囊袋封孔器“两堵一注”带压封孔技术在耳海煤矿瓦斯抽采中的应用

瓦斯一直是煤矿安全生产的重大隐患,因此对瓦斯进行综合治理尤为重要。目前应用较广,效果较好的技术是瓦斯预抽采措施,但是钻孔抽采浓度偏低,严重影响煤层瓦斯抽采效果。造成钻孔抽采浓度偏低的因素有很多,(1)钻孔卸压圈裂隙漏气(钻孔半径的5～10倍);(2)巷道卸压带裂隙漏气(巷道宽度的3～5倍);(3)煤层节理裂隙发育导流;(4)封孔充填不实漏气;(5)塌孔堵孔;(6)煤尘或水堵塞抽放管。     

瓦斯抽采钻孔动态密封技术

为了增强瓦斯抽采钻孔密封效果,提高瓦斯抽采效率,提出了瓦斯抽采钻孔动态密封技术。通过"两堵"主动支撑密闭和注入不凝固黏稠膏体材料进行密封,可有效封堵钻孔及周围煤体裂隙,并在钻孔受扰动影响而密封失效后,采取二次或多次注浆以提高钻孔瓦斯抽采浓度,延长瓦斯抽采钻孔使用期限,提高瓦斯抽采效率。经现场验证,动态密封技术密封效果优于常规水泥注浆封孔,且在二次注浆后抽采浓度明显上升,有效解决了传统瓦斯抽采钻孔密封效果差、固态封孔易漏气、密封失效难以补救等技术难题。该技术具有一定的推广意义。     

伟峰煤矿6~#煤层瓦斯抽采技术研究

依据矿井在达产时瓦斯最大涌出量的预测,伟峰煤矿开采6#煤层时属于高瓦斯矿井。为了有效防范瓦斯事故并合理利用瓦斯资源,文章通过采用对本煤层预抽及边采边抽、邻近层高位钻孔抽采裂隙带、现采空区插管抽采和老采空区全密闭抽采的方法,从而达到煤与瓦斯安全高效共采的目的。     

瓦斯抽采钻孔双胶囊配合带压粘液封孔新技术

针对工作面煤巷扰动裂隙的客观存在,瓦斯抽采钻孔封孔质量难以满足钻孔密封检验要求、抽采瓦斯浓度和流量偏低等问题,提出了双胶囊配合带压粘液的封孔新技术,并双胶囊中间段采取了加长加粗的改进技术。其基本原理是采用高压胶囊封堵瓦斯气室同时配合低压胶囊封堵粘液,粘液封堵钻孔裂隙,实现抽采钻孔的彻底密封。通过理论分析,确定了合理的封孔工艺参数,并进行了现场工业性试验。结果表明,提出的双胶囊配合带压粘液封孔技术可增加封孔深度和提高封孔质量,使瓦斯抽采浓度提高40%~60%,平均瓦斯流量提高15 m³/min左右,且高浓度抽采周期可达两个月。     

大采高综采工作面综合立体瓦斯治理技术研究与应用

袁店一井煤矿1033工作面具有煤层厚、采高大、本煤层及邻近层瓦斯含量高的特点,瓦斯治理难度较大。设计采用地面瓦斯井、上向拦截钻孔抽采上邻近层中组煤卸压瓦斯,采用高位钻孔、老塘埋管抽采采空区瓦斯,工作面最大抽采瓦斯纯流量为100.42 m3/min。在工作面回采期间,根据顶板周期来压规律预测瓦斯涌出量易增大时间段,重点加强瓦斯管理。     

采动煤岩体弹脆塑性损伤本构模型及应用

 为提高保护层开采的有效性、安全性和经济性,通过引入理想弹脆塑性模型和内切圆准则,采用FLAC3D技术,在德鲁克–普拉格塑性流动格式基础上建立采动煤岩体弹脆塑性损伤本构模型的数值格式。利用VC++2005开发环境将本构模型编写成可供FLAC3D软件调用的自定义模型,并通过试件单轴和三轴压缩数值试验的对比,验证模型用于研究采动煤岩体脆性应变软化特征的正确性和合理性。将所建立模型用于阳泉新景矿超远距离保护层开采的数值模拟得出：位于保护层上部125 m的超远距离被保护煤层处于裂隙带上边缘,被保护层卸压瓦斯取得良好效果,能利用保护层开采及被保护层卸压瓦斯抽采消除被保护层的突出危险。计算结果与物理相似模拟结果基本吻合,表明所建立的采动煤岩体弹脆塑性损伤本构模型可用于保护层开采及被保护层卸压瓦斯抽采效果的预评价。模拟结果可为保护层开采及被保护层卸压瓦斯抽采设计提供合理建议。     

煤体采动裂隙现场实测及其应用研究

为获取高强度开采条件下煤体采动裂隙,以天地王坡矿3207工作面为背景,采用钻孔窥视法、测线法和测窗法等综合手段进行煤体采动裂隙现场实测研究.在此基础上,结合COMSOL Multiphysics软件研究煤体采动裂隙场对采动应力分布、煤层瓦斯压力的影响;探讨瓦斯压力与采动裂隙分布之间关系,并分析采动裂隙条件下抽放孔的合理布置方式.     

大孔径顶板长钻孔瓦斯抽采技术的研究

针对潘三矿1311(3)采煤工作面的瓦斯涌出特性,为有效的治理瓦斯超限的难题并节约成本,采用φ89mm钻杆、ZDY-10000S系列钻机及配套钻具,成功施工了深度超过500m的走向抽采钻孔并以此代替传统的高抽巷瓦斯抽采技术。通过对大孔径顶板钻孔抽采瓦斯方法的抽采效果及经济效益的分析,表明利用大孔径钻孔顶板钻孔抽采瓦斯技术治理瓦斯效果是显著的,瓦斯抽采浓度达到50%以上,实现了采煤工作面安全高效回采。     

煤层瓦斯抽采爆破卸压的钻孔布置优化分析及应用

 为解决重庆地区低透气性松软煤层瓦斯抽采率低的难题,提出煤层底板预裂爆破卸压增透新技术,指出其增透过程分为爆破应力波与爆生气体共同作用形成裂隙贯通区和爆破空腔顶部煤岩体垮落形成卸压带2个阶段。借助数值模拟对不同孔距爆破应力波的动态演变规律进行研究,发现预裂爆破影响范围分为粉碎区和贯通区,其中粉碎区范围约为爆破孔直径的6倍,而贯通区的形成则主要受大直径控制孔反射形成的拉伸波作用,最终得到预裂爆破形成贯穿裂隙且保持与控制孔同高破坏区间的最优孔距为0.9 m,并将该技术应用于重庆–煤矿K4煤层底板巷预抽瓦斯工程。应用结果表明：瓦斯抽采纯量提高2.8倍,瓦斯抽采浓度提高3.75倍,而且在爆破完成20～30 d后瓦斯抽采效果明显提高。     

采动工作面前方煤岩体积变形及瓦斯增透研究

研究工作面前方煤岩体瓦斯渗透率分布对合理抽取瓦斯具有技术指导意义。通过简化孔隙、裂隙等效力学模型,建立标准圆柱煤岩体试件的等效力学模型,推导含单一裂隙的纯煤岩试样等效轴向、径向与体积应变,并推广应用到含多种裂隙的多种介质组合结构,通过试验验证理论力学模型具有较好的可靠性。以淮南张集矿11-2煤层工作面回采为原型,通过数值计算得到3种典型开采的支承压力峰值集中系数,并推导出支承压力与水平应力分布表达式,其能综合考虑开采条件、影响范围与采动卸压产生的体积膨胀变形。建立体积应变与渗透率之间的多项式关系式,并给出采动条件下不同开采方式下的体积应变分布曲线与渗透率分布曲线,根据其各阶段的特征差异划分为不同的阶段,为工作面抽采瓦斯提供了理论依据。