兰花宝欣煤业高位钻孔抽放采空区瓦斯技术研究

兰花宝欣煤业工作面存在回风巷、上隅角瓦斯浓度超限的问题,以3207工作面为例,理论分析采空区覆岩裂隙发育特征,选择高位钻孔抽放工艺预防瓦斯超限,确定钻孔布置的合理垂直层位范围为距顶板20～40 m,水平布置位置为距巷道轴线15～40 m.高位钻孔投入使用后,抽放瓦斯浓度和总纯量均值为5.43%、2.83 m³/min,杜绝了回风巷及上隅角瓦斯浓度超限问题,保障了工作面的安全生产。     

高位巷周期垮落分期排抽采空区瓦斯技术

针对塔山煤矿大采高综放工艺采空区瓦斯涌出量占工作面总涌出量82%,工作面上隅角、支架缝隙瓦斯超限频繁等问题,以回采期间采空区瓦斯赋存量变化规律为基础,在采空区垮落带布置高位巷,利用周期垮落实现"一巷两用"的采空区瓦斯治理技术。经试验考察,高位巷布置在开采层上部垮落带2#煤层中,回采工作面开采初期,高位巷作为专用瓦斯巷引排采空区瓦斯,将工作面通风方式由"U"型改造为"U+I"型,高位巷瓦斯排放量逐步增长至30 m~3/min,回风巷风排瓦斯量由初始平均值23 m~3/min降至5 m~3/min以下;开采中后期,高位巷被密闭作为大管径抽采巷负压抽排采空区瓦斯,抽排量提升至40 m~3/min,较引排作用提高33%。工作面回采期间,上隅角瓦斯浓度均持续控制在0.6%以下,有效防治采空区瓦斯涌入回采面。     

沿空留巷Y型通风瓦斯治理效果分析

在瓦斯突出矿井中,沿空留巷Y型通风比U+L、U型通风方式更能解决巷道工程量大、掘进头多、掘进速度慢、采掘接替和矿井风量紧张的问题。介绍新元矿3107工作面沿空留巷Y型通风瓦斯治理方案,重点研究了不同主辅巷配风比条件下上隅角风流流线及扰动作用。通过实施沿空留巷Y型通风系统主辅巷合理配风,降低了工作面瓦斯浓度和配风量,工作面回采期间没有发生瓦斯超限,回风顺槽瓦斯浓度不超过0.4%,沿空留巷浇筑墙体处瓦斯浓度不超过0.56%,工作面总瓦斯涌出量由40.02 m3/min减为21.91 m3/min,工作面配风量由3 000 m3/min降至2 500 m3/min,Y型通风系统瓦斯涌出量明显减小,取得了较好的经济效益和安全生产效果,瓦斯治理取得了明显的效果。     

保护层开采卸压瓦斯抽采技术研究

为防止被保护层中瓦斯大量涌向保护层工作面,造成其工作面上隅角和回风巷瓦斯超限,基于采空区上覆岩层"三带"中瓦斯运移规律,利用高位钻孔抽放被保护层卸压瓦斯。通过在羊东矿8458工作面应用实践,采用理论计算与数值模拟确定裂隙发育带的高度,并对高位钻孔参数进行优化设计,结果表明:该工作面单孔纯瓦斯抽采量由0.5m3/min提高到0.8m3/min,回风巷瓦斯浓度由0.9%降低到0.4%,上隅角瓦斯浓度由1.2%降低到0.6%,提高了瓦斯抽放率,保证了工作面安全回采。     

薄煤层工作面上隅角瓦斯治理实践

针对寺河煤矿二号井94311工作面回采过程中出现上隅角瓦斯浓度频繁超限的问题,采取相应措施对工作面通风系统进行了优化,并结合高位顶板钻孔对临近层采空区瓦斯进行抽采,将原有的"一进两回"通风方式调整为"两进一回"通风方式,调整后,工作面进风量由1120m3/min增大至2040m3/min,回风量平均值由960m3/min增大至1920m3/min,工作面上隅角瓦斯浓度得到了较好控制,监测期间无上隅角瓦斯浓度超限现象发生。     

瓦斯尾巷在低透气性厚煤层放顶煤开采中的应用

在低透气性厚煤层进行全层放顶煤开采时,为了解决工作面风速超限或工作面回风隅角、回风巷瓦斯超限等问题,鹤壁中泰矿业公司进行了全层放顶煤工作面内错式瓦斯尾巷治理瓦斯试验研究并推广运用,研究结果发现:采用瓦斯尾巷后工作面平均节省风量520 m3/min,提升了矿井通风能力;炮放面平均月推进度为27.3～41.6 m,综放面平均月推进度为34.3～57.5 m,有效消除了采空区残煤氧化自燃的安全隐患.     

薄煤层工作面通风系统优化

针对寺河二号井94311薄煤层工作面回采过程中出现上隅角瓦斯浓度频繁超限的问题,采取相应措施对工作面通风系统进行了优化,将原有的"一进两回"通风方式调整为"两进一回"通风方式,调整后,工作面进风量由1 120 m~3/min增大至2 040 m~3/min,回风量平均值由960 m3/min增大至1 920 m~3/min,工作面上隅角瓦斯浓度得到了较好控制,监测期间无上隅角瓦斯浓度超限现象发生。     

综放工作面瓦斯分源综合治理技术

为了解决高瓦斯特厚煤层综放工作面瓦斯超限问题,分析了工作面瓦斯源的构成,根据分源治理理论,提出了本煤层采用顺层平行孔与扇形钻孔相结合的方法抽采瓦斯,沿煤层顶板与回风巷水平内错掘进瓦斯专用抽放巷,上隅角采用埋管抽采及均压通风技术等一系列措施。现场应用表明,工作面上隅角瓦斯浓度由0.68%降低至0.2%以下,回风巷口瓦斯浓度由0.7%降低至0.4%,风排瓦斯量由20 m~3/min降低至5 m~3/min以下。由此证明了此套瓦斯综合治理技术体系在高瓦斯特厚煤层综采放顶煤工作面瓦斯治理中是切实可行的,可在类似条件下的工作面应用。     

穿层钻孔结合顶板走向钻孔瓦斯抽放方法的研究

矿井开采由浅层向深层开采,随着煤层开采深度的加深,煤层瓦斯涌出量随之加大,一般机械通风无法解决工作面瓦斯超限问题。通过下层回风巷穿层钻孔结合轨顺钻场顶板走向钻孔抽放瓦斯来解决14-3煤层工作面及回风巷瓦斯超限问题,保证井下工作面人员的安全及回采工作的顺利进行。     

煤层群开采工作面多源瓦斯抽采应用研究

针对兴源矿业有限公司伍家冲煤矿2261工作面上隅角和回风巷瓦斯浓度频繁超限问题,通过施工钻孔进行裂隙带瓦斯抽采,结果表明:抽采钻孔平均单孔瓦斯抽采纯量为0.64 m~3/min,有效降低了工作面瓦斯涌出量,消除了工作面瓦斯浓度超限的问题,减小了工作面风排瓦斯压力,保证了正常的回采进度和安全生产。     

高突矿井初采阶段瓦斯治理技术研究

高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井中的大采高综采工作面回采期间容易在垮落带和裂隙带积聚瓦斯,由于初采期间顶板的不规则垮落,容易造成工作面及其回风巷瓦斯超限事故。以东井区五盘区5303工作面为例,根据大采高综采工作面的"三带"形成规律,采取地面L型钻井,定向钻机施工多层位高位钻孔,MK钻机向工作面施工多层位钻孔和强化抽采中位钻孔等措施。结果表明:初采期间平均抽采量为13.54 m3/min,风排瓦斯量由13 m3/min上升至最高29.98 m3/min,降低了采空区积聚瓦斯带来的危害,论证了多层位钻孔瓦斯抽放技术的有效性,可为类似煤矿提供借鉴。     

余吾煤业地面钻井抽采采空区瓦斯的技术实践

针对余吾煤矿N2105工作面瓦斯涌出量大、瓦斯超限难以治理的问题,进行了地面钻井抽采采空区瓦斯的工程试验。地面钻井共抽采瓦斯27 d,累计抽采纯瓦斯19.04×104 m3,抽采期间工作面瓦斯涌出量降低约10 m3/min,且工作面瓦斯预警次数几乎为零,工作面瓦斯治理效果明显。运用FLAC3D软件研究了采动作用下套管的受力特性,结果表明钻井布置在靠近回风巷比布置在采场中部的受力要大。     

低位高抽巷瓦斯抽排设计与施工

基于高瓦斯工作面底板预抽巷工程量大、投资成本高、工作面衔接紧张等问题,以阳煤集团寺家庄矿15118工作面回风巷瓦斯治理为例,介绍了低位高抽巷的层位布置及巷内钻孔设计与抽排施工工艺。通过抽排效果对比分析,得出可在与工作面回风巷水平距离3～5 m、巷道层间距5～7 m位置随层施工低位高抽巷,巷内采用普通钻孔与造穴孔相结合的钻孔工艺,瓦斯抽放效果显著。单孔抽排量1 372.66 m~3/d,与同等条件下底抽巷相比,瓦斯抽采浓度由58%提高至67%;造穴钻孔单孔抽采浓度为61.5%,相对常规钻孔组提高了8.6%。低位高抽巷瓦斯抽排设计与施工优化了瓦斯抽排巷布局,有效解决了工作面回采期间回风流及上隅角瓦斯浓度超限问题。     

沿空留巷Y型通风瓦斯治理效果分析

由于高瓦斯矿井中,无煤柱沿空留巷Y型通风比传统的U＋L、U型通风方式更有利于解决工作面瓦斯超限、缓解生产衔接紧张等问题,基于此,介绍了屯兰矿沿空留巷Y型通风技术在18205采煤工作面的应用效果,结果表明采用沿空留巷Y型通风技术后,工作面通风能力和安全生产可靠程度大幅提升。同时,通过实施底板瓦斯抽采,消除了18205工作面底板瓦斯涌出的现象,工作面风排瓦斯涌出量下降3~4 m3/min,较未实施底板瓦斯抽采前下降了15%~20%,工作面瓦斯抽采率由60%提高到70%以上,工作面底板及回风瓦斯体积分数均稳定在0.5%以下,瓦斯治理效果良好。     

常村矿S3-9工作面高位抽采钻孔技术研究与应用

以潞安环能股份公司常村煤矿S3-9综放工作面为研究对象,针对高瓦斯工作面高强度开采条件下瓦斯经常超限的问题,采用理论分析和现场观测的方法确定裂隙带高度和高位抽采钻孔设计参数,并进行现场效果检测,结果表明:该工作面采空区冒落带高度为21.3 m,裂隙带范围为21.3~41.2 m;确定回风巷高位钻孔终孔位置为:水平方向距回风巷里帮30.8~38.1 m,垂直方向距煤层顶板19.8~39.6 m;可提高回风巷高位钻孔的抽采负压,并适当扩大钻孔直径,以增加钻孔抽采瓦斯量。     

工作面分段高位钻孔瓦斯抽采技术应用

为解决工作面回风隅角及回风巷瓦斯超限问题,结合矿井现有技术装备以及煤层赋存不稳定的因素,优选采用分段施工高位钻孔的方法进行采空区和邻近层的瓦斯抽采。高位钻孔的最佳布置层位为裂隙带的中上部。高位钻孔抽采瓦斯浓度高达60%以上、抽采纯量达到1. 5 m3/min以上、且能保证抽采的可持续性。     

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。     

高瓦斯综放工作面高抽巷合理层位的确定

为解决下沟煤矿ZF301工作面所在的高瓦斯区域采空区瓦斯涌出量大,工作面风流及上隅角瓦斯经常超限的问题,基于采动覆岩破坏形成的"O"形圈理论,提出在其顶板布置高抽巷的治理方法。通过理论计算得到顶板岩层断裂高度为47.03~58.23 m,利用Fluent软件数值模拟高抽巷在45、55、65 m三个不同垂距的抽采效果,得到55 m层位的高抽巷抽采瓦斯体积分数最大,上隅角瓦斯体积分数最小,且在1%以下。现场将高抽巷布置在50 m层位,正常回采期间平均瓦斯抽采纯量为31.58 m~3/min,占工作面绝对瓦斯涌出量的比例达到了69.74%,使风排瓦斯量下降到4.79 m3/min,上隅角瓦斯从未超限,达到了工作面瓦斯防治的目的。     

基于工作面顶板巷“一巷两用”的试验及应用

在煤巷掘进过程中为防治煤与瓦斯突出,以及防止工作面回采期间瓦斯超限,采用顶板巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯;在工作面回采期间将顶板巷作为高抽巷抽采瓦斯。在恩洪煤矿122908工作面的试验及应用结果表明:顶板巷穿层钻孔可有效消除煤巷掘进工作面突出危险性,瓦斯含量基本控制在8 m3/t以下;掘进进度由平均不足30 m/月提高到平均48 m/月,月进度提高60%;工作面回采期间高抽巷瓦斯抽采浓度为10%~17%,抽采纯量为2.32~3.56 m3/min,上隅角瓦斯浓度在1%以下。通过优化设计,实现了顶板巷"一巷两用"的目的。     

基于工作面顶板巷“一巷两用冶的试验及应用

在煤巷掘进过程中为防治煤与瓦斯突出,以及防止工作面回采期间瓦斯超限,采用顶板巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯;在工作面回采期间顶板巷作为高抽巷抽采瓦斯。在恩洪煤矿122908工作面的试验及应用结果表明:顶板巷穿层钻孔可有效消除煤巷掘进工作面突出危险性,瓦斯含量基本控制在8m3/t以下;掘进进度由平均不足30 m/月提高到平均48 m/月,月进度提高60%;工作面回采期间高抽巷瓦斯抽采浓度为10%~17%,抽采纯量为2.32~3.56 m3/min,上隅角瓦斯浓度在1%以下。通过优化设计,实现了顶板巷"一巷两用"的目的。