坚硬顶板巷道水力压裂切顶卸压一体化控制技术

鉴于工作面坚硬顶板导致端头悬顶面积大影响回采安全以及邻近工作面巷道矿压显现的问题,马兰矿进行了高效水力压裂切顶卸压技术的研究,分析了坚硬顶板水力压裂切顶卸压控制思路、工艺原理及钻孔布置方式对压裂效果的影响,提出了采用"低位致裂+高位弱化"水力压裂卸压技术,实现坚硬顶板的高效预裂,有效解决了坚硬顶板工作面端头悬顶及邻近工作面巷道强采动应力引起的巷道片帮、底鼓问题。     

坚硬顶板定向水压致裂主控技术研究

为解决坚硬工作面顶板垮落难、初次来压步距过大等难题,以陕西某煤矿2102工作面为工程背景,分析了坚硬顶板悬顶的危害及定向水压致裂切顶控制机理,提出了坚硬顶板定向水力压裂切顶主控切顶技术,并开展现场实践。确定压裂钻孔水平间距为5 m,垂直间距3 m,孔内压裂点间距9 m,压裂层位为厚层中粒砂岩坚硬顶板。结果表明,2102工作面坚硬顶板水压致裂后,内部裂隙发育,初次来压步距减小为15.6 m,初次来压动载影响程度减弱,未发生大面积强矿压、煤壁片帮等现象。工作面端头顶底板最大移近量为681 mm,两帮最大移近量为485 mm,保证了安全生产。     

厚层坚硬顶板定向水力压裂强制放顶技术研究*

针对厚层坚硬顶板工作面初采期间顶板大面积悬空,初次来压步距大,矿压显现强烈,易诱发冲击地压等动力灾害的问题,依据定向水力压裂技术原理,研发了定向水力压裂成套装备,制定了顶板定向压裂施工工艺;结合西部矿区厚层坚硬顶板条件,分析注水压力、压裂层位、钻孔间距等关键参数,开展了3104工作面初采期间定向水力压裂工程实践,并通过实测顶板垮落情况和分析支架阻力,检测了实施效果。结果表明,直接顶初次垮落步距约11 m,初次来压步距平均值为31.8 m,与未处理顶板相比,初次来压步距减少了62.6%,初次来压时,矿压显现较类似工作面大幅减弱,避免了厚层坚硬顶板的大面积悬空,保证了工作面安全回采。     

正利煤业14-1-201工作面坚硬顶板水力压裂技术的应用

正利煤业14-1-201工作面是为坚硬顶板厚煤层综放面,容易大面积悬顶,一次性垮落后形成风暴对人员及设备造成威胁,同时,初次压距过长,造成顶煤丢失。在矿井采用岩煤预裂具致裂被停用的情况下,采用高压水致裂措施,提高现场人员的工作环境,提高矿井的安全利益,同时实现顶煤提前垮落回收,提高矿井经济效益。针对正利煤业14-1-201工作面副巷坚硬顶板难跨问题,通过对比分析卸压方法,选择了水力压裂法进行切顶卸压。进行了钻孔参数设计、分段水力压裂设计,并在方案实施后进效果评价。结果表明：水力压裂切顶卸压方案实施后,巷道围岩变形量减小,悬顶长度缩短至合理范围,卸压效果良好。     

工作面上方厚坚硬顶板水力弱化技术实践

为使韩家湾煤矿213108工作面在初采初放过程中上部坚硬基本顶及时垮落,杜绝采空区大面积悬顶,降低来压强度,确保工作面初采初放安全回采。通过分析水力压裂技术原理及施工工艺,对水力卸压钻孔进行设计,采用高、中、低位3种钻孔的联合布置形式,保证弱化效果和顶板垮落时间。在厚坚硬顶板水力弱化后对巷道的围岩变形量和端头悬顶长度进行了监测分析。结果表明,水力弱化顶板后,213108工作面回采期间围岩变形量较小,巷道端头悬顶长度在合理范围内,未出现大面积悬顶现象。     

定向水力压裂技术弱化坚硬顶板效果分析

凤凰山矿XV5302综采工作面直接顶为K2石灰岩,其厚度达8 m,属于坚硬难垮顶板。为了保障工作面初采期间,采空区顶板能够呈现分层分次垮落,避免顶板大面积垮落对工作面设备造成损坏及对人员造成伤害。在切眼安装设备前,在切眼内回采帮向推进方向进行顶板打钻,采用定向水力压裂技术对工作面坚硬难垮顶板进行定向压裂,来削弱顶板强度和整体稳定性。并在初采期间,在工作面内安装矿压监测仪器来监测顶板的压力状况,通过监测的顶板压力曲线分析定向水力压裂技术的应用效果。     

坚硬顶板切顶卸压垮落规律研究

为了解决坚硬顶板垮落步距大而易引起大面积来压等问题,以邱集煤矿1102工作面为研究对象,开展切顶卸压对坚硬顶板垮落规律的研究。基于悬臂梁理论推导了切顶卸压后坚硬顶板垮落步距的计算公式,理论计算了邱集煤矿1102工作面坚硬顶板各岩层荷载和切顶卸压前后各岩层的垮落步距,对比分析了切顶卸压前后顶板的垮落特征,并利用现场实测数据验证了理论分析的准确性。结果表明:切顶卸压后,直接顶的垮落步距从26.66m减小到9.13m,减小了65.8%;基本顶的初次垮落步距从45.41m减小到25.64m,减小了43.5%;周期垮落步距从18.54m减小到12.82m,减小了39.9%。切顶卸压减小了直接顶和基本顶的垮落步距,实现了对坚硬顶板垮落步距的有效控制,保证工作面安全开采,对类似的地质条件下煤层开采和矿压控制具有借鉴意义。     

综放工作面顶板水力压裂卸压技术应用

针对煤矿回采工作面煤层开采后大面积坚硬顶板悬露在采空区内,致使回采工作面顶板垮落步距较大、来压剧烈、易引起支架压死等一系列安全问题,以雅店煤矿1403综放工作面为研究背景,通过对水力压裂技术与工艺流程进行分析,研究了水力压裂卸压技术的可行性,同时对水力压裂钻孔参数进行设计并开展现场水力压裂卸压试验,最后对压裂效果进行了...     

孤岛工作面水力压裂初次放顶技术研究

针对高瓦斯矿井坚硬顶板条件下工作面初采面临的悬顶面积大、难以垮落及易积聚瓦斯等问题,以杜儿坪煤矿68307工作面为工程背景,提出了采用水力压裂卸压技术方案,对顶板进行人为预裂卸压管理。现场实践表明,水力压裂卸压可以改变顶板岩层结构,降低顶板岩层的极限荷载;相较于相邻68306工作面采取强制放顶措施后的初采垮落步距,采用水力压裂卸压可使顶板初次垮落步距缩短12 m,实现了初采期间的安全生产,取得了预期效果。     

富家凹煤业坚硬顶板巷道水力压裂技术研究

富家凹煤矿11^#煤层回采巷道受相邻工作面采动影响严重，巷道易出现变形，影响矿井安全生产。为确保富家凹煤矿11207工作面的安全顺利回采和相邻工作面11205工作面巷道的顺利掘进，采用水力压裂技术在11207回风巷道进行顶板切顶卸压，弱化11207回风巷道顶板坚硬岩层，缩短悬顶距离，优化相邻工作面应力分布，降低对相邻巷道的影响。通过现场调研及钻孔窥视仪观测，发现11207回风巷道顶板存在多段完整岩层与复合顶板，故设计采用后退式分段压裂弱化顶板中完整岩层，并确定了具体的钻孔及压裂参数。基于该工作面垮落情况、钻孔窥视情况及相邻工作面巷道成型情况，综合分析11207工作面水力压裂效果。结果表明：采用水力压裂区段回采工作面垮落步距控制在8 m左右，钻孔裂隙发育明显，相邻巷道未受明显影响，实现了对坚硬顶板的控制。     

海拉尔地区三个地层压力的预测与计算

根据已钻井的测井资料,对海拉尔油田的几个主要区块进行了地层孔隙压力、地层破裂压力和井壁坍塌压力的分析和计算,并建立了不同区块的单井压力的变化及本区块压力随深度变化的剖面图。分析研究发现,使用声波时差方法预测地层压力可以取得准确的预测值:破裂压力计算应用了伊顿模式、史蒂芬模式、黄荣樽模式和测井资料法,然后对各种方法进行对比分析发现黄荣樽法破裂压力预测数据准确;而坍塌压力则可以通过莫尔-库仑准则得到满足工程需要的精度。最后综合考虑确定出各个区块的合理安全泥浆密度窗口。     

天然气水合物岩心保压转移与测试系统研发现状分析

通过钻探取心获取原位天然气水合物储层岩心,并进行保压转移与测试,获取岩心物理、化学及力学性质等方面的参数,是开展海域天然气水合物勘查工作的关键技术方法之一。本文对国内外天然气水合物岩心保压转移系统的相关资料进行了汇总,从工作原理、结构特点和试验应用等方面进行了全面总结,系统梳理了天然气水合物保压转移与测试系统的研发现状,从兼容性、关键参数等多个方面对比了国内外典型岩心保压转移与测试系统,并针对国内天然气水合物保压转移系统的研发提出了建议。     

隔爆外壳爆炸压力测试方法与影响因素分析

结合对国家标准GB 3836.2—2010中爆炸压力测试的要求及对大量测试结果的研究,分析了隔爆外壳内爆炸气体点燃产生压力及其压力变化的过程,介绍了爆炸压力的测试方法,分析了影响爆炸压力测试的试验气体浓度、初始压力、气体置换过程与试验工艺孔的选择等因素,提出了相应的建议,同时,对特殊设备爆炸压力测试注意事项进行了阐述。     

煤储层理论临界解吸压力与实际排采对比研究

基于现有的临界解吸压力及井底压力的计算方法,对煤层气井在排采生产中存在的理论临界解吸压力与实际排采不吻合的现象,深入分析原因.分析认为,煤储层含气量实测误差以及混气液柱压力的计算是主要影响因素,减小测量误差和建立更精确的混气液柱压力计算模型值得研究,以便深入认识煤层气生产过程,掌握排采特征和建立合理的工作制度来指导煤层气资源合理开发.     

高压双门硐防水闸门硐室设计与施工

古汉山矿 5 5MPa双门硐防水闸门硐室采用新的设计方法 ,通过三维有限元弹性理论计算模拟计算和工程试压现场应力应变测试 ,找出了在高压水作用下防水闸门硐室混凝土内部应力分布规律 ,填补了我国高压防水闸门硐室设计与施工的空白。     

新型压力测试传感器的研制及应用分析

以填充型导电聚合物复合材料为基础设计了新型压力测试传感元件,重点分析了新型压力传感器的优点及价值。对传感元件的压阻机理进行了介绍,并与普通型振弦式压力盒进行了对比,新型压力传感器结构具有制作多点压力分布测试传感器的明显优势和特点。通过室内压力试验及对某选煤厂筒仓基坑工程加筋土垫层中的压力实测,初步验证了新型压力传感器的可行性和可靠性。总体表明,基于导电复合材料的新型压力传感器具有结构简单、使用灵活性强等优点,为岩土领域压力测试特别是压力分布测试提供了新的方法。     

兖州矿区深部开采冲击地压防治技术与实践

兖州矿区大部分矿井已进入深部开采,针对冲击地压危险越来越严重的问题,开展了一系列技术研究及防治实践。提出了按加载方式和应力来源的冲击地压分类方法,将兖州矿区发生的冲击地压划分为煤柱应力集中型、顶底板应力集中型、震动能量释放型,研究了各类冲击的发生机理;开发了冲击地压危险的区域预测、应用监测系统以及局部检测的冲击危险综合预测技术;采用了多种类型的爆破卸压及钻孔卸压为主的综合治理技术;建立了完善的组织管理制度,制定了冲击地压的防护措施,建立起系统有效的综合防治技术体系,保证兖州矿区深部采区的安全高效开采。     

新型主动式测定钻孔瓦斯压力系统的研制及应用

针对目前煤矿测量瓦斯压力的测定值偏小、测定工作费时费力等问题,提出了一套能够快速连接的新型主动式测压系统。通过实验室测试与现场应用,该新型主动式测压系统的安装时间只需传统主动式测压系统安装时间的20%,测定值比被动式测压系统增加了9%~13.8%,与传统的主动式测压系统相比增加了2.7%~7.5%。该新型主动式测压系统具有连接快捷、安全耐用、密封性好、成本低的优点,具有很好的推广价值。     

正利煤矿动静压巷道矿压显现规律对比研究

本文以正利矿14-1103回采工作面的回采及支护工作和14-1107掘进巷道的支护工作为案例,针对该矿煤层顶板较为坚硬等特点,在巷道矿压及顶板离层监测工作的基础上,对比研究了动静压坚硬围岩巷道的矿压显现规律,以期在此基础上对该矿现有支护体系进行优化设计。研究表明,在距工作面110m范围外,动静压巷道顶锚杆受力规律没有明显差别,均呈线性变化,在距工作面30m范围内动压巷道锚杆(索)受力-推进度关系曲线呈对数型,在短期内锚杆受力增长了约70kN,锚杆受力增长表现出突然性,而静压巷道锚杆(索)受力规律始终呈线性增长,增幅约为0.5kN,最大增量8kN。     

坚硬顶板工作面顶板动态预报与支护质量监测

介绍了坚硬顶板工作面顶板监测的测区、测线的布置与监测内容和方法。根据监测数据分析得出了工作面压力分布规律、直接顶和老顶来压步距和来压前预兆。为工作面顶板管理及今后相同地质条件下的煤层开采提供有利的依据。