基于分层开采和预抽技术的厚煤层群开采消突保护范围的确定

鹤岗示范矿区南山煤矿为煤与瓦斯突出、易自燃厚煤层群开采的典型矿井,现主要开采15号和18号煤层,其上、下均无可选择的保护层开采条件。基于分层开采技术,首先对南山煤矿15号煤层进行安全开采,然后将其作为18号煤层的保护层,使18号煤层得到保护和消除突出危险。对18号煤层的保护范围进行了确定,并对15号煤层开采后保护范围的消突效果进行了检验,可为安全开采南山煤矿18号煤层提供理论依据。     

突出煤层群保护层开采区域防突技术方案优化

针对寺家庄矿15#煤层的煤与瓦斯突出防治问题,分析了上、下保护层开采条件下被保护层的应力释放规律与膨胀变形效果,评价了寺家庄矿实施上、下保护层开采的可行性,提出了寺家庄矿保护层开采区域防突技术最优方案。研究结果表明,寺家庄矿上保护层开采条件下被保护层的卸压膨胀效果不足以消除其突出危险性;15#煤层下部的铝土岩具有一定的开采经济价值,且下保护层开采后,被保护的15#煤层得到充分卸压,被保护层瓦斯能够得到有效抽采,从而消除其突出危险性;寺家庄矿15#煤的合理区域防突技术方案为铝土矿下保护层开采结合底抽巷穿层钻孔抽采15#煤的卸压瓦斯,且保护层采高不超过4.8 m。     

突出煤层群保护层选择及开采程序优化

贵州织纳矿区属突出煤层群开采,开采程序不合理是制约该矿区区域瓦斯高效治理的核心问题。肥田煤矿是矿区典型的突出煤层群开采矿井,选择6号煤层作为保护层,采用下行式开采程序。但是矿井建设过程中6号煤层瓦斯灾害严重,煤巷掘进进度缓慢,采掘接替紧张。针对肥田煤矿突出煤层群瓦斯灾害存在问题,从宏观区域瓦斯治理理念出发,提出“组间上行、下煤组下行、上煤组上行”的开采程序,确定矿井突出煤层群开采的保护层,并对保护层开采时区域瓦斯治理及实现设计产能的可行性进行分析,为实现矿井区域瓦斯治理步入良性循环和安全高效生产奠定基础。     

下保护层开采覆岩应力变化特性数值模拟

为了预防生产矿井的煤与瓦斯突出,利用保护层开采过程中的被保护层的卸压作用对卸压瓦斯进行强化抽采,使被保护层由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层,实现对煤与瓦斯突出煤层的消突.应用数值模拟软件进行模拟,对下保护层开采后顶板覆岩的卸压程度、煤岩层移动变形、岩体裂隙发育和煤层卸压瓦斯抽采方法进行系统的研究.结果表明,被保护层的膨胀变形使得被保护范围内的围岩体内部形成大量孔道和裂隙,煤层的透气性增大.被保护层地压减小,弹性潜能得到缓慢释放.开采保护层结合采取相应的瓦斯抽放措施,对于防治深部煤层瓦斯突出和实现煤矿安全生产具有重要的意义.     

保护层开采与先抽后采的综采面瓦斯涌出规律

为了掌握在开采保护层与抽放煤层瓦斯前提下的瓦斯涌出规律,对南山煤矿盆底区南翼15号突出危险煤层采煤方法和瓦斯治理研究.结果表明,顶分层平均瓦斯涌出量最大,回采期间应采用了边采边抽增加供风等措施防止瓦斯超限;底分层煤层瓦斯涌出量较顶分层少73%,应采取综采放顶煤开采方式;开采高瓦斯突出煤层时,应采用预抽技术结合顶分层保护层开采技术以消除底分层的突出危险;外延面直接采用综采放顶煤开采方式.通过对突出危险区域的预先长期的瓦斯抽放,可以消除其突出危险性,简化生产系统的布置与施工,降低生产成本;采用放顶煤技术.可以降低巷道掘进工程量,利用有限两条巷道进行整个煤层的开采,经济效益更加显著.     

低透气性突出煤层群开采层序论证

由于福泉煤矿山区低透气性突出煤层群开采瓦斯治理难度大,开采保护层是首选的区域防突措施。通过分析煤层赋存情况、瓦斯压力、煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度及煤的破坏类型,结合保护层保护范围及保护层开采技术条件,综合论证煤层群2号、3号、6号、7号煤层开采层序。结果表明,福泉煤矿调整采掘部署,首采6号煤层,对于矿井的瓦斯治理及安全生产具有重要意义。     

高瓦斯近距离煤层群保护层煤与瓦斯共采技术

根据沙曲矿的具体地质条件,通过对保护层开采机理的分析,确定矿井北翼2号薄煤层为下方3+4号和5号煤层的保护层,计算得出保护层首采工作面22201的保护范围和解放煤量2.4Mt;针对2号煤层的赋存条件,研究了22201工作面的采煤技术,包括巷道布置、工作面主要设备和采煤工艺;采用保护层开采对突出煤层的卸压作用和瓦斯抽采技术,设计了本煤层、下部3+4号煤层和采空区瓦斯的抽采方案,达到解放下部煤层的目的。沙曲矿对高瓦斯近距离煤层保护层煤与瓦斯共采技术的研究,为其他类似条件下开采提供了借鉴。     

开采保护层煤层的防突作用效果分析

鉴于开采保护层是最有效、最经济的防止煤与瓦斯突出的技术措施,为此对平顶山四矿开采保护层的作用效果进行检验,分析了保护层煤层残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、被保护层煤层厚度变化以及被保护层煤层透气性系数变化率等指标.分析结果表明:开采保护层消除了煤与瓦斯突出危险性,使突出危险区域转化为非突出危险区域,为安全生产创造了有利条件.同时,建立了平顶山四矿在保护层开采过程中形成的保护层开采效果分析适应的指标体系.     

突出煤层群保护层开采及巷道布置研究

针对西上庄矿井高瓦斯、煤与瓦斯突出煤层群开采存在的瓦斯防治难题,选择弱突煤层作为保护层开采,采用理论计算判定方法论证了下保护层开采的可行性,确定了下保护层的保护垂距。在此基础上对采区主要巷道系统布置方式进行研究,确定突出煤层群开采的主要巷道布置参数。     

保护层卸压瓦斯抽采及涌出规律研究

随着我国煤矿开采深度的增加,煤与瓦斯突出矿井和变出煤层的数量不断增加,利用保护层开采过程中的被保护层的卸压作用对卸压瓦斯进行强化抽采,使被保护层由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层,从而实现煤与瓦斯资源的安全高效共采．系统介绍了基于分源原理的回采工作面瓦斯涌出预测方法,保护层开采及卸压瓦斯强化抽采技术的发展和工程应用．结合淮南潘一矿下保护层和谢一矿上保护层开采及卸压瓦斯强化抽采实例,将保护层工作面瓦斯涌出量预测结果与保护层工作面瓦斯涌出量实测结果进行了对比分析．研究结果表明,由于保护层开采的卸压作用,使被保护层卸压瓦斯抽采率远大于被保护层卸压瓦斯的自然排放率,导致保护层工作面瓦斯涌出量预测结果小于实际瓦斯涌出量．     

近距离煤层群瓦斯立体抽采技术研究

针对桐梓煤矿近距离煤层群开采,首先选择瓦斯含量较小、突出危险性低的煤层作为保护层进行开采,利用其开采扰动作用提高下部卸压煤层的透气性。采用顺层钻孔、低位走向穿层钻孔、采空区埋管和底板上向穿层钻孔等措施对煤层群进行立体化综合抽采,试验表明：保护层工作面瓦斯预抽采率在55%以上,消除了煤与瓦斯突出危险性,工作面开采后上隅角瓦斯体积分数控制在1%以下;6号、7号和9号被保护煤层经卸压后透气性系数分别增加了392、320和289倍,瓦斯抽采率超过60%,实现了煤与瓦斯安全高效共采     

保护层开采技术在新集一矿的应用

为切实搞好综采工作面的瓦斯治理工作,根据保护层开采理论,对新集一矿131303工作面下保护层开采技术进行现场考察,考察结果表明,下保护层11-2煤层的开采对被保护层13-1煤层突出危险性消除效果明显。试验结果对类似开采条件的矿井防治煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理具有一定指导意义。     

矿井保护层选择分析论证

对于煤层层数较多的近距离煤层群且具有高瓦斯或煤与瓦斯突出的矿井,首采层选择对矿井安全生产至关重要。以贵州肥田矿井为例,按照《防突规定》,从井田内上下煤组实测的瓦斯突出参数、煤层赋存状况、瓦斯巷布置的空间条件、开采技术条件及区段石门揭穿突出煤层次数等方面综合分析论证,最终选择下煤组16号煤层作为保护层先行开采。     

新庄孜矿52210工作面上保护层开采技术研究

根据保护层开采理论,对新庄孜煤矿52210工作面上保护层开采技术进行现场考察,考察结果表明,B10煤层上保护层开采对B8煤层被保护层突出危险性消除效果明显。试验结果对类似开采条件的矿井防治煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理具有一定指导意义。     

马依西保护层开采理论分析及数值模拟研究

煤矿瓦斯事故一直是煤矿事故中死亡人数最多、性质最恶劣的事故.保护层开采是突出矿井开采煤层群,区域性防治瓦斯突出灾害事故的最有效措施.本文在突出煤层群开采过程中采取保护层开采区域性防突技术防治煤与瓦斯突出的理论分析和可行性研究基础上,通过对各煤层的瓦斯赋存特点和煤系地层岩性特征分析,确定保护层;并结合马依西一井保护层选择的关键影响因素分析及其实际情况,通过FLAC3D数值模拟,得出保护层开采过程中上下煤岩体的变形规律.以上理论分析和数值模拟表明,选择5-2煤层作为保护层进行开采,可有效消除上下被保护层的突出危险性,达到区域防突有效治理瓦斯的目的.     

瓦斯突出煤层近距离反程序开采

为了解决低透气性煤层的瓦斯突出问题,实现矿井的安全高效生产,在不能进行上保护层开采的情况下,将近距离下保护层作为区域性瓦斯防治措施.对何庄煤矿下保护层开采的必要性进行了阐述,并介绍了近距离下保护层反程序开采可行性的评价指标.通过在11采区进行先采下解放层的反程序开采工艺研究与实践,证明了下解放层的开采是解决本矿二1煤与瓦斯突出问题的有效途径,对于豫西类似条件下的三软煤层瓦斯治理有一定的借鉴意义.     

千米深井保护层开采煤层卸压效果分析

平顶山天安煤业股份有限公司十二矿己15-31010工作面垂深为1 015～1 130 m,为煤与瓦斯突出煤层,采用开采解放层己14煤层预抽瓦斯是解决己15煤层煤与瓦斯突出的关键技术,因此,针对深部保护层开采过程中下部煤层的卸压效果需进行深入分析。首先根据实际地质条件建立了三维数值模型,计算了己14煤开采过程中下部己15煤层的应力分布。计算结果显示,下部己15煤层在上部保护层开采过程中压力先升高后降低,在采面通过40 m后煤层压力降低至小于1 MPa;但在采空区外侧集中应力区,最大应力值高达42 MPa。现场监测数据显示,采空区下方煤层巷道瓦斯浓度显著增大,但外侧煤层巷道瓦斯浓度变化较小,在上方采面通过40 m后,巷道变形趋于稳定,煤层得到充分卸压。综合数值计算结果和现场监测数据可知,深部近距离保护层开采可以显著降低下部煤层压力,释放煤层瓦斯,但由于集中应力的影响,难以释放位于采空区边缘的下部煤层瓦斯。     

远距离下保护层开采对上覆煤岩层卸压效果的影响

为探究晋城矿区下保护层开采对上覆岩层卸压效果,综合运用数值模拟和现场实测等手段,并以该矿区开采9号煤层作为3号煤层下保护层为工程背景开展研究。采用数值模拟手段研究下保护层开采上覆煤岩体卸压效果及被保护层煤体膨胀变形规律,并确定有效保护范围。研究结果表明:保护层回采后,上覆煤岩体出现分区卸压效应,卸压效果随与工作面垂直距离增加而降低;被保护层倾向卸压角为63°,走向卸压角为60°;采空区中部被保护层膨胀变形率保持在4‰左右,为稳定卸压区域。现场工业试验后,通过钻孔电视发现被保护层煤体受采动影响产生离层裂隙。煤层瓦斯参数测定发现,被保护层煤体瓦斯含量、瓦斯压力分别降低至开采前50%和60%,表明开采9号煤层作为保护层对上覆3号煤层卸压消突效果显著。     

保护层开采后周围煤岩体采动裂隙分布规律的研究

以沈煤集团红菱煤矿保护层开采为工程实例,通过开采11#煤层,对存在煤与瓦斯突出的7#煤层和12#煤层进行卸压,研究保护层开采后采动裂隙分布规律。阐述了含瓦斯煤的力学特性:通过相似模拟实验,用散斑法对保护层开采过程中采动裂隙分布规律及煤岩体的渗透性进行了分析。     

斯派尔煤矿上保护层防突技术及保护范围研究

为了确定斯派尔煤矿上保护层C_8煤层开采后对下被保护层C_9煤层的影响,根据工作面实际布置及开采条件进行了保护范围的确定,分析了瓦斯含量分布及残余瓦斯压力变化的规律,结果表明,C_8煤层开采后,在C_9煤层布置的8个钻孔测得的残余瓦斯压力均小于0.4 MPa,所取的4个钻孔中瓦斯含量均小于4 m~3/t,上保护层C_8煤层的开采消除了C_9煤层的突出危险性,保证下保护层开采的安全,为相似开采条件矿井提供参考依据。