五阳煤矿本煤层瓦斯超前采动卸压抽采试验

为了研究工作面超前支承压力对本煤层瓦斯采动卸压抽采的影响规律,在五阳煤矿7801工作面进行了试验研究;结果表明:工作面超前支承压力对本煤层瓦斯采动卸压抽采效果具有明显的影响作用,根据本煤层瓦斯抽采钻孔距工作面的位置,钻孔瓦斯抽采效果可划分为4个阶段:原始抽采阶段、超前影响抽采减弱阶段、超前影响抽采增长阶段和抽采衰减阶段。其中,超前影响抽采增长阶段和抽采衰减阶段为本煤层瓦斯超前采动卸压抽采的有效阶段,采用顺层平行钻孔抽采时,工作面前方25.8 m以内范围为有效抽采区域,该区域内瓦斯抽采量占顺层平行钻孔抽采总量的61.75%;采用顺层斜向钻孔抽采时,工作面前方44.8 m以内范围为有效抽采区域,该区域内瓦斯抽采量占顺层斜向钻孔抽采总量的37.89%。     

采动压力对本煤层瓦斯抽采效果的影响研究

为了提高本煤层瓦斯抽采效果,对富山煤矿21051工作面超前支承压力范围内的顺层钻孔抽采效果进行了现场观测研究,结果表明:在超前支承压力范围内钻孔抽采瓦斯情况大体分为"稳定—衰减—增长—衰减"4个阶段,在工作面前方0~20 m范围内瓦斯抽采效果最好,应尽量保证该区域钻孔正常抽采瓦斯,从而提高本煤层瓦斯抽采效率。     

开元煤矿低透气性本煤层超前卸压瓦斯抽放

通过实测对开元煤矿9404综放面利用工作面超前支承压力作用高效抽放低透气性本煤层瓦斯试验的效果进行了研究,结果表明:工作面前方的超前支承压力影响区是本煤层顺层瓦斯钻孔抽放量明显增大的区域,当工作面推进至距离瓦斯钻孔20～30m时,钻孔瓦斯抽放量开始明显增大;当工作面推进至距离瓦斯钻孔约7.6m时,钻孔瓦斯抽放量达到最大,钻孔最大抽放量平均达0.216m3/min。充分利用工作面前方的超前支承压力影响区提高本煤层瓦斯抽放量是治理低透气性煤层开采工作面瓦斯超限的重要途径。     

回采工作面超前支承压力对瓦斯抽采效果的影响

针对开元煤矿本煤层瓦斯抽采量偏低的问题,以该煤矿3710工作面为研究对象,对工作面超前支承压力及顺层钻孔瓦斯流量进行了现场实测,掌握了3710工作面超前支承压力对本煤层瓦斯抽采效果的影响规律。通过现场考察,工作面前方按支承压力对瓦斯抽采的影响可分为4个阶段,并对各阶段瓦斯抽采效果进行了考察分析,结果表明:第Ⅲ、Ⅳ阶段单孔瓦斯抽采量明显大于第Ⅰ、Ⅱ阶段;在工作面强化了第Ⅲ、Ⅳ阶段本煤层瓦斯抽采后,其抽采量较以往增加了38%,取得了较好的本煤层瓦斯抽采效果。     

工作面采动煤体卸压增透效应研究与应用

为研究采煤工作面前方煤体卸压增透效应,提高煤体卸压瓦斯抽采量,分析了采煤工作面前方采动煤体变形破坏与渗透率变化过程的相关性,在工作面前方卸压区,煤体发生滑移破坏,有明显的扩容及卸压增透效应。现场实测了工作面前方煤体应力及钻孔瓦斯流量随工作面推进过程的变化规律,确定了支承压力区、卸压区分布范围。在卸压区内,因煤体渗透率增大,钻孔瓦斯平均流量提高2~3倍。基于工作面前方煤体卸压增透效应,根据不同钻孔失效距离及卸压区宽度,给出了不同偏角(钻孔与垂直煤壁方向夹角)下的预抽钻孔卸压瓦斯抽采量计算式。分析结果表明:钻孔偏角越大,卸压瓦斯抽采量越大。结合某矿N2105工作面现场条件进行计算,得出钻孔偏角最大可为21.4°,相比原垂直煤壁钻孔,单孔卸压瓦斯抽采量可增加978.5 m3,预期可有效提高本煤层瓦斯抽采率。     

新义矿采煤工作面区域瓦斯抽采效果研究

为了消除采煤工作面煤与瓦斯突出危险性,保证工作面接替工作的顺利进行,根据新义矿11031采煤工作面煤层赋存与瓦斯的具体情况,选择采用(本)煤层顺层平行钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施。预抽工作面煤层瓦斯后结果表明:预抽钻孔布置均匀无空白带,整个回采区域划分为4个评价单元;累计抽采瓦斯量112.4万m3,抽采率达33.8%,根据瓦斯抽采量计算残余瓦斯含量为5.45~7.16 m3/t;实测残余瓦斯含量3.89~6.77 m3/t,可解吸瓦斯含量为2.69~5.57 m3/t。各项评价指标均满足《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》的要求,可以判定11031采煤工作面区域瓦斯抽采效果达标。     

综采放顶煤工作面瓦斯预抽采数值模拟研究

通过分析煤层瓦斯赋存流动基本规律,对成庄矿5305综采放顶煤工作面不同瓦斯抽采负压情况下瓦斯基本参数的变化及钻孔周围瓦斯压力场和速度场变化进行了模拟研究,并在现场进行了抽采试验。抽采效果表明：在煤层原始瓦斯相对含量大于8 m3/t的综采放顶煤工作面实施区域钻孔抽采,钻孔有效抽采半径为2～3 m,抽采钻孔布置间距取4～6 m,经过8个多月的抽采,使平均吨煤钻孔进尺达到0.05 m以上,瓦斯抽采率达到40%～50%。     

特厚煤层综放工作面地面抽采钻孔一孔多用方案研究

针对特厚煤层综放工作面地面钻孔瓦斯抽采技术,为了实现钻孔利用最大化和抽采效率最大化,在分析各种钻孔利用方式的基础上研究确定了适合塔山矿3-5煤层开采条件的钻孔利用方式。以该矿8203工作面为研究对象,根据相似模拟实验得到综放开采覆岩运动规律和工作面前方煤层支承压力分布规律,研究提出地面垂直钻孔"一孔多用"方案为在钻孔超前工作面20～25 m时进行采动卸压瓦斯抽采;在钻孔进入采空区0～180 m内进行采空区瓦斯抽采;钻孔进入采空区超过180 m后可停止采空区抽采,利用地面钻孔进行采空区自然发火防治。     

工作面前方承压抽采钻孔瓦斯渗透规律及其层理效应研究

通过在义煤集团新安煤矿14171采煤工作前方布置与层理方向呈不同角度的3个瓦斯抽采钻孔,考察其瓦斯抽放浓度、流量、抽放纯量指标来揭示随工作面推进过程中钻孔不同承压状态下的瓦斯渗透规律;建立数值模型分别对3个抽采钻孔的瓦斯渗透率进行模拟,模拟结果与现场考察较为相似。研究结果表明:工作面前方7~11 m为瓦斯抽采效果最好的区域,且与煤层层理呈平行角度布置钻孔瓦斯效果最佳,工作面前方4~6 m为瓦斯抽采设备拆除的合理区域。     

高瓦斯突出煤层底抽巷穿层钻孔动压瓦斯二次抽采技术及应用

为解决高瓦斯突出煤层采动卸压瓦斯涌入采掘作业空间容易造成瓦斯超限和底板岩巷利用率低的问题,使用数值模拟和现场应用方法研究工作面前方煤体瓦斯在动压影响下的高效抽采技术。结果表明：根据现场瓦斯体积分数监测将工作面前方煤体分为高效抽采区、有效抽采区和原始抽采区;高效抽采区在工作面前方20 m以内,平均瓦斯抽采体积分数为30%以上;有效抽采区瓦斯抽采受到动压影响,抽采体积分数随着与工作面距离增大而波动下降;原始抽采区范围为50～60 m以远,钻孔瓦斯体积分数基本稳定在10%以下,受采动影响较小;高瓦斯突出煤层底抽巷穿层钻孔动压瓦斯二次抽采技术在12110采面中抽巷应用效果较好,动压区抽采钻孔数量为非动压区的5%～10%,但月抽采量最高可达到非动压区月抽采量的74.01%。     

穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术研究与应用

为了解决高瓦斯突出煤层巷道掘进过程中的煤与瓦斯突出问题,开发了将钻机钻进与射流割缝技术有机结合的穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术。采用数值模拟的方法对比分析了钻孔和射流缝槽卸压效果,研究结果表明:割缝卸压比单纯钻孔卸压要优越很多,割缝缝槽破坏了钻孔周围的"瓶颈效应",多个割缝钻孔形成的裂隙相互导通,煤体透气性增大,促进瓦斯释放。工业性试验结果表明本卸压增透技术效果明显,瓦斯抽采流量、煤体扰动体积都有较大幅度增加,提高了瓦斯抽采效率。     

深部缓倾斜突出煤层小角度快速揭煤技术

 潘一东矿井建设项目部的井田范围内的主采煤层都是近水平煤层,煤层的最大倾角在80左右,所以石门揭煤几乎都是在小角度的情况揭开煤层,而小角度揭煤无疑又大大的增加了煤与瓦斯突出的危险。如何在石门小角度揭煤的条件下进行有效的快速石门揭煤防突工作,则是本论文着重要研究解决的关键问题。在对西一矸石胶带机上山进行揭11-2煤进行试验,执行四位一体的突出煤层揭煤措施,首先采用测定煤层原始瓦斯压力和原始瓦斯含量的方法来预测煤层是否有突出危险性;其次实施121个抽采钻孔,对其煤层进行区域消突;然后当抽采率达到45%以上时通过测定煤层的残余瓦斯含量和残余瓦斯压力的方法对消突煤层进行效果检验,在巷道施工法距煤层5m时通过综合指标法和钻屑瓦斯解吸指标法再次进行区域验证,在距煤层法距2m时采取远距离爆破,巷道见煤后进行循环效检直至远距离放炮结束。这次安全快速揭过11-2煤的关键在于快速测压技术的应用、抽采钻孔的设计优化及工作程序的劳动组织。     

高压水射流环切割缝自卸压机制与应用

为解决深部矿井低透气性煤层瓦斯抽采难题,针对穿层钻孔提出了高压水射流环切割缝煤层自卸压增透技术。通过瓦斯流动理论分析普通钻孔及环割钻孔瓦斯流动模式,分别建立了普通钻孔及环割钻孔瓦斯流动微分方程,获得了高压水射流环切割缝自卸压技术改善煤层瓦斯流动机制;采用FLAC3D软件建模分析高压水射流割缝后钻孔周边煤体应力演化规律,基于煤体卸压程度及塑性区分布特征,确定了穿层钻孔合理化割缝参数;通过底板穿层钻孔高压水射流环切割缝技术现场考察,环切割缝后煤层变形量达到0.136%,煤层透气性系数较原始状态提高了42倍,瓦斯抽采纯量相较普通钻孔提高3.44~5.32倍,同等条件下煤层抽采半径提高了1倍以上。理论研究与现场试验均表明,采用高压水射流切割在煤层内部形成环形缝槽,能有效改善钻孔煤体应力状态,增加煤层渗透性,提高瓦斯抽采效率。     

新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估

新建矿井瓦斯资料缺乏,尤其是瓦斯含量与瓦斯压力数据。基于新建矿井勘探期间勘探钻孔取得的煤样,利用勘探钻孔煤芯解吸法测定了煤层瓦斯含量等参数,依据计算煤层瓦斯含量的朗格缪尔方程,推导出原始煤层瓦斯压力。根据计算得到的煤层瓦斯压力及周边生产矿井资料,对宝达煤矿K2煤层煤与瓦斯突出危险性进行了评估。     

深孔松动爆破技术在“两高一低”突出煤层工作面中的应用

为了解决“两高一低”（高瓦斯含量、高瓦斯压力、低透气性）突出煤层综采工作面的防突和瓦斯超限问题,新田煤矿在1402工作面下部硬煤进行深孔松动爆破抽放技术试验。该技术的应用增大了煤体裂隙和煤层透气性,扩大了抽放钻孔的影响范围,提高了工作面瓦斯抽采量,减少了钻孔的施工时间和瓦斯抽放时间,钻孔工程量减少了一半,瓦斯治理效果明显,经济技术效果显著。     

近距离煤层群卸压瓦斯抽采机理分析及工程验证

对于岩体而言,孔隙率应该是其固有的物理属性,而作者通过压汞实验发现煤体的孔隙率却可以随着受压和卸载作用有较大的变化,并直接影响煤层瓦斯区域预抽的效果。文章从如何增加预抽瓦斯量的本质出发,通过对孔隙率和游离瓦斯量的计算和分析,实验中利用压汞法测量被保护煤层煤样孔隙率,利用间接和直接方法测定区域瓦斯压力,通过计算分析和现场瓦斯抽采实测数据统计验证,孔隙度的增加对游离瓦斯量的增加和卸压瓦斯抽采效果的提升起到决定性的作用;并在实践中发现保护层工作面后方60m的范围内,其下伏被保护煤层的孔隙率和游离瓦斯量达到最大值,卸压瓦斯抽采效果最好。     

基于坚硬煤层条件的顺层钻孔增透技术研究

为了解决低透气性坚硬煤层顺层钻孔抽采影响范围小、抽采效果差等问题,分析了坚硬煤层高压水射流破坏过程,采用数值模拟的方法研究了超高压水射流环形割缝卸压增透机制,研制了新型超高压水力割缝成套装置,并现场考察了坚硬煤层煤巷条带顺层钻孔超高压水力割缝应用效果。结果表明:采用超高压水力割缝后,坚硬煤层透气性提升约20倍,钻孔平均抽采瓦斯纯量提高2.0~2.5倍,抽采达标时间缩短67%以上,月掘进速度提高约50%,掘进期间无瓦斯异常现象,实现了坚硬煤层煤巷条带安全、快速掘进。     

Field investigation of using water injection through inseam gas drainage boreholes to control coal dust from the longwall face during the influence of abutment pressure

Coal dust is a primary contributor to underground coal-mining disasters and is also a major factor in adversely affecting the occupational health of mine workers. Pre-wetting the coal seam with water injection is widely considered as one of the effective means of mitigating coal dust generation during mining. Injecting water through inseam long boreholes parallel to the working face is a commonly used technique. However, for most fully-mechanised top-coal caving working faces, inseam gas drainage boreholes are drilled to extract gas from the gassy seam prior to mining. Therefore, there is neither enough time nor space at the working site for an elaborated water injection process. Based on the mining conditions at Panel 9801 of the Yangquan coalfield, this study designed a water injection system through the inseam gas drainage boreholes to control dust arising from the longwall face. Under the influence of abutment pressure, water injection through a set of inseam gas drainage boreholes was experimentally investigated to offset the conflict between water injection and gas drainage in terms of the time and space availability. The relations between the amount of injected water, the injection rate, the seam moisture content and the coal dust level at the working space were investigated. The effect of water injection for dust control at different distances ahead of working face was assessed. With the change of abutment pressure, the effect of water injection to inseam gas drainage and gas emission at working face was revealed and a space-time balance between gas drainage and dust control by water injection was established. The results indicate that under the influence of abutment pressure, water injection through inseam gas drainage boreholes wetted the seam and decreased the dust level at the working face. Water injection only has marginal influence on inseam borehole drainage and has a negligible impact on the gas level produced at the working face. Under the influence of abutment pressure, the optimum area for water injection through the inseam boreholes was the primary fracture opening zone and the secondary fracture development zone.     

低渗透煤层注水驱替促抽治理瓦斯技术

为解决单一低渗透煤层存在瓦斯抽采技术难度大、抽采成本高等问题,以夏店煤矿3116工作面低渗透3^#煤层瓦斯抽采为工程背景,研究提出了高压注水驱替促抽治理瓦斯技术。钻孔采用注-抽钻孔间隔布置,利用高压水对煤层瓦斯的驱替作用和水对瓦斯的置换解吸作用,达到提高相邻抽采孔的瓦斯浓度和瓦斯流量的目的。     

采动过程中瓦斯抽采流量与煤层支承应力的相关性研究

煤层中的瓦斯流动是一个瓦斯气体运移与煤层固体变形之间相互耦合的复杂过程。以松藻煤电有限责任公司松藻煤矿3211采煤工作面现场试验为基础,通过现场监测工作面采动过程中的煤层支承应力变化和本煤层瓦斯抽采流量变化,对工作面附近煤层支承应力和瓦斯抽采流量之间的相关性进行了研究。研究结果表明：随着采煤工作面的推进,煤层实测支承应力依次经历了低-高-低的过程,可以划分为卸压区、应力集中区和原岩应力区,并在工作面前方15~25 m处达到峰值。在煤层卸压区,煤层内孔隙、裂隙发育贯通,透气性增大,瓦斯抽采流量增大,在煤层支承应力集中区,煤层内裂隙收缩闭合,煤层透气性减小,瓦斯抽采流量也减小,在煤层原岩应力区,煤层透气性变化不大,瓦斯抽采流量趋于稳定。基于工作面煤层支承应力与瓦斯抽采流量的相互关系,以处于原岩应力区的煤层支承应力和瓦斯抽采流量为基准,构建了瓦斯抽采流量的负指数表达式