采动条件下顺层低渗透瓦斯抽采数值模拟研究

为了研究煤层在采动条件下,工作面顺层低渗透瓦斯钻孔抽采效果的关键影响因素及煤体瓦斯抽采渗流规律,通过煤层瓦斯渗流控制方程、煤体孔隙率和煤体应力变形控制方程,构建了煤体瓦斯抽采条件下瓦斯流固耦合数学模型;基于多物理场数值分析软件（COMSOLMultiphysics）建立瓦斯抽采数值模型,分析了单孔钻孔距回采工作面不同距离和多孔排布回采工作面不同推进距离下抽采瓦斯压力和消突区域分布。结果表明,抽采钻孔周边瓦斯压力逐渐降低,最终趋于稳定,钻孔距回采工作面越近,瓦斯压力下降速度越快,抽采效率越高,且消突区域随着开采推进距离增大而增大。研究结果为工作面瓦斯抽采钻孔参数的设计优化提供了有益的参考。     

小保当煤矿综采工作面水压预裂夹矸层技术应用

基于小保当煤矿大采高工作面厚硬夹矸层影响工作面的安全高效回采现状,采用水压预裂煤体硬夹矸层技术,结合工作面的夹矸3D结构及工作面巷道地质写实,确定了煤层夹矸预裂合理分区,制定了水压预裂夹矸层钻孔参数及布置方案,设计了夹矸预裂施工工艺。试验结果表明:在定向水力压裂过程中,压裂效果与预裂压力、预裂时间及注水量等参数有关,其中,当预裂钻孔夹矸起裂压力为26～29MPa、预裂时间120～190min、注水量13～20m~3时,夹矸裂隙发育效果分为压裂区、软化和裂隙二次扩展区域、裂隙扩展区。现场预裂效果检验表明,采用水压预裂夹矸层技术后工作面回采期间采煤机破岩效率明显提高,预裂效果明显。     

浅析含夹矸煤层综采工作面回采实践

介绍了陈家山煤矿为了提高含夹矸煤层综采工作面采出率,在417综放工作面进行实践,根据不同夹矸参数选用合理的震动炮处理夹矸作业方式,实现了夹矸煤层综采工作面的高效回采。     

布尔台煤矿大采高开采转综放开采实践研究

布尔台煤矿42101-1和42102-2大采高综采工作面回采过程中出现了严重的冒顶、片帮等强烈矿压显现,工作面难以安全高效回采。为此,对该矿4-2煤层新回采工作面选用综放开采工艺的可行性进行研究。采用多因素模糊综合评判方法,评判了采深与单轴抗压强度比值、夹矸强度、采放比、煤层节理裂隙间距、夹矸厚度、直接顶岩性和基本顶岩性的冒放性隶属度,得到4-2煤层冒放性综合隶属度为0.82～0.85,煤层具有良好的冒放性。结合工作面顶板结构参数和大采高综采工作面实测矿压参数,可预计4-2煤层综放支架支护强度为1.36～1.39 MPa。综放工作面实际回采表明:工作面矿压显现正常,单产达到52.4～63.1万t,工作面实现了高产高效回采。     

动态回采工作面煤壁瓦斯涌出数值计算及现场应用

为了准确预测计算动态推采期间回采工作面煤壁瓦斯涌出量,以超化煤矿22051综采工作面为研究对象,建立煤层多组分瓦斯含量-压力赋存模型,考虑了工作面推进速度、采动影响下煤层渗透率变化,通过引入移动坐标系和采动作用下工作面前方煤层渗透率分布模型,构建了动态推采期间工作面煤壁多组分瓦斯涌出数值计算模型,采用有限差分法编制相应的解算程序,模拟计算回采工作面煤壁瓦斯涌出量。以瓦斯平衡方程、风量平衡方程为基础构建工作面瓦斯涌出量分源测算数学模型,结合工作面现场风量瓦斯分段测定法,实测了工作面煤壁瓦斯涌出量。对比分析了22051工作面煤壁瓦斯涌出量数值模拟结果与实测结果,研究表明:该工作面煤壁瓦斯涌出数值计算模型中工作面平均日推进速度参数应该由该工作面25～35 d的实际推进度计算得到,工作面回采进尺状况对工作面煤壁前方煤层瓦斯渗流运移具有重要影响作用,该工作面在当前开采条件和煤层瓦斯赋存渗流条件下,工作面煤壁瓦斯涌出量取决于25～35 d的工作面回采进尺状况,工作面煤壁瓦斯涌出存在明显的时间累加与延迟效应。     

深部高瓦斯矿井保护层少矸化"采选充+抽"开采技术

针对深部"采选充+抽"一体化矿井中以岩层为保护层和矸石不出井的技术难题,分析提出了此类矿井保护层少矸化时空协调开采技术。以平煤十二矿为例,首先根据提出的保护层少矸化时空协调开采技术确定了保护层的层位;利用考虑含瓦斯煤岩体的骨架可变形性和气体可压缩性的固气耦合模型,数值模拟研究了保护层少矸化开采厚度对被保护层工作面膨胀变形率、应力和瓦斯压力变化特征等的影响,优化了保护层采厚;最后依据卸压保护角和保护层采厚等参数确定了保护层工作面长度,并分析井下煤矸物流系统和就地分选及充填系统。针对得出的保护层少矸化开采参数,从卸压增透的时效性和少矸化两个方面分析了保护层少矸化时空协调开采效果。     

Z56151工作面煤和矸石的密度及煤矸比确定

Z56151工作面的煤层有夹矸层,采煤时不可避免会有矸石和煤一起采出,为测试工作面的煤密度和矸石密度,以及采出的煤矸比,拟采用实验室测试的方法确定采出的煤矸比。实验室制备煤和矸石试样各30组,对60组试样进行测试,得到煤的密度为1 434 kg/m~3,矸石密度为1 962 kg/m~3。最后建立煤矸比的求解模型,根据已知数据和实验室测试的数据,计算得到煤在混合料中的百分比为81%,矸石的百分比为19%,混合料中的煤矸比大约为4∶1。     

急倾斜煤层切槽定向致裂瓦斯高效抽采技术研究

由于急倾斜煤层地质条件与开采工艺的特殊性,在采用水平分层开采方式时下部卸压煤体释放的大量瓦斯流向回采工作面造成安全问题。为了治理急倾斜煤层综采工作面底部煤体瓦斯的威胁,降低急倾斜煤层底部煤体瓦斯流向回采工作面的浓度,提出了将水射流割缝与高压水力压裂相结合,形成切槽定向致裂增透急倾斜煤层底部区域煤体的瓦斯高效抽采技术。在神新集团乌东煤矿北区+500 m水平45号煤层东翼南巷40—400 m至上分层+525 m水平进行了工程试验研究。讨论与分析了急倾斜煤层切槽定向致裂瓦斯高效抽采技术的增透原理与工艺流程,制定了详细的现场工程试验方案,优选出了适用于急倾斜煤层切槽定向致裂瓦斯高效抽采技术的整套工艺技术装备。研究结果表明:采用切槽定向致裂瓦斯高效抽采技术增透急倾斜煤层回采工作面底部煤体瓦斯富集区域后,切槽定向致裂钻孔在注水压力为20 MPa条件下的瓦斯抽采纯量较普通瓦斯抽采钻孔提升了6.7倍,割缝钻孔瓦斯抽采纯量较普通瓦斯抽采钻孔提升了3.0倍;增透直接扰动半径约为6 m,70 d的抽采时间内影响半径已达到8 m以上。研究结果表明应用此技术治理急倾斜煤层回采工作面底部煤体瓦斯效果明显,有效保障了上分层回采工作面的安全生产。     

利用矸石充填置换复杂条件下的浅部煤柱

由于华恒公司矿井地质条件复杂,煤层赋存条件差,混入原煤的矸石量较大,特别是正在开采的-400m水平一采区11509工作面,煤层夹矸平均厚度0.5m,矸石全部随原煤运至井上,造成洗煤成本增加,矸石难以处理,因此利用矸石充填方法,将浅部煤柱置换出来,消化井下原生矸石,采出呆滞煤量,既可在井下消化矸石又可获得经济效益。     

大采高工作面开采方式的合理选择

针对大采高采煤工作面开采中存在的工作面间煤柱留设大、局部采高小于煤层厚度、工作面两端头三角煤过渡段留顶煤等问题,通过采用加大工作面长度、增加采高、跨巷回采、三角煤回收、改变工作面布置形式为跳采式的工作面开采顺序,实现窄煤柱回采等方式提高煤炭采出率。结果表明:大采高工作面布置及开采方式的合理选择,可以使资源采出率达到75%~80%。     

大采高一次采全高工作面技术问题分析及优化

为保证大采高工作面安全高效回采,针对18204工作面大采高一次采全高工作面回采期间容易出现片帮冒顶、支架不稳和滚矸等情况进行分析,有针对性的采用三机配套、优化回采工艺、弱化坚硬顶板、煤层注水、注浆加固综合措施.实践证明,采取综合措施后,18204大采高工作面在回采期间,煤墙片帮、漏顶现象减少,工作面液压支架未出现倒架、...     

高瓦斯矿井工作面瓦斯综合抽采技术分析

瓦斯抽采效果是保障高瓦斯工作面安全生产的前提。为了降低高瓦斯工作面前方煤体的瓦斯含量,防止采空区瓦斯涌入工作面造成瓦斯超标,本文分析了采用水力压裂增加煤层透气性,形成相互交织的瓦斯抽放通道,通过本煤层抽放钻孔提前预抽煤层瓦斯,并通过高、中位钻孔和穿透钻孔抽放采空区瓦斯的工作面瓦斯综合抽采技术。采用该技术可有效降低工作面前方煤体、采空区和上隅角的瓦斯含量,保障工作面安全回采。     

回采工作面煤层气涌出量和涌出强度的研究

根据达西定律,考虑了回采工作面前方煤体受采动影响后其透气性系数的变化,推导出了回采工作面煤壁煤层气涌出量和涌出强度的计算公式;在此基础上,用微机求解,并将计算结果绘成了回采工作面前方煤体中煤层气涌出量、涌出强度、煤层气压力与回采时间,距煤壁距离的关系线图。     

高位钻孔布置参数优化研究

为了减少瓦斯灾害、提高高位钻孔瓦斯抽采效果,分析和研究各种瓦斯汇集区的确定方法,采用体积分数法确定唐安煤矿3#煤层的顶板裂隙带内瓦斯汇集区,对高位钻孔布置参数进行优化,将优化后高位钻孔参数应用于唐安煤矿3409回采工作面。抽采结果表明,高位钻孔有效长度达到钻孔的65.4%,瓦斯抽采浓度大幅提高且钻孔有效抽采时间增长,单个钻孔瓦斯抽采纯量和钻场内总瓦斯抽采纯量增加3倍以上。参数优化后的高位钻孔增加了回采工作面瓦斯抽采量,有效地减少了工作面回风风排瓦斯量,为回采工作面安全生产提供了保障。     

矸石充填普采面采煤充填工艺及矿压显现

基于鄂庄煤矿二采区2#煤层的地质条件和地面学校等建筑群需要重点保护的要求,介绍了2202东普采工作面直接利用井下掘进矸石充填采空区的相关技术,涉及充填系统、采煤与充填平行作业方式、支护技术、机械矸石充填工艺及充填效果;分析了矸石充填工作面顶底板闭合量、支柱载荷和活柱缩量的变化规律.结果表明:2202东工作面采用胶带抛矸机充填装备及"见六充三"和4.5 m×3.0 m充填循环参数,工作面月产量可达到1.47万t,采空区得到密实充填,采场矿压显现十分缓和,顶底板闭合量平均累计值小于25 mm,在工作面投影上方地表下沉为203~276 mm,地表重点保护的建筑群得到有效和安全的保护,矸石充填后的最大压缩量为251mm,最大压缩率为12.1%.     

急倾斜特厚煤层分段开采卸压瓦斯抽采技术

急倾斜特厚煤层水平分段开采工作面采放比大、瓦斯涌出复杂,工作面下部卸压煤体瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出总量比例过高,在开采过程中易出现回采工作面回风隅角瓦斯超限问题。为有效解决急倾斜特厚煤层开采工作面回风隅角瓦斯超限问题,以神华新疆能源有限责任公司乌东煤矿水平分段开采工作面5754502为例,理论分析了工作面底板及下部煤体的破坏规律,并对底板破坏深度和下部煤体破坏深度进行了理论计算,根据理论分析和计算结果对工作面下部煤体卸压瓦斯拦截抽采钻孔进行了布置及优化,最后统计、分析了工作面下部卸压拦截抽采钻孔抽采参数随着工作面推进的变化情况。研究结果表明:5754502工作面开采对煤层底板破坏深度为11.88 m,其下部煤体垂直破坏深度为7.38 m,最大破坏深度距工作面端部的水平距离为10.3 m;随着工作面的推进,下部煤体中的钻孔逐步进入卸压区,卸压抽采后比之前的抽采瓦斯体积分数、瓦斯流量均有显著提高,其卸压拦截抽采钻孔的抽采纯流量比卸压前平均提高了3.2倍,卸压增流效应显著;综合采取采空区埋管抽采技术和卸压拦截抽采技术,使5754502工作面在开采过程中的瓦斯抽采率达到59.6%,回风隅角瓦斯体积分数控制在0.8%以下,实现了瓦斯零超限,保障了工作面的安全生产。     

多夹矸近水平煤层综放开采顶煤三维放出规律

基于散体介质流理论的学术思想,采用三维散体相似模拟试验和数值模拟分析相结合的方法,对多夹矸近水平煤层综放开采煤矸放出体空间形态及顶煤采出率的三维分布特征进行了研究探讨。研究表明,多夹矸近水平综放工作面放煤量从上端头到下端头逐渐增加,含矸率相应降低,工作面下端头的放煤效率较高;顶煤采出率沿煤层走向分区呈动态演化过程,且沿煤层倾向具有周期性分布的特点;煤矸放出体体积随放煤高度增大呈幂函数关系增大;顶煤采出率和含矸率随放煤时间呈阶段性变化特征;采用间隔放煤有利于提高多夹矸煤层的顶煤采出率。     

工作面煤体流变特性现场试验及影响因素研究

针对工作面煤体流变特性问题,以冀中能源峰峰集团大淑村矿工作面煤体为研究背景,运用现场监测等方法,分析研究了该矿区工作面煤体流变特性规律以及影响因素。结果表明,工作面煤体受原岩应力和采动扰动应力的叠加作用,加速了煤体损伤、变形、破坏过程,增加了煤体流变形变量；另外,回采巷道围岩在挤压作用力的影响下,巷道断面中心对称点形变量最大,流变特性变现最为明显；除此之外,工作面煤体的流变性受采动扰动和周期来压的影响,距离回采工作面越近,工作面煤体的流变性越强；随着时间的增加,周期来压是影响矿井煤体变形量的主要因素。     

裴沟矿研发成功井下煤矸分流系统

河南郑煤集团裴沟矿机电技术人员自行成功研制出一套完美的井下煤矸分流系统．首次实现煤矸自动化分离。投入使用一个多月来，该系统运行平稳、安全、可靠，减轻了矸石对主井装载箕斗及提升钢丝绳的冲击，大大降低了商品煤灰分，增加了煤炭发热量。该矿综采工作面尤其是炮采复采面,煤层夹矸现象严重，     

南阳煤矿3209综采面煤层长孔注水的试验研究

煤层注水是在回采前通过钻孔将压力水注入煤体,以改变煤的物理力学性质,减少回采过程中的产尘量。通过对现场试验煤层注水前后煤样含水率、粉尘浓度和瓦斯涌出量的变化,得出煤层注水能有效地降低综采工作面粉尘和瓦斯体积分数。