综采工作面浅孔瓦斯抽放消突技术应用研究

针对平顶山煤业股份有限公司八矿己15突出煤层综采工作面一直存在抽放率低、排放钻孔消突效果差、瓦斯时常超限、制约安全生产等问题,试验利用工作面前方煤体透气性增加的动压区进行抽放的浅孔瓦斯抽放措施.根据防突安全要求、有关参数测定结果,并结合煤层赋存和施工技术条件,确定了合理的钻孔布置和抽放等关键技术参数.浅孔瓦斯抽放措施实施后,通过分析效果检验超标率、瓦斯体积分数和产量变化,考察了消突效果、抽放效果和生产效益.结果证明,浅孔瓦斯抽放措施技术可行,防突防瓦斯效果明显,是突出煤层采煤工作面解决瓦斯问题的有效途径之一.     

“三软”厚煤层瓦斯抽放方法研究

告成煤矿的主采二1煤层属典型“三软”厚煤层,回采工作面隅角和回风流中瓦斯体积分数超限的主要原因是采空区瓦斯涌出过多,采取顶板岩石钻孔的方法对采空区冒落带及冒落裂隙带的瓦斯进行抽放,降低了回采工作面隅角和回风流中的瓦斯体积分数,避免了采煤工作面隅角和回风流瓦斯体积分数超限,同时克服了工作面风速超限的问题.实践表明,顶板岩石钻孔抽放冒落带及冒落裂隙带的瓦斯,是解决“三软”厚煤层瓦斯超限的有效途径.     

"三软"厚煤层瓦斯抽放方法研究

告成煤矿的主采二1煤层属典型"三软"厚煤层,回采工作面隅角和回风流中瓦斯体积分数超限的主要原因是采空区瓦斯涌出过多,采取顶板岩石钻孔的方法对采空区冒落带及冒落裂隙带的瓦斯进行抽放,降低了回采工作面隅角和回风流中的瓦斯体积分数,避免了采煤工作面隅角和回风流瓦斯体积分数超限,同时克服了工作面风速超限的问题.实践表明,顶板岩石钻孔抽放冒落带及冒落裂隙带的瓦斯,是解决"三软"厚煤层瓦斯超限的有效途径.     

低渗厚煤层水力压裂增渗技术研究与应用

为增强保安煤矿15#低渗厚突出煤层的透气性,提高穿层钻孔瓦斯的抽采效果,改善煤矿生产接替困难的现状,采用工业试验和数值分析相结合的方法,对低渗厚煤层的水力压裂增透技术及工艺进行试验研究。结果表明:15#煤层水力压裂影响半径高达40m,透气性显著增强,抽放浓度提高3倍以上,抽放纯量提高4倍以上,掘进速度提高2.5倍以上;形成了一整套包括压裂参数设计、压裂钻孔封孔、注水压裂增透、压裂效果考察、煤巷条带瓦斯抽采、煤巷掘进等适合阳泉矿区厚煤层的水力压裂增渗技术。     

低透气性煤层的瓦斯抽采工艺研究

瓦斯抽放是解决矿井瓦斯涌出、防治瓦斯超限的有效方法,其效果的好坏主要由预抽钻孔参数及煤层透气性系数决定.以阳煤集团开元公司五矿为实验基地,确定了矿井采面瓦斯抽采合理的工艺参数和封孔技术.通过改变预抽钻孔参数克服了煤层透气性低产生的问题,同时对矿井的瓦斯抽放规律进行了研究.通过优化实验方案,使瓦斯抽采效果明显改善,确保了工作面的安全生产.     

掘进工作面瓦斯合理预抽期研究

为解决掘进工作面瓦斯超前预抽时间短、抽放率低、掘进过程中预测指标超标率高等问题,通过研究超前预抽钻孔抽放量衰减规律,建立了掘进工作面瓦斯合理预抽期的评价模型,选取了合理参数,确定了成庄矿瓦斯超前预抽钻孔合理预抽期,并进行了掘进工作面瓦斯超前预抽实验,对瓦斯合理预抽期研究结果进行了检验.实验结果表明,当超前预抽时间在合理预抽期内,瓦斯抽放率提高,煤层残余瓦斯含量减小,突出预测超标率降低;合理预抽期评价模型可靠,超前预抽合理预抽期研究具有实际应用价值.     

顺层长钻孔预抽瓦斯孔径确定及应用效果分析

针对丁集矿煤层瓦斯高、地应力大及透气性差等特点,在巷道掘进工作面及煤壁两侧采取顺层长钻孔预抽瓦斯卸压消突措施。通过RFPA-Gasflow软件对钻孔周围煤的变形破坏特征、瓦斯流动特点及应力集中的变化进行数值模拟,获得合理瓦斯抽放钻孔参数,保证措施安全有效。结合模拟结果和现场钻孔施工实际确定抽放钻孔直径为133 mm,此时钻孔周围煤水平、竖直方向最大破坏范围达到520 mm和360 mm,掘进工作面前方煤卸压消突效果显著。     

王家岭煤矿高位定向长钻孔抽采顶板卸压瓦斯技术

王家岭煤矿是典型的低瓦斯煤层高强度开采引起的高瓦斯矿井,由于煤层瓦斯含量不高且透气性差,所以瓦斯抽采顶板难度大。为了得到适合于王家岭煤矿的高位定向水平钻孔抽采卸压瓦斯工艺参数,现场跟踪考察了12318综放工作面高位定向钻孔的瓦斯抽采体积分数、纯流量等工艺参数,分析了布孔垂直层距、水平错距等关键参数与抽采效果的关联特性。依据实测的顶板岩层力学参数及经验公式,计算得到顶板冒落带高度,为19.11~24.10 m;裂隙带高度,为57.06~74.86 m。分析抽采效果认为:同一钻场中的钻孔抽采瓦斯纯流量随着钻孔垂直层距的增大而增大,钻孔抽采瓦斯纯量随水平错距的减小而增大,垂直层距最大的2个钻孔瓦斯抽采纯量占钻场抽采总量的70%以上。钻场钻孔垂直层距在25~41 m时,对工作面上隅角瓦斯防治效果明显优于垂直层距20 m的钻场。     

鹤壁矿区瓦斯综合治理技术研究

分析并研究了鹤壁矿区瓦斯涌出规律 ,阐述了鹤壁矿区瓦斯综合治理基本方法 ,提出了以瓦斯抽放和通风方式改革为主的瓦斯综合治理技术 .对回采工作面提出采用综合抽放、进行采区通风方式改革、选择合理的采煤工艺等技术 ;对于掘进工作面提出了边掘边抽、大力推广应用对旋式风机等综合治理技术 ,指明了鹤壁矿区未来瓦斯治理技术的发展方向     

鹤壁矿区瓦斯综合治理技术研究

分析并研究了鹤壁矿区瓦斯涌出规律,阐述了鹤壁矿区瓦斯综合治理基本方法,提出了以瓦斯抽放和通风方式改革为主的瓦斯综合治理技术.对回采工作面提出采用综合抽放、进行采区通风方式改革、选择合理的采煤工艺等技术;对于掘进工作面提出了边掘边抽、大力推广应用对旋式风机等综合治理技术,指明了鹤壁矿区未来瓦斯治理技术的发展方向。     

低透气性煤层松动爆破增透机理数值模拟研究

运用RFPA2D—Flow固气耦合系统模拟了松动爆破抽放低透气性煤层内瓦斯的过程,解释了爆破松动是增加低透气性煤层透气性的有效途径,本文对松动爆破前后抽放过程中煤层内瓦斯压力和瓦斯渗流场的变化规律进行了数值模拟对比,为进一步理解瓦斯抽放、松动爆破增透机理等提供理论基础和科学依据。     

王家岭矿综放工作面上隅角瓦斯体积分数场分布规律研究

针对煤矿综放工作面上隅角瓦斯积聚严重影响安全生产的问题,从综放工作面上隅角瓦斯体积分数场分布规律与上隅角瓦斯抽采的关系出发,采用MATLAB场分析法,以山西中煤华晋能源有限责任公司王家岭矿12318综放工作面的正方形上隅角为研究对象,对上隅角区域的瓦斯体积分数场分布进行了分析。结果表明:12318综放工作面上隅角靠近采空区一侧以及靠近回风巷外侧煤壁处瓦斯体积分数较高,最高可达0. 5%;靠近工作面处瓦斯体积分数较低,仅为0. 10%～0. 25%。这对于合理有效地治理上隅角瓦斯体积分数超限问题具有重要的指导意义。根据研究结果,提出了采用顶板走向定向高位钻孔抽采和埋(插)管抽采等综合瓦斯治理方法,该方法有效地降低了上隅角瓦斯体积分数,即从0. 7%降低至0. 3%左右。     

近距离突出煤层群瓦斯治理技术优化的研究

近距离突出煤层群工作面受上下邻近煤层卸压瓦斯的影响,致使回采工作面瓦斯涌出量大、工作面回风隅角及回风巷中的甲烷传感器频繁报警,瓦斯治理消耗大量的人力、物力和时间,严重制约了矿井的安全生产。通过对几种瓦斯治理方案进行分析论证,得出将整个煤层群作为一个治理单元,统筹考虑,将煤层厚度、瓦斯含量相对较小的弱突出煤层作为关键保护层,配合打钻进行立体式抽采,实现上下递进保护,最大限度地抽采邻近煤层的卸压瓦斯的方案。现场实践结果表明,保护层工作面在回采期间瓦斯抽采率高达90%以上,回风隅角瓦斯浓度降至0.6%以下,回风巷风流中瓦斯浓度降至0.2%以下,工作面月平均回采长度由原来的120 m提高至200 m。同时,从根本上解决了被保护层工作面回采期间瓦斯带来的安全威胁。     

高瓦斯综采工作面瓦斯涌出预测与立体防治技术研究

针对高瓦斯低渗透煤层工作面瓦斯抽采与灾害控制难题,以土城矿15311综采工作面为研究对象,首先,初步分析了工作面瓦斯涌出来源,运用分源预测法预测了其瓦斯涌出含量,接着针对性地在3#煤层运用了顺层钻孔、底抽巷穿层钻孔、高位钻场以及采空区埋管等多种抽采方法,并联合工作面配风提出了立体瓦斯防治技术。最后,通过施工底抽巷截留钻孔对底抽巷溢出瓦斯进行截留抽放,考察了抽采效果。结果表明:15311综采工作面瓦斯来源主要为3#煤层和下邻近层,瓦斯抽采总量为45.4 m3/min,瓦斯抽采率为85.33%,回风流中瓦斯浓度未超过1%,瓦斯抽采达标,有效地控制了工作面高瓦斯的涌出。     

基于有限流场的瓦斯卸压排放带宽度确定方法

为确定煤巷掘进工作面瓦斯卸压排放带宽度,分析了煤巷瓦斯在有限流场单向不稳定流动的规律,建立了瓦斯在有限流场单向不稳定流动的数学模型并求出其解析解,推导出煤巷瓦斯卸压排放带宽度的计算公式并对计算公式在现场进行应用和验证。结果表明:煤巷瓦斯卸压排放带宽度与煤层原始瓦斯压力、煤层透气性系数成正比,与煤壁初始瓦斯涌出强度、煤壁瓦斯涌出衰减性系数成反比,采用公式计算值与现场测定结果相符。     

突出矿井深部新水平开采瓦斯综合治理模式研究

针对矿井浅部瓦斯治理模式已不能保障深部采区安全高效生产的现状,提出一种适宜矿井深部新水平开采的瓦斯综合治理模式.工作面消突采用底板岩巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯;底板岩巷布置“一巷多用”,在工作面回采工程中可兼做回风巷、尾抽巷、措施巷;回采工作面采用沿空留巷Y型通风综合治理瓦斯.其中,顺层钻孔预抽本煤层瓦斯,高位钻场顶板走向钻孔抽采裂隙带瓦斯,上隅角、尾巷埋管抽采采空区瓦斯,形成矿井三维立体瓦斯抽采体系.     

突出煤层深孔水力致裂驱赶与浅孔抽采消突研究

通过三角形布置水力致裂钻孔、互为卸压孔和观测孔、深封孔短封孔长度等保障了突出煤层掘进头超前深孔水力致裂驱赶的安全性.采用现场试验观测了水力致裂的裂缝扩展与瓦斯驱赶范围,分析了水力致裂前后突出危险性指标、打钻难易程度、迎头瓦斯体积分数、瓦斯抽采效果和消突效果的变化.在水力致裂导致的孔隙水压力和瓦斯驱赶作用下,水力致裂结束后立即钻区域抽采孔较困难;4h后打钻就非常容易,很少出现吸钻、喷孔、煤炮声等现象.薛湖矿4条煤巷掘进的实践表明该技术区域消除了突出危险性.突出煤层掘进节省了10个区域孔的工程量和施工时间,区域消突瓦斯抽采时间减少8.3h以上.     

严重突出回采工作面瓦斯综合治理

根据工作面掘进期间瓦斯突出危险性、瓦斯涌出特点及回采前瓦斯预抽效果等资料的综合分析 ,对回采工作面进行块段划分并有针对性地采取工作面瓦斯抽放、浅孔松动爆破、控制回风流瓦斯浓度等防治突出措施 ,有效地防止了回采期间煤与瓦斯突出 .     

严重突出回采工作面瓦斯综合治理

根据工作面掘进期间瓦斯突出危险性、瓦斯涌出特点及回采前瓦斯预抽效果等资料的综合分析,对回采工作面进行块段划分并有针对性地采取工作面瓦斯抽放、浅孔松动爆破、控制回风流瓦斯浓度等防治突出措施,有效地防止了回采期间煤与瓦斯突出.     

提高回采工作面瓦斯抽放率的途径

通过对已试抽工作面的瓦斯抽放效果分析,对抽放钻孔直径、钻孔间距、抽放负压、封孔深度等直接影响瓦斯抽放率的因素进行了研究改进.探寻了戊组煤层钻孔瓦斯涌出规律,并提出了适合戊组煤层的合理瓦斯抽放参数.