消除矿井瓦斯抽采空白带方法的研究

为了解决煤矿瓦斯抽采过程中,抽采钻孔有效影响范围随时间不断变化,煤与瓦斯突出效果检验指标经常超限等问题,研究了抽采时间、钻孔间距和瓦斯抽采有效影响半径的关系,发现延长抽采时间和缩短抽采钻孔布置间距等2种方法可以有效消除抽采区域的突出危险性,但是延长抽采时间可能会造成采、掘、抽失衡。因此,针对九里山煤矿的煤层赋存条件,在突出煤层中加密了抽采钻孔布置,将抽采钻孔布置间距由传统的2倍抽采有效影响半径缩短为槡2倍,结果表明:缩短抽采钻孔布置间距可有效消除抽采空白带,降低效检指标超标率,预防和消除在掘进过程中的煤与瓦斯突出危险性,提高巷道掘进速度。     

云盖山煤矿瓦斯治理钻孔有效抽放半径研究

针对不具备保护层开采条件的煤层,钻孔预抽煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一。钻孔有效影响半径是进行抽采方法选择、确定钻孔布置参数以及评价抽采效果的重要依据,钻孔间距过大,抽采范围内容易形成抽采盲区,达不到消突的目的;钻孔间距过小,虽然一定程度上提高抽采率、增大抽采量,但增加了不必要的钻孔布置工程量,容易造成人力和物力的浪费。因此合理有效地施工抽采钻孔对突出煤层进行消突,已成为保安全、促生产过程中不可缺少的重要环节。为避免钻孔设计及施工的盲目性,提高抽采钻孔的利用率及施工速度,对抽采有效影响半径的测试和确定已成为当前的首要工作。     

瓦斯抽采半径测定与工程应用

为了治理工作面瓦斯,需要对煤层进行钻孔抽放或抽采利用,从而降低瓦斯煤层瓦斯含量,消除突出危险。工作面顺层钻孔作为常用的本煤层瓦斯治理手段被广泛应用,确定合理的布孔间距可以降低瓦斯治理成本。本次测试采用压力指标法及流量法对试验钻孔的瓦斯数据进行分析,得到了瓦斯影响半径、瓦斯有效半径随时间变化的函数关系,确定了该工作面合理的布孔间距和经济的抽采时间,并用于指导现场实施。通过对工作面一段时间抽采,预抽煤层瓦斯效果检验达标,现场应用结果与试验结果相符,证明钻孔有效半径的测定对本矿瓦斯治理工作有指导意义。     

突出煤层密集钻孔瓦斯预抽的数值试验

密集钻孔预抽瓦斯技术是一种防止煤与瓦斯突出的措施,为了提高预抽效率和合理布置钻孔,应用固气耦合RFPA2D-GAS数值试验系统,研究在不同煤层透气系数、钻孔间距、钻孔直径、煤层瓦斯含量系数和预抽时间等因素条件下,煤层瓦斯压力和抽采半径的变化规律。得出透气系数、钻孔直径越大,钻孔间距和瓦斯含量系数越小,煤层瓦斯压力下降幅度越大,抽采半径越大,达到消除煤层突出危险的瓦斯压力值所需的预抽时间越短;随着钻孔预抽时间的延长,瓦斯压力下降范围将扩大,抽采半径增加。并用工程实例进行了验证。     

基于压降法确定本煤层钻孔有效抽采半径

本煤层瓦斯抽采中钻孔抽采半径是确定瓦斯抽采效果好坏的重要数据,为了测定七一新发煤业现行抽采条件下本煤层抽采钻孔的有效影响半径,在不同钻孔间距条件下采用压降法,根据瓦斯压力变化测定了抽采钻孔有效抽采半径。确定了七一新发煤业采用孔径94 mm的钻孔进行本煤层瓦斯抽采20 d时,有效影响半径为1.5 m,这与以往测试结果相符,这对该矿的瓦斯抽采及防治工作具有重要意义。     

底板岩巷网格穿层抽采钻孔间距的优化研究

安徽某矿7煤层具有突出危险性,为保证其安全采掘,必须选取合适的瓦斯灾害综合治理模式对煤层瓦斯进行治理,而底板岩巷网格穿层钻孔瓦斯抽采模式是目前单一突出煤层区域性瓦斯治理的一个主要方法。首采工作面试验区内通过底板岩巷网格穿层钻孔预抽煤层瓦斯,但效果不理想。因此,通过理论推导瓦斯流动微分方程的解析解,并应用多物理场耦合软件建立钻孔瓦斯抽放径向流动模型,对其穿层抽采钻孔间距进行优化研究。结果认为,对于单一钻孔,若有效抽采时间为3个月,7煤层的有效瓦斯抽采半径为1.2m;若有效抽采时间为6个月,则7煤层的有效瓦斯抽采半径为1.5m。对于密集钻孔,当钻孔间距不超过5m时,可以在6个月内有效地将煤层瓦斯压力降至临界值以下,抽放效果是比较理想的。     

基于瓦斯含量的顺层孔抽采半径测定

在谢桥矿6煤层,提出了基于测定煤体瓦斯含量的瓦斯有效抽采半径测定方法。该方法分析抽采前原始瓦斯含量与抽采后的残余瓦斯含量,参考《防治煤与瓦斯突出规定》,确定钻孔的有效抽采半径。实践证明,在谢桥矿6煤层瓦斯含量法测定钻孔抽采半径可行。考察结果表明,抽采后钻孔的残余瓦斯含量低于4.6 m~3/t,可以认为这个钻孔位于有效抽采半径内。     

穿层钻孔瓦斯抽采半径效果考察研究

钻孔间距是影响瓦斯抽放效果的重要因素,钻孔间距过大,在抽放范围内容易形成抽放盲区,达不到消突的目的,钻孔间距过小,容易造成人力、物力的浪费。采用压降法进行瓦斯抽采半径考察,得出瓦斯有效抽放半径结论。通过该项目确定:(1)C23、C25煤层穿层瓦斯抽采钻孔有效有效半径,从而确定我矿井C25煤层顺槽预抽条带钻孔的抽采有效半径;(2)确定需要抽采的各煤层各项瓦斯参数,通过实地测定计算得出。根据得出的各项参数(煤层的透气性系数、瓦斯含量等)计算出理论的瓦斯抽采半径;(3)最后确定实际的瓦斯抽采半径。     

基于不同孔间距数值模拟的钻孔瓦斯抽采有效半径确定方法

为了测算本煤层顺层钻孔抽采有效半径,通过在实验室数值模拟和现场测试不同孔间距时瓦斯抽采效果,得出钻孔压力、瓦斯浓度与抽采有效半径之间的关系。实验表明:煤层透气性系数和抽采时间是决定抽采半径的主要因素;抽采负压与抽采时间协调一致非常重要;平煤八矿15#本煤层顺层钻孔最大孔间距为3~4 m。     

云盖山煤矿底抽巷穿层钻孔抽采有效影响半径研究

当煤层群开采时,具有保护层条件的煤层,由于埋藏深度大而转变为没有突出危险或自然发火严重的煤层,致使具备保护层开采条件的突出矿井越来越少。在这种情况下,穿层钻孔条带预抽就成为防治煤与瓦斯突出最有效的区域防突措施之一。穿层钻孔抽采有效影响半径是抽采方法选择、钻孔布置参数以及评价抽采效果的重要依据。穿层钻孔抽采有效影响半径主要与煤层瓦斯含量、透气性系数、抽采钻孔直径及负压、抽采目的和时间等因素有关。施工穿层预抽钻孔对突出煤层进行消突已成为保安全、促生产过程中的重要环节,为避免钻孔设计及施工的盲目性,提高抽采钻孔的利用率及施工速度,对抽采有效影响半径的测试和确定已成为当前的首要工作。     

基于瓦斯含量的相对压力测定有效半径技术

针对现有煤层瓦斯有效抽放半径测定方法实用性差的问题,基于瓦斯压力和瓦斯含量的抛物线方程关系,推导出瓦斯压力变化与瓦斯抽采率的关系,发明了基于瓦斯含量的相对压力测定有效半径技术。利用瓦斯压力随抽放时间的变化情况确定煤层瓦斯抽放半径与抽放时间的关系,进而确定抽放钻孔间距、抽放时间等抽放参数,避免了在设计抽放钻孔过程中出现抽放空白带和钻孔的无效重叠,提高了煤层瓦斯的抽采率。     

小回沟煤矿本煤层瓦斯抽采钻孔设计研究

随着矿井采掘深度的增加,瓦斯含量及压力也随之变大。瓦斯抽采是治理矿井瓦斯最直接、最有效的手段,而抽采钻孔布置间距又是钻孔设计的重要参数。通过测定,小回沟煤矿2号煤层钻孔瓦斯抽采半径为：抽采30 d为2.22 m,抽采60 d为3.01 m,抽采90 d为3.48 m,抽采120 d为3.80 m。设计抽采钻孔间距为4 m,2204工作面原煤最大瓦斯含量为6.781 1 m³/t,抽采后煤的残余瓦斯含量最大值为5.571 2 m³/t,原煤瓦斯含量降低1.209 9 m³/t。通过优化本煤层瓦斯抽采设计达到降低煤层瓦斯含量的目的。     

瓦斯抽采钻孔有效影响半径测定

预抽钻孔抽采影响半径是瓦斯抽采设计的基本依据,也是瓦斯治理的基础参数。永红煤矿3号煤层为煤与瓦斯突出煤层,矿井采用预抽煤层瓦斯作为区域消突措施,为了获取永红煤矿3号煤层瓦斯抽采影响半径,为3号煤层瓦斯抽采设计提供依据,采用气体压力法测试了3号煤层预抽钻孔瓦斯抽采影响半径,测试结果表明,永红煤矿3号煤层直径为94 mm的预抽钻孔抽采影响半径为2.5 m。根据测试结果,并结合永红煤矿3号煤层平均厚度,建议永红煤矿相邻两个预抽钻孔间距不应大于4.0 m,且应至少布置2排。测试结果为永红煤矿3号煤层区域消突措施的制定提供了重要依据。     

鹤煤八矿顺层钻孔有效抽采半径影响因素分析

抽采半径影响因素很多,现场测试法测试繁琐,难以考虑众多因素。本文针对这一问题建立了描述煤层瓦斯流动瓦斯抽采固-流耦合模型,结合鹤煤八矿实际情况,分析了抽采负压、抽采时间、钻孔孔径等因素对鹤煤八矿顺层钻孔有效抽采半径的影响。研究表明:①钻孔有效抽采半径与抽采时间、钻孔孔径和煤层初始渗透率之间的关系均符合幂指数函数关系;抽采时间越长、钻孔孔径越大、煤层初始渗透率越大,钻孔有效抽采半经越大;②煤层初始渗透率对钻孔有效抽采半径影响很大,抽采时间和孔径对其的影响较大,抽采负压对其的影响基本可以忽略不计,现场可以通过实施增透措施、延长抽采时间、增大孔径以提高瓦斯抽采效果。研究结果对鹤煤八矿顺层钻孔有效抽采半经确定及保障瓦斯抽采效果有着重要的实际指导意义。对不同煤矿可调整物理参数进行模拟,以得到合适的抽采半径。     

顺层钻孔瓦斯抽采半径确定及抽采效果考察研究

针对河南九里山单一突出煤层特点,利用COMSOL Multiphysics软件模拟计算顺层钻孔瓦斯抽采半径,确定钻孔的布置间距,并对瓦斯抽采效果进行考察.研究结果表明,根据数值模拟结果确定1061工作面顺层钻孔的瓦斯抽采时间不小于6个月时,排放间距为1.5m;对瓦斯抽采效果进行考察,累计瓦斯抽采量为861.4万m3,抽采率达61.5％,残余瓦斯含量计算值和实测值、钻屑量S和钻屑瓦斯解吸指标△h2均小于《防治煤与瓦斯突出规定》或该矿区规定的临界值.     

钻扩一体化技术在石门揭煤工作中的应用

突出矿井石门揭煤过程中最易引发煤与瓦斯突出事故,而目前石门揭煤工作中防治煤与瓦斯突出的主要措施是穿层钻孔预抽煤层瓦斯,但低透气性煤层中单一采取这一措施难以达到理想的消突效果。钻扩一体化水力扩孔技术,能有效增加煤层透气性和抽采钻孔有效影响半径,辅以严封孔、高负压抽采措施,快速实现抽采达标,保证揭煤安全。     

云盖山煤矿瓦斯抽采效果考察

随着矿井开采深度的增加和开采强度的增大,煤与瓦斯突出问题越来越严重,煤层瓦斯压力、瓦斯含量、地应力加大致使突出矿井的突出危险性越来越严重,突出频率增加,突出强度增大,大型、特大型突出所占比例越来越大,煤与瓦斯突出已成为严重威胁矿井安全生产的主要问题之一。目前不具备保护层开采条件的煤层,井下钻孔预抽瓦斯是防治煤与瓦斯突出的主要手段之一,钻孔瓦斯抽采效果与煤层瓦斯含量、透气性系数、抽采钻孔直径及负压、抽采目的和时间等因素有关。针对云盖山煤矿在瓦斯治理中采用的不同瓦斯治理钻孔,结合矿井实际生产条件和不同瓦斯治理钻孔的有效抽放半径的现场测试结果,对不同瓦斯治理钻孔的瓦斯抽采效果进行考察,验证了不同瓦斯治理钻孔的有效抽放半径等技术参数。     

顺层钻孔瓦斯抽采流固耦合模型及数值模拟应用研究

基于构建的顺层钻孔瓦斯抽采流固耦合模型,利用COMSOL模拟软件,结合某矿3901工作面的实际情况,开展本煤层顺层钻孔不同瓦斯抽采时间、钻孔间距的数值模拟研究。结果表明,有效抽采半径随着抽采时间的增加先快速增加后逐渐变缓,有效抽采半径与抽采时间呈对数函数关系,当抽采时间超过180 d时,抽采时间对有效抽采半径的影响较小,考虑采掘接续确定该工作面合理的抽采时间为180 d;抽采钻孔间距对煤层瓦斯压力的下降和抽采效果影响显著,布孔间距越小钻孔之间瓦斯压力下降幅度越明显,为了有效避免了“空白带”和抽采的无效叠加,结合3901工作面的实际情况,确定瓦斯抽采180 d后最合理的钻孔间距为6 m。     

低透气性煤层蠕变预裂增透技术应用

大湾煤矿面临煤与瓦斯突出矿井低透气性煤层瓦斯抽采难的困扰。为弥补原有的密集顺层钻孔瓦斯抽采技术效果差、抽采率低的不足,大湾煤矿与相关企业合作,创造性地采用高压脉动空气量子植入蠕变预裂增透技术进行瓦斯抽采。明确瓦斯概况和论述技术原理后,在21110综采工作面回风顺槽对该技术进行了现场应用。实践表明,该创新技术可有效增加煤层透气性,延长钻孔瓦斯流量衰减周期,有效减少预抽时间,增大抽放半径;此外,可以减少钻孔工程量,提高抽采效率,极大降低煤与瓦斯突出的危险性。     

基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量测定抽采半径技术研究

瓦斯抽采半径直接影响着瓦斯抽采率的大小,是煤层瓦斯预抽钻孔布置的主要依据。分析现有测定方法,提出基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量的测定方法,可准确测定瓦斯抽采有效半径,并应用回归分析方法推导了瓦斯抽采半径的测定依据。选取贺西矿4#煤层进行了现场试验,对现场抽采孔进行了连续60天的流量监测,并结合验证孔瓦斯残留量和预抽率进行对比验证,准确测定出瓦斯抽采时间达到180天时,钻孔瓦斯抽采半径为6.5m,钻孔间距可设置为13m。