距为16 m。工程应用表明,该设计参数能够满足保护层安全开采及被保护层消除突出危险性的要求。     

远距离下保护层底板穿层钻孔卸压瓦斯抽采研究

以桑树坪煤矿远距离下保护层11~#煤层开采保护主采3#煤层为研究对象,利用底板巷布置上向穿层网格式钻孔抽采被保护层卸压瓦斯,研究得出将3314底板瓦斯抽放巷布置在3#煤层底部法距15 m处较为合理。实际抽采数据表明,在远距离下保护层开采期间,采动影响能够有效卸压,提高被保护层的透气性,底抽巷预抽区域瓦斯预抽率约为65.6%。从卸压瓦斯抽采效果分析,11#煤层回采后保护层工作面前方10 m至保护层工作面后方60 m范围内对应的上覆3#煤层区域为最佳卸压瓦斯抽采区域。     

顾桥煤矿保护层工作面瓦斯立体抽采技术研究

根据顾桥煤矿1116(1)工作面下保护层开采技术条件,分析了保护层开采过程中临近煤岩体的变形规律和卸压瓦斯的运移规律,提出本煤层回采期间采用地面钻井、底抽巷、顶板走向钻孔等立体抽采卸压瓦斯方案,1116(1)工作面保护层开采期间立体抽采,瓦斯抽采量38.08m3/min,抽采纯量达5.7514×106m3,工作面瓦斯抽采率78.4%,最高月产达0.357Mt,上隅角瓦斯浓度始终保持在0.6%以下,实现煤与瓦斯安全高效共采。     

远距离上保护层开采瓦斯治理创新技术

根据祁东煤矿试验区域煤层群赋存及突出危险性,试验研究了保护层工作面倾斜上方专用煤巷结合高位钻孔抽采采空区瓦斯、并运用被保护层卸压及其瓦斯运移至保护层采空区的时空效应,即滞后保护层工作面20～25m施工底板穿层钻孔安全高效抽采被保护层卸压瓦斯创新技术,上述研究成果对类似条件的瓦斯抽采具有重要借鉴作用。     

近距离下保护层工作面穿层钻孔抽采效果分析

针对近距离下保护层工作面瓦斯抽采穿层钻孔参数优化问题,采用相似材料模拟、钻孔抽采瓦斯数据分析、示踪气体测试等方法,研究了近距离岩石保护层工作面顶板裂隙及瓦斯运移规律,研究结果可以为近距离下保护层工作面瓦斯抽采穿层钻孔参数设计提供依据。     

煤矿上保护层下向穿层钻孔抽采瓦斯技术研究

改进钻孔成孔与封孔工艺,可以提高被保护层卸压瓦斯抽采效果。下峪口煤矿试验区2~#煤层与被保护3~#煤层间距较小,通过上保护层2~#煤层沿空留巷下向穿层钻孔抽采3~#煤层卸压瓦斯,提高了被保护层3~#煤层的透气性,进一步扩大瓦斯抽采的保护范围。总结形成了沿空留巷下向穿层钻孔封孔工艺及抽采钻孔优化布置等技术,为矿井保护层开采提供了技术支撑。     

上保护层开采及卸压瓦斯抽采的消突效果研究

为分析上保护层开采及卸压瓦斯抽采对煤层消突的作用,采用理论计算、数值模拟及现场实测相结合的方法,研究上保护层开采底板破坏深度及卸压范围,优化卸压瓦斯抽采参数。研究表明:当煤层采高为1.4 m时,上保护层开采后煤层卸压深度为13.8~17.9 m,走向卸压角为59°,倾向卸压角为74°;对被保护层使用底抽巷网格式上向钻孔抽采,穿层钻孔终孔间距为15 m,终孔位置距2#煤层顶板约0.5 m,钻孔直径不小于100 mm;卸压瓦斯的抽采浓度达42.5%,被保护层保护范围内的瓦斯压力降为0.55 MPa,残余瓦斯含量降为5.214 m3/t,消除了突出危险性。     

被保护层综采工作面安全回采瓦斯治理技术

为保障被保护层1781(3)工作面的安全回采,基于保护层开采理论,借助于3DEC有限差分软件模拟下保护层工作面回采对被保护层的影响,得出:基于卸压区域整体呈明显的对称形态,卸压高度范围超过被保护层的顶板区域,倾向卸压角范围为102.28°~112.6°,走向卸压角范围为99.31°~100.09°;同时,为获取保护层沿走向的合理超前距,针对被保护层1761(3)工作面瓦斯动力参数进行现场实测,得到:被保护层的始采线与停采线应以保护层始采线和停采线内退一定距离,被保护层充分卸压点位于保护层工作面后方20~120 m范围。基于上述的结论,确立布置底板穿层钻孔对1781(3)工作面进行瓦斯抽采,并对保护区域进行抽采效果验证,瓦斯抽采率达到62.9%。