近距离煤层下行开采下煤层回采巷道布置

针对某矿残留煤柱下煤层开采所遇到的回采巷道合理布置问题,通过理论分析、数值模拟和现场应用等研究方法,分析了某矿近距离煤层下行开采残留煤柱的底板破坏范围及对下煤层回采巷道稳定性的影响。利用土力学的太沙基理论并结合某矿3~(-2)号煤层及底板岩体的力学性质计算了残留煤柱下底板破坏范围,又运用数值模拟研究了残留煤柱载荷作用下外错5 m布置回采巷道的应力场与塑性区分布情况,并且对某矿3~(-3)号煤33305工作面掘进巷道进行了验证分析,最终验证了回采巷道外错5 m布置的合理性。     

下向瓦斯抽采钻孔自动排水技术研究与应用

为解决下向钻孔由于孔内积水而造成瓦斯抽采效果差的问题,通过时控开关和电磁阀自动控制高压风,在封孔管上增设直达孔底的导风管,利用压风将瓦斯抽采钻孔内积水压入到排渣放水器内,从而能够达到定时清除孔底积水和杂质的目的。该技术应用于上良煤矿石门揭煤下向抽采钻孔,经考察表明下向瓦斯抽采钻孔自动排水技术能有效提高瓦斯抽采效果,该地质单元区域设定为每隔4 h进行一次压风排水效果最佳。     

基于FLUENT的瓦斯抽采半径规律研究

针对某矿15号煤层在正式开采前需要确定瓦斯抽采半径所遇到的问题,采用理论分析、数值模拟、现场实测等方法,全面地展现了矿井瓦斯抽采的成效,并应用FLUENT软件进行数值模拟,准确模拟出某矿15号煤层的瓦斯抽采半径,对经过现场实地测量测出的抽采半径和模拟出的结果进行对照和分析,验证了15号煤层瓦斯抽采半径为2.0 m的合理性。     

三软厚煤层错层位巷道布置相似模拟试验

针对裴沟煤矿31采区工作面回采时采出率低、巷道掘进与维护困难等问题,通过现场勘查、理论分析、相似模拟等研究手段,对比分析了错层位内错10 m巷道布置形式与原有巷道布置形式的优缺点。结果表明:错层位内错10 m巷道布置形式可提高工作面回采率9.9%,错层位巷道布置系统接续工作面回采巷道底板处应力远小于原有巷道布置系统的应力,巷道掘进与维护容易,最终肯定了错层位巷道布置系统在三软厚煤层的适用性。     

导向槽定向水力压裂煤层增透强化瓦斯抽采技术及应用

针对低透气性高瓦斯煤层预抽瓦斯困难问题,提出导向槽定向水力压裂煤层增透技术,通过理论推导计算煤层段扩孔后塑性区分布,分析穿层钻孔煤层段水压裂缝的起裂与扩展,揭示导向槽定向水力压裂煤层增透的力学机制,研发导向槽定向水力压裂煤层增透装备。在山西中兴煤矿进行现场应用,结果表明：利用水射流方法对穿层钻孔煤层段进行扩孔,使得煤中产生形似圆柱孔洞,穿层钻孔围岩塑性区半径与钻孔半径成正比,钻孔扩孔是增大塑性区范围的一种有效方法,裂隙扩展明显,瓦斯采出率提高。同时研发了一种导向槽定向水力压裂防突成套装备,主要部件有移动高压水力泵站、喷头、喷嘴、螺旋辅助排渣水射流高压钻杆、孔口防喷装置以及高压旋转接头,结合井下水力化作业远程监测和控制,现场监测结果表明,通过增透作业钻孔的方法,平均瓦斯浓度和瓦斯抽采混合量提高到常规孔的2.75倍和1.81倍,说明采取导向槽定向水力压裂措施的增透效果显著。     

碎软煤层条件下大孔径钻孔围岩损伤规律研究

利用Comsol Multiphysics软件构建了中兴煤矿井下3205工作面运输顺槽施工300 mm大直径钻孔的三维数值模型,根据中兴煤矿的实际条件对模型设置了相应的垂直地应力15 MPa,对钻孔周围煤体的损伤变化过程进行了数值模拟。结果表明:在垂直地应力达到15 MPa的条件下,钻孔周围煤体的弹性模量降低的影响范围在水平方向约为200~300 mm,垂直方向约为50~100 mm;钻孔周围煤体的损伤破坏区域增大为钻孔面积的5.434倍;钻孔周围煤体的损伤破坏区域内累计声发射数量达到了2753个;钻孔周围煤体的损伤破坏区域内的瓦斯渗透率明显增大,对比初始渗透率升高了7644倍。可见大直径钻孔对煤体的损伤效果明显,瓦斯渗透性增强,将能够有效提高瓦斯抽采效果。     

埋管抽采技术在工作面瓦斯治理中的应用

为了解决南阳煤业3208工作面瓦斯治理问题,通过对3#煤层瓦斯含量参数测定及数据计算,预测3208工作面瓦斯涌出量,分析瓦斯涌出构成来源,利用"U并U"的通风方式,在3208工作面第二回风巷敷设抽采系统支管,进行采空区内埋管抽采瓦斯,利用地面瓦斯抽采系统,达到有效治理工作面瓦斯的目的,保证了3208工作面的安全生产。     

基于水射流割缝煤层区域动态指标研究

基于水射流割缝煤层增透技术,分析了割缝后煤体应力分布状态,计算了割缝钻孔径向应力和切向应力。在理论分析水射流割缝钻孔影响半径的基础上,确定基于水射流割缝钻孔布置的技术工艺。根据现场实测数据,统计分析了动态指标,对水射流割缝后煤层瓦斯抽采增透效果进行了验证。中兴矿现场试验表明:与常规钻孔相比,采用水射流割缝钻孔瓦斯抽采浓度提高3.6倍、流量提高2.7倍、纯流量提高9.7倍;上覆三采西翼回风巷平均风排瓦斯涌出量最大减少0.68 m^3/min,降低26.98%;水射流割缝钻孔段瓦斯含量降低0.48 m^3/t;抽采半径为3.0 m时,水射流割缝钻孔段抽采时间41 d,相比常规钻孔抽采时间缩短43 d。     

水力冲孔技术在低透气性突出煤层瓦斯抽采中的应用

为了研究水力冲孔技术对余吾矿主采煤层的卸压增透作用,采用理论分析、室内电镜测试和现场工业性验证相结合的方法,结果表明:水力冲孔技术通过宏观裂隙和微观孔隙两个层面实现煤体的卸压增透;现场冲孔钻孔瓦斯流量衰减系数为0. 003,仅为普通钻孔的1/7;实施水力冲孔措施区域内,瓦斯抽采浓度明显优于普通钻孔区域内。水力冲孔技术可以有效强化煤层卸压增透效果,提高瓦斯抽采效率,保障工作面的安全生产。