厚煤层工作面瓦斯高效抽采和管控技术

为优化工作面高位瓦斯抽采设计及抽采参数,提高抽采效率,在对原设计的高位钻孔设计、控制范围及抽采效果的分析基础上,提出优化措施,经对原抽采及优化后的瓦斯抽采效果对比分析得出以下结论:高位钻孔距煤层顶板间距在4~7m内,钻孔控制范围沿走向30~45m,沿倾向35m、钻孔数量6个时抽放效果最佳。     

煤与瓦斯突出矿井工作面顶板高位钻孔优化设计

为提高瓦斯抽采率,基于采场围岩裂隙发育特征及瓦斯流动规律,采用UDEC数值模拟软件模拟祁南煤矿342工作面在推进时的覆岩裂隙发育规律,优化工作面顶板高位钻孔设计方案。研究结果表明:当工作面推进速度5 m/d时,裂隙发育和瓦斯积聚区距煤层顶板12~22 m,在高位钻孔的层位控制范围,高位钻孔倾向控制范围优化为距回风巷9~36 m,钻场间钻孔的压茬距离35 m。祁南煤矿342工作面顶板高位钻孔按优化方案设计施工,单孔最大瓦斯抽采体积分数达84%,高位钻孔瓦斯抽采率达50%以上,工作面回风流的瓦斯体积分数控制在0.6%以下,保证了工作面的安全开采。     

综采工作面高位裂隙瓦斯抽采钻孔优化设计

为了改变目前黄陵二号煤矿207工作面高位裂隙瓦斯抽采现状,提高钻孔抽采效率。在掌握顶底板及本煤层瓦斯赋存情况下,得出207工作面瓦斯富集区分布的基础上,首先通过工作面裂隙带的界定,找准了裂隙带分布;接着进行钻孔施工设计优化,将钻孔控制垂高增大;随后,继续增加大角度(夹角)钻孔,增加钻孔数量并向工作面中间布置。通过对高位裂隙瓦斯抽采钻孔优化前后抽采效果对比,得到了高瓦斯区域内综采工作面高位裂隙钻孔优化的实践方法和钻孔控制理想范围,提高了高瓦斯区域内工作面上隅角瓦斯治理效果,对后期相邻工作面同类型钻孔抽采、参数优化及效果分析具有借鉴意义。     

采动裂缝带瓦斯抽采技术及工程实践

基于采空区上覆岩层裂隙分布规律,根据裂缝带高度、钻孔沿倾向控制范围经验公式,在工作面前方实施了顶板走向高位钻孔。结合天地王坡矿3215工作面裂缝带钻孔试验及抽采数据分析,验证了垮落带和裂缝带高度,并对钻孔压茬距以及合理钻场间距进行了计算,提出了合理的优化建议。工程实践表明:经优化后,顶板走向高位钻孔抽采效果明显,钻场平均瓦斯抽采量9.26m3/min,瓦斯抽采率52.65%,有效降低了采空区和采煤工作面的瓦斯量。     

孤岛工作面高位钻孔抽采精准控制范围确定及效果分析

朱集西煤矿为煤与瓦斯突出矿井,主采的11-2煤和13-1煤均为突出煤层。11401工作面为孤岛工作面,回采时须治理本煤层瓦斯及上覆13-1煤卸压瓦斯。在高抽巷未到位的情况下,治理回采期间的瓦斯关键措施是高位钻孔抽采,结合理论分析和现场考察,确定了高位钻孔抽采精准控制范围,并对效果进行了分析。分析结果表明,控高在5~8 m抽采效果较平稳,控高在10~12 m抽采瓦斯浓度最高,采用高低层位高位孔、结合地面钻井、埋管抽采等措施,工作面瓦斯抽采率达到75%以上,效果显著。     

特厚煤层综放工作面高位钻孔优化布置及效果分析

介绍了高位钻孔瓦斯抽采是有效解决工作面上隅角瓦斯超限的重要措施,但钻孔层位布置将直接影响工作面瓦斯治理效果。针对屯宝煤矿特厚煤层综放工作面高位钻孔抽采现状,通过现场考察高位钻孔瓦斯抽采效果,对比分析并不断优化调整高位钻孔布置方式,最终确定了合理的钻孔布置方式。结果表明:高位钻孔布置层位为7~9倍采高时,可以有效保证瓦斯抽采效果,工作面瓦斯抽采率达到60%以上,上隅角瓦斯得到了有效控制,瓦斯治理效果良好。     

基于采动覆岩特征的高位钻孔控制区域的确定

霍尔辛赫煤矿高瓦斯工作面回采时上隅角瓦斯浓度较大,严重影响了正常生产,急需设计高位钻孔抽采瓦斯。为指导高位钻孔的设计参数,综合采用理论与数值模拟结合的方法,合理分析了覆岩的裂隙特征,根据研究结果确定大采高工作面采动覆岩纵向最佳的瓦斯抽采控制层位为22～30 m。并得出高位抽采措施的抽采对象是在上隅角处横向上沿走向50 m、倾向70 m的裂隙区域。     

综放工作面采空区高位定向钻孔抽采效果影响因素分析

为了分析采空区高位定向钻孔设计抽采参数对抽采效果的影响,运用统计方法研究了矿井53个高位定向钻孔的布置参数和抽采数据,确定了合理的钻孔布置层位和平距。以王家岭煤矿12311为试验工作面,试验了不同抽采负压和钻孔孔径下高位定向钻孔的抽采效果,综合判定了高位定向钻孔的最佳抽采负压和合理钻孔孔径,并对高位定向钻孔设计和抽采参数进行了优化,对优化后的钻场抽采效果进行了试验和分析。结果表明：高位定向抽采钻孔的合理布置层位为25～45m,平距为20～60m,最佳抽采负压为22.7kPa,最优孔径为133mm,优化后瓦斯抽采率提高15.5%,有效降低了回风流瓦斯浓度。     

综放工作面采空区高位定向钻孔抽采效果影响因素分析

为了分析采空区高位定向钻孔设计抽采参数对抽采效果的影响,运用统计方法研究了矿井53个高位定向钻孔的布置参数和抽采数据,确定了合理的钻孔布置层位和平距。以王家岭煤矿12311为试验工作面,试验了不同抽采负压和钻孔孔径下高位定向钻孔的抽采效果,综合判定了高位定向钻孔的最佳抽采负压和合理钻孔孔径,并对高位定向钻孔设计和抽采参数进行了优化,对优化后的钻场抽采效果进行了试验和分析。结果表明：高位定向抽采钻孔的合理布置层位为25～45m,平距为20～60m,最佳抽采负压为22.7kPa,最优孔径为133mm,优化后瓦斯抽采率提高15.5%,有效降低了回风流瓦斯浓度。     

RFPA~(2D)数值模拟在高位钻孔参数优化中的应用

基于准确划分煤层上覆岩层"竖三带"的煤层法向分布范围,以及有效提高高位钻孔瓦斯抽采效果的重要性,应用RFPA2D软件数值模拟祁南煤矿714工作面顶板垮落情况,初步分析了"竖三带"的煤层法向分布范围,并结合经验公式的计算结果,综合判定距71煤层顶板上方18.4～49.0m的岩层区域为裂隙带,高位钻孔法距参数的取值范围优化选择为18.0～34.0m。现场应用表明,高位钻孔的法距参数施工控制在20.0～35.0m时,钻孔抽采瓦斯体积分数均在30%以上,最大为53.2%。同时,高位钻孔的平均瓦斯抽采量为7.32m3/min,占工作面总瓦斯涌出量的60.6%,远高于采空区埋管技术的瓦斯抽采量,并且工作面的平均瓦斯抽采率提高到60.0%。     

大直径高位钻孔代替高抽巷抽采瓦斯的研究

针对高抽巷施工工程量大、投入大的问题,在沙曲矿24207综采工作面进行了大直径高位钻孔替代高抽巷的试验,对二者的抽采效果进行了对比分析。高位钻孔抽采瓦斯效果达到了高抽巷抽采瓦斯的效果,且高位钻孔呈扇形布置,能扩大抽采范围,延长瓦斯抽采服务时间,提高瓦斯抽采率,将工作面回风瓦斯体积分数控制在0. 33%左右。应用结果表明用大直径高位钻孔代替高抽巷进行瓦斯抽采是可行的。     

马兰矿12504综采工作面瓦斯综合治理技术应用

为解决马兰矿12504工作面瓦斯含量高的问题,根据工作面煤层赋存特征及开采条件,确定工作面采用高位钻孔+采空区埋管抽采相结合的瓦斯治理方案。基于高位钻孔设计原则,分别进行钻孔压茬长度、钻孔在工作面倾斜方向的控制范围、顶板走向高位钻孔布置参数的设计,根据工作面特征进行采空区埋管抽采参数设计,在抽采方案实施后进行抽采效果分析。结果表明:瓦斯治理方案实施后,工作面回采期间无瓦斯超限现象,保障了工作面的安全回采。     

回采工作面高位抽采钻孔布置与应用

为保障2-559工作面高位钻孔的瓦斯抽采效果,基于工作面地质条件,通过理论与试验分析的方式,进行高位钻孔各项布置参数的设计,确定钻孔布置在回风巷内、钻场步距为21 m、高位钻孔孔径为153 mm,落孔高度为25～30 m,布孔间距为2 m,在抽采期间进行抽采指标的监测,高位钻孔平均抽采纯量11.34 m3/min,抽采浓度平均12.3%,高位钻孔的平均瓦斯抽采量占到工作面瓦斯涌出量的33.4%,抽采效果显著。     

常村矿S3-9工作面高位抽采钻孔技术研究与应用

以潞安环能股份公司常村煤矿S3-9综放工作面为研究对象,针对高瓦斯工作面高强度开采条件下瓦斯经常超限的问题,采用理论分析和现场观测的方法确定裂隙带高度和高位抽采钻孔设计参数,并进行现场效果检测,结果表明:该工作面采空区冒落带高度为21.3 m,裂隙带范围为21.3~41.2 m;确定回风巷高位钻孔终孔位置为:水平方向距回风巷里帮30.8~38.1 m,垂直方向距煤层顶板19.8~39.6 m;可提高回风巷高位钻孔的抽采负压,并适当扩大钻孔直径,以增加钻孔抽采瓦斯量。     

斜沟煤矿高位钻孔合理终孔位置模拟与试验研究

为改善斜沟煤矿18205工作面高位钻孔的瓦斯抽采效果,采用FLAC~(3D)软件模拟和现场试验对采空区顶板岩层渗透率的演化规律进行分析,并以此作为高位钻孔终孔位置的确定依据。结果表明:工作面推进120 m前,采空区顶板岩层纵向卸压区范围随着工作面的推进不断增大;工作面推进120 m后,采空区顶板岩层纵向卸压区范围变化越来越小,开始沿远离工作面方向转移;当高位钻孔的终孔层位选在距煤层顶板16~18 m时,采空区瓦斯抽采效果较为显著;高位钻孔终孔位置布置在17 m后,上隅角瓦斯体积分数基本维持在0.6%左右,回风流瓦斯体积分数大约为0.42%。     

裂缝带顺层长钻孔瓦斯抽采技术研究

为进一步提高采空区裂缝带瓦斯抽采效果、降低矿井瓦斯治理成本,保证工作面安全回采,曙光煤矿引进大直径顶板定向长钻孔技术对工作面覆岩裂缝带瓦斯进行抽采,同时对高位定向钻孔布置层位及施工工艺进行了研究。现场工业性试验表明,垂直方向上定向钻孔层位布设于裂缝带中下部瓦斯聚集区域17.1~22.8 m;水平方向上钻孔分布范围距回风巷15~35 m,钻孔间距为10 m。与普通高位钻孔抽采技术相比,该套技术不仅大幅减少高位钻场数量和钻孔进尺量,显著缩短施工工期和降低施工成本,而且瓦斯抽采效果明显优于常规钻进技术,平均单孔瓦斯抽采纯量由0.15 m³/min提高到1.55 m³/min,提高了9倍;钻孔抽采寿命由18~33 d提高到146 d以上,提高了4倍以上。     

水压预裂工作面瓦斯抽采高位钻孔参数优化及应用

为降低高瓦斯坚硬顶板倾斜近距离多煤层U型通风工作面上隅角瓦斯浓度,提高瓦斯抽采效率,本文以新疆东沟煤矿低渗透性、高瓦斯煤层143综采工作面高位钻孔为研究对象,在理论上分析水压预裂对瓦斯抽采效果影响的基础上,实施了上隅角悬顶水压预裂试验,总结了工作面瓦斯变化特征与控制措施,分析顶板垮落裂隙带瓦斯运移积聚的主要区域,并根据钻孔有效长度及利用率、钻场合理间距、钻孔数量、布置层位、压茬间距和倾向、控制范围等参数的理论计算结果,结合覆岩裂隙发育规律,优化高位钻孔的布置层位、终孔位置、终孔间距和钻孔数等抽采工艺参数。现场实践表明:抽采工艺参数优化后,钻场位置在回风巷底板高度的基础上提高1m左右、终孔高度控制在15～25m、终孔距回风顺槽为1～41m、终孔间距为8m且钻孔数为6时,高位钻孔抽采效率和能力显著提高,上隅角瓦斯浓度降低至0.1%～0.3%范围内,治理效果较好。     

高位钻孔抽采治理瓦斯技术研究

为解决唐山矿工作面在回采过程中瓦斯浓度超限问题,在Y484工作面现场试验高位钻孔进行瓦斯抽放。根据分源瓦斯预测方法对工作面瓦斯涌出源进行分析,并通过理论计算冒落带和裂隙带的高度范围。结合本煤矿的现场实际情况,基于原经验优化高位钻孔参数布置,并对抽放效果进行研究。研究结果表明:工作面距离钻场越来越近时,瓦斯抽采量不断增高;通过计算瓦斯抽采纯量得到抽采效果较好孔的位置为孔高35～50 m,距巷帮距离30～50 m,瓦斯抽采率大大提高,工作面及上隅角瓦斯可得到有效控制。     

水压预裂工作面瓦斯抽采高位钻孔参数优化及与应用

为降低高瓦斯坚硬顶板倾斜近距离多煤层U型通风工作面上隅角瓦斯浓度,提高瓦斯抽采效率,本文以新疆东沟煤矿低渗透性、高瓦斯煤层143综采工作面高位钻孔为研究对象,在理论上分析水压预裂对瓦斯抽采效果影响的基础上,实施了上隅角悬顶水压预裂试验,总结了工作面瓦斯变化特征与控制措施,分析顶板垮落裂隙带瓦斯运移积聚的主要区域,并根据钻孔有效长度及利用率、钻场合理间距、钻孔数量、布置层位、压茬间距和倾向、控制范围等参数的理论计算结果,结合覆岩裂隙发育规律,优化高位钻孔的布置层位、终孔位置、终孔间距和钻孔数等抽采工艺参数。现场实践表明：抽采工艺参数优化后,钻场位置在回风巷底板高度的基础上提高1 m左右、终孔高度控制在15～25 m、终孔距回风顺槽1～41 m、终孔间距为8 m且钻孔数为6时,高位钻孔抽采效率和能力显著提高,上隅角瓦斯浓度降低至0.1%～0.3%范围内,治理效果较好。     

低透煤层采空区覆岩高位瓦斯富集区微震探测及应用

为了提高低透气性煤层采空区覆岩卸压瓦斯的抽采效果,采用微震监测技术,对工作面推进过程中采空区覆岩微震事件的演化过程进行了监测,进而分析了采空区覆岩的空间破裂特征,并依据微震监测分析得到的采动裂隙带位置及周期来压步距,设计了高位钻孔瓦斯抽采参数,检验了瓦斯抽采效果。结果表明:工作面回采期间周期来压步距在16 m左右,形成的采动裂隙带高度在50 m左右,据此设计的高位瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采量和抽采体积分数分别提升了100%和150%,表明微震监测技术可准确探测采空区覆岩高位瓦斯富集区的空间位置,为瓦斯抽采钻孔设计提供了依据。