采煤工作面煤与瓦斯动力灾害防治技术研究

针对戊9-20180工作面具有突出危险性但不具备开采保护层条件、地质条件复杂的问题,在掘进期间至回采前,采取了在进、回风巷内对采面圈定煤体经过水力压裂增透后沿戊,煤层施工本煤层抽放钻孔进行采前预抽的措施.结果表明,经过钻孔抽放瓦斯后,钻孔控制范围内的煤层残余瓦斯含量降到了8 m3/t以下,控制了煤与瓦斯突出灾害的发生.     

近距离煤层群底板拦截钻孔抽采回采工作面卸压瓦斯技术研究

根据赤峪煤矿近距离煤层群开采及瓦斯含量在10 m3/t以上等特殊条件,采用近距离煤层群底板拦截钻孔抽采回采工作面卸压瓦斯技术,利用在3号煤层的掘进巷道施工拦截钻孔,拦截钻孔抽采3号、4号煤层卸压瓦斯,降低回采过程中3号、4号煤层卸压瓦斯涌入2号煤层采空区的量。该技术通过在赤峪煤矿中央采区C1204工作面试验结果表明,底板拦截钻孔抽采回采工作面卸压瓦斯技术可替代底板抽采巷施工底板卸压钻孔,不仅有效的降低煤层瓦斯含量、压力,保证了工作面安全生产,同时节省了底板抽采巷因变形严重需要维修的费用。     

井下定向钻孔与地面“U”型井组直井对接技术

为了提高地面煤层气井组抽采效率,验证对接钻孔来实现煤层瓦斯的立体式联合抽采的可能性,以保德煤矿施工完成的1个主孔孔深为1 544 m对接钻孔为实例,介绍了对接钻孔轨迹的设计方法、设计原则和孔深结构,研究了对接连通技术和定向钻孔轨迹控制技术,分析了对接钻孔与地面"U"型井组直井的联合抽采效果。结果表明:煤矿井下与地面"U"型井直井对接钻孔可以提高地面煤层气井组抽采效率,对煤矿的瓦斯治理和高效开发利用具有示范意义。     

余吾煤业地面瓦斯抽采井排采效果分析

余吾井田于2006年开始施工地面煤层气排采工程,试验实施较为有效的为采前瓦斯预抽放系统(37口井)3号煤层压裂排采工程,通过该工程有效降低了试验区域煤层瓦斯含量,有利于后期井下采煤时快速掘进及快速回采,对潞安矿区相关矿井地面瓦斯超前抽放和煤层气开采具有借鉴意义。     

煤矿井下瓦斯抽采技术研究

文章主要介绍石港煤矿煤与瓦斯的共采技术以及山西焦煤集团的多分枝地面垂直井瓦斯抽采技术的原理与演进规律,对于提高我国煤矿井下瓦斯抽采率以及降低煤矿煤层瓦斯含量和井下瓦斯涌出含量,促进煤矿安全生产具有一定的借鉴意义。     

大口径瓦斯抽放井的工程实践

瓦斯浓度超标是造成煤矿生产过程中事故频发的重要因素,直接威胁煤矿的安全生产,是煤矿灾害防治的重点对象。近年来,高瓦斯矿井开始大规模施工地面瓦斯抽放孔,通过地面抽放的方式降低瓦斯浓度,从而更加有效地保障了煤矿的安全生产。通过潞安集团余吾煤业最大口径1.6m的1号大口径瓦斯抽放井施工为例,详细陈述了大口径瓦斯抽放孔的施工工艺、工序和经验体会,有利于为今后同类工程施工提供借鉴。     

综放工作面瓦斯综合治理技术

为了解决汪家寨煤矿P41102综放工作面回采过程瓦斯超限频繁等问题,通过在本煤层施工顺层钻孔进行瓦斯预抽,有效地降低了工作面回采过程中的瓦斯涌出量。同时,在采空区30 m范围埋设直径250 mm瓦斯抽放管对采空区瓦斯进行抽采,减少回风流的瓦斯浓度,在煤层顶板15m左右布置高位钻孔抽采上邻近卸压层瓦斯,效果明显,瓦斯抽采量达到27.05 m^3/min,瓦斯抽采率达到69.5%,工作面平均月进尺提高30 m以上,生产能力平均提高86 851.6 t/月,杜绝了瓦斯超限,保证了工作面的安全高效生产。     

新安煤矿采煤工作面消突评价

为了消除采煤工作面煤与瓦斯突出危险性,实现安全回采,新安煤矿在14221采煤工作面采用了本煤层平行钻孔抽放煤层瓦斯,抽放钻孔量为0.129m/t,采前瓦斯预抽率31.2%,采前残余瓦斯含量为0.84～6.78m3/t。根据《防治煤与瓦斯突出规定》采用钻孔指标法、残余瓦斯量法以及煤层瓦斯预抽率进行消突评价,并对评价结果的可靠性进行了分析,结果表明,该工作面为无突出危险性。同时根据现场情况,对该采煤工作面后期回采时所采取的防突措施提出了建议。     

常村煤矿综采工作面瓦斯综合防治技术应用

为消除工作面瓦斯隐患,保证工作面安全回采。根据常村煤矿瓦斯地质条件及赋存情况,在井下工作面开采时,制定保护层开采技术,煤层穿层钻孔、顺层钻孔区域消突措施、巷帮高位钻孔和动压区抽放等局部消突措施,工作面回采期间补充隅角抽放、煤层注水、架间插管抽放等综合瓦斯治理措施。通过瓦斯综合防治措施的执行,工作面回采期间绝对瓦斯涌出量由原来的5.2 m3/min下降到4.1m3/min以下,风排瓦斯浓度由原来的0.38%降低到0.18%,回采期间,未发生过工作面瓦斯超限现象。     

区域瓦斯抽放技术在立井施工防突中的应用

为确保煤矿立井井筒施工过程中安全揭穿通过突出危险性煤层,在平煤四矿立井工作面揭露突出煤层前,按区域<防治煤与瓦斯突出规定>的要求,对立井施工区域防突措施中的瓦斯抽放技术进行了分析、设计和实施,确定抽放负压不小于13 kPa,初始抽放期的瓦斯体积分数不小于10%,抽放时间以抽出的绝对瓦斯量降到8 m3/t以下或者抽出的瓦斯体积分数不低于30%为准,采取设计的抽放措施后,钻孔瓦斯涌出初速度q和钻屑瓦斯解吸指标△h2都在低指标范围内,立井穿过煤层前后,没有再出现类似区域打钻时的顶钻、夹钻现象,回风流中也没有出现瓦斯超限,施工过程中地压情况稳定,说明高地应力状况也得到了相应的缓解.     

上保护层开采下伏煤岩力学特性及瓦斯抽采效果

基于岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,模拟保护层开采过程,下伏煤岩应力及变形特征,得出了下伏煤岩应力随保护层开采变化规律及被保护层煤层变形呈现压缩、膨胀、膨胀减小到稳定的变化规律,并在现场进行了工业性试验,考察了保护层开采过程,被保护层变形及煤层透气性变化,理论分析与现场测定基本吻合,依据研究结论,优化了被保护层卸压瓦斯抽采设计,通过被保护煤层卸压瓦斯抽采,残余瓦斯含量降到了2.33 m3/t,残余瓦斯压力降为0.35 MPa,均低于煤层突出临界值;被保护范围内煤层瓦斯抽采率达到44.8%;被保护层的瓦斯含量得到有效降低,消除了突出危险性,确保了被保护层的安全开采。     

远距离下保护层开采卸压特性及钻井抽采消突研究

我国西部部分矿区地质构造复杂,瓦斯灾害特别是煤与瓦斯突出十分严重,威胁了矿井的安全生产,制约了煤炭资源的开发。针对这些矿区构造复杂、煤层渗透性差及煤层群开采的特点,以消除煤与瓦斯突出危险性、降低煤层瓦斯含量为切入点,对远距离下保护层开采及钻井抽采卸压瓦斯、消除煤与瓦斯突出危险性进行了系统研究。构建了采场相似模型和数值分析模型,研究了远距离下保护层开采的卸压特性:①下保护层开采期间,被保护层可实现充分卸压,其透气性系数大幅度提高,为抽采卸压瓦斯提供了条件;②针对双保护层开采条件,揭示了工作面风巷、机巷内错40~50 m区域的被保护层均为膨胀区,是布置钻井的合理位置;③提出了远距离双保护层开采的重复卸压模型,首采保护层回采后形成的采空区具有"缓冲效应",减弱了次采保护层开采期间上覆煤层的卸压程度。建立了地面钻井稳定性分析的力学模型,研究得出:①邻近岩层的强度相差越大,对钻井的挤压、剪切作用越大;②在套管和井壁之间留设间距后,套管上的最大剪切应力平均降低50.8%,减小了套管剪切破坏的概率;③生产套管长度越大,其挠度值越大,抗弯曲变形能力越强。对此,设计了防剪切破断的钻井井身结构:生产套管采用贯穿井身的整管,与固井套管或井壁之间留设"缓冲容移间距",筛管段采用了"套管强化技术",有效提高了钻井稳定性。揭示了地面钻井抽采卸压瓦斯规律:①阐明了工作面回采距离(表征上覆煤层和裂隙带的透气性)是影响钻井产气率的关键参数;②得出了保护层工作面回采期间地面钻井产气率"快增慢减"的变化机制,并确定了钻井的最佳布井参数;③建立了卸压煤层及采空区的瓦斯流量计算模型,为钻井抽采卸压瓦斯消突效果的评价提供了依据;④提出了钻井下段增阻提高卸压瓦斯抽采量的方法。远距离下保护层开采及钻井抽采消突技术在神华集团乌兰煤矿进行了工程试验,结果表明地面钻井抽采卸压瓦斯消突效果显著:试验区钻井的总产气量为1 512.96×104m3,机巷侧、风巷侧钻井的最大布井间距分别为150和169 m,被保护层的残余瓦斯含量分别降低至3.63和3.14 m3/t,抽采率分别达到65.8%和68.0%,彻底消除了煤层的突出危险性。     

马池煤矿煤与瓦斯突出危险工作面消突措施及评价分析

 鉴于11041工作面是煤与瓦斯突出危险工作面,在该工作面上采取了顺层钻孔预抽煤层瓦斯的防突措施,吨煤抽放钻孔量为0.16m/t,瓦斯预抽率达34.72％,采前残存瓦斯含量明显低于临界值。采用单项指标法、综合指标法、残余瓦斯含量法、吨煤抽放钻孔量和煤层瓦斯预抽率对该工作面采前突出危险性进行评价,评价结论为无突出危险性,这为该工作面回采过程中制订安全技术措施提供了重要的科学依据。     

煤矿区煤层气三区联动立体抽采理论与模式

为了实现煤矿区煤炭与煤层气2种资源的安全高效协调开发,基于煤炭开发时空接替规律,将煤矿区划分为规划区、准备区、生产区3个区间,分别采用地面钻井排采、地面与井下联合抽采以及本煤层钻孔抽采等不同的瓦斯抽采技术以保证煤炭安全高效生产。根据煤矿安全生产容许最高瓦斯含量数学模型、煤层瓦斯压力数值模拟模型和煤层气立体抽采优化专家系统,创立了三区联动的区域递进式立体抽采模式（晋城模式）,提高了煤炭资源采出率,实现了煤矿瓦斯井下抽采和地面原位抽采2个独立产业模式的有效衔接,解决了煤层气开发与煤炭开采的时空矛盾。     

综采面顺层钻孔瓦斯抽放消突技术研究

成庄矿为了消除煤层的突出危险性,安全有效地开采井下3号煤层4311综采面,采用顺层钻孔预抽该综采面回采区域煤层瓦斯。成庄矿4311综采面作为试验区进行了消突措施、消突效果技术研究,在该综采面预抽煤层瓦斯过程中以及抽放结束后,进行煤层残余瓦斯含量测定,并对该综采面煤层区域进行预抽煤层瓦斯抽采效果达标和消突效果达标评判。上述措施确保了该矿综采面4311的高产高效安全生产,取得了良好的经济效益。     

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.     

低渗煤层液态CO_2相变定向射孔致裂增透技术及应用

如何实现深部煤层瓦斯的高效抽采是保障我国煤炭企业安全生产的重要问题,而低透气性煤层瓦斯储层增产改造则是其中的核心技术和热点问题。为解决低透气性煤层瓦斯高效抽采技术难题,研究提出了地应力条件下优势射孔致裂方向的确定方法及低渗煤层液态CO_2相变定向射孔致裂增透技术,现场试验及应用研究形成了液态CO_2相变定向射孔致裂增透网格式瓦斯抽采方法。研究表明:孔壁破裂压力受钻孔方位角、倾角影响具有明显的方向性,并确定了试验区液态CO_2相变定向射孔优势致裂方向;该技术可有效增加煤样孔隙度、孔径、比表面积、可见孔比例等,改善煤岩体内孔隙结构及渗流能力,提高瓦斯抽采纯流量9~12倍,降低煤层瓦斯抽采流量衰减系数92%;现场试验及PFC2D数值模拟研究确定了该技术的影响半径为9~13 m;应用表明液态CO_2相变定向射孔致裂增透网格式瓦斯抽采方法,可有效预防低透气高突煤层巷道掘进期间的瓦斯超限问题,提高巷道掘进速度4~5倍。     

薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术应用实践

针对薄煤层快速回采工作面瓦斯涌出量大,工作面上隅角、回风流等多处局部瓦斯超限现象,采用分源瓦斯分析方法,确定工作面瓦斯来源及含量,并采用本煤层预抽、高位顶板裂隙抽放、采空区插管埋管抽放等综合抽放瓦斯措施,对工作面瓦斯进行综合治理。试验结果表明:综合抽放瓦斯措施分别解决了快速回采期间落煤及采动引起的工作面瓦斯涌出量大、上邻近层卸压瓦斯向采空区大量涌入、下邻层卸压瓦斯向采空区涌入、U型通风工作面上隅角瓦斯聚集和超限问题。薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术能够有效治理矿井瓦斯,不仅实现了薄煤层工作面安全高效开采,同时为类似矿井瓦斯治理提供了借鉴。     

高位抽放巷在大倾角井巷揭煤防突中的应用

在揭煤前,利用高位瓦斯抽放巷向突出煤层打一定数量钻孔,再将钻孔与抽放管路相接,利用抽放泵提供的负压将煤层内的高压瓦斯抽出,在揭煤时使得初始释放瓦斯膨胀能降低,因而煤层失去突出危险性。对于近距离高瓦斯高突煤层,能大大缩短揭煤的工期。