瓦斯抽采钻孔有效抽采半径的数值计算方法

以重庆天府三矿为例,结合现场实测、实验室参数测定和理论计算,研究了不同布孔方式(顺层抽采钻孔、穿层抽采钻孔)的有效抽采半径,并提出了利用变系数非线性瓦斯渗流方程来快速精确测定瓦斯抽采半径的数值计算方法。结果表明,此方法能够方便、快速确定钻孔间距和抽采时间,对节省抽采半径的测定时间和合理布置钻孔有一定的实际意义。     

顺层钻孔瓦斯抽采钻孔合理布置的参数计算

钻孔有效抽采影响半径是确定钻孔布置参数以及预测瓦斯抽采消突时间的重要依据。确定顺层瓦斯抽采钻孔合理布置参数,采用数值计算的方式,对不同抽采时间下顺层钻孔瓦斯抽采有效影响半径进行计算,并现场考察验证。研究结果表明:相同抽采条件下,抽采钻孔直径为75 mm,抽采时间为120 d时,抽采影响半径达到了1.0 m;抽采时间为60 d时,抽采影响半径达到了0.5 m,与数值计算结果基本相同。在实际工作中应日常性收集煤层瓦斯赋存、瓦斯涌出等相关资料;经常分析瓦斯地质变化情况,在地质构造带或局部瓦斯富集区或煤厚变化地带进行采掘活动时,应采取安全技术措施。     

瓦斯抽采高位钻孔参数优化研究

 为研究开滦矿区高位钻孔瓦斯抽采技术,论文对国内外高位钻孔抽放手段现状进行了分析,并以此在开滦矿区选取工作面进行了高位钻孔抽采的实践工作,研究了抽放前后工作面关键地点的瓦斯浓度变化,验证了高位钻孔的可行性,最后优化了终孔点高度、超前抽放平距、钻场间距等关键参数。研究结果表明高位钻孔参数的优化能有效防止工作面瓦斯超限。研究结果对改进开滦矿区瓦斯抽采技术,提高瓦斯抽采率方面具有十分重要的意义。     

高位钻孔瓦斯抽采参数优化技术

为解决回采工作面上隅角瓦斯超限问题,采用高位钻孔向回采工作面上覆岩层进行瓦斯抽采,通过反馈的抽采效果对高位钻孔施工参数进行优化,最终合理地确定了高位钻孔的施工参数,试验区7个抽采钻孔瓦斯体积分数最高时达到98%,平均达到了45%以上,有效解决的上隅角瓦斯超限问题。     

高位钻孔瓦斯抽采参数优化技术

为确保高位钻孔稳定高效抽采瓦斯,采用相似模拟试验和数值模拟研究了煤层走向开采和倾向开采过程中上覆岩层采动裂隙场、瓦斯场分布特征,查明了在采空区四周采动裂隙发育的分布特征,沿工作面分别将顶板垮落范围划分为3个区域,从而确定了高位钻孔最佳区域。在此基础上,建立了高位钻孔优化设计的流程及体系,通过理论分析得出各参数的确定方法。     

瓦斯抽采钻孔布置参数优化及其工程应用

针对传统布孔方式存在抽采盲区空白带,不符合防突规定要求,具有突出危险性,分析了"方格"和"三花眼"两种改进的布孔方式。经分析,两种布孔方式均不存在抽采盲区,可满足消突要求。但"三花眼"布孔方式单钻孔有效利用区域面积为"方格"布孔方式的1.3倍。结合大淑村矿172404工作面现场实际情况,应用效果表明:"三花眼"布孔方式比"方格"布孔方式在面积相同区域实施穿层消突时可节约成本39.75万元。大淑村矿每年需进行穿层预抽煤层瓦斯的区域面积约有6万m2,全年采用"三花眼"布孔方式可节约成本约近400万元,具有较强的应用价值。     

《不同瓦斯抽采钻孔有效抽采半径的数值计算方法》

 摘要：为了节省煤矿井下瓦斯抽采半径的测定时间和合理布置抽采钻孔,根据突出煤层防治瓦斯、有效抽放半径合理布置的必要性和重要性,本文提出了利用变系数非线性瓦斯渗流方程来快速精确测定瓦斯抽采半径的数值计算方法。以重庆天府三矿为例,结合现场实测、实验室参数测定和理论计算,研究了不同布孔方式（顺层抽采钻孔、穿层抽采钻孔）的有效抽采半径。结果表明此方法能够方便、快速确定钻孔间距和抽采时间,对节省抽采半径的测定时间和合理布置钻孔有一定的实际意义。     

瓦斯抽采钻孔布孔参数数值模拟

为研究合理的瓦斯抽采钻孔布孔参数,采用FLAC3D数值模拟的方法,分析了在巷道影响下钻孔破坏的过程。研究结果表明,平行布孔的钻孔孔壁应力集中程度一致,各个钻孔内部的应力分布相似。钻孔间距小于5倍开孔半径时,孔周煤体产生大范围塑性变形,导致孔壁稳定性差。布孔方式以及布孔间距对孔壁应力集中有较大的影响,采用平行布置方式比倾斜布孔方式的钻孔更为稳定,能够更为有效地保障瓦斯抽采。     

石门揭煤瓦斯抽采钻孔参数自动优化设计及应用

高瓦斯或突出矿井石门揭煤前,需要设计抽采钻孔并将钻孔位置立体展现在巷道与煤层交互面上。为解决普通AutoCAD等绘图软件无法满足大量计算的问题,本文结合煤矿瓦斯抽采的相关规定,基于Matlab软件编程,采用匈牙利算法和模拟退火算法,开发了石门揭煤瓦斯抽采钻孔参数的自动优化设计软件。应用结果表明:①自动优化设计软件可以解决基于任意煤层、巷道空间位置、抽采输入条件下的钻孔参数自动优化设计和方案对比问题,极大提高了计算效率和准确率;②图像绘制功能可以实现钻孔轨迹立体化呈现;③在确定抽采钻孔参数基础上同步设计验证钻孔布孔参数,实现抽采设计、验证的闭环控制;④实现任意补孔参数设计功能,大大提高了自动优化设计软件的实用性,解决了井下补孔参数设计问题。应用石门揭煤瓦斯抽采钻孔参数自动优化设计可以获得最优化抽采钻孔参数,极大提高了煤矿现场技术人员工作效率,为煤矿智能开采提供了重要支撑。     

掩护抽采巷高位钻孔瓦斯抽采技术研究与应用

针对采煤工作面在回采过程中,受邻近层等影响,采空区瓦斯涌出量巨大,传统的钻场抽采,效果较差;专用的高抽巷,成本太高;采用煤巷掩护方式对采空区进行大面积的集中连续抽采,是一种既安全又经济实用的抽采方法,取得良好的效果.     

瓦斯抽采辅助钻孔布孔方法及应用

提出了一种通过辅助钻孔提高瓦斯抽采钻孔抽采浓度的方法。首先采用较小钻杆直径钻机在巷道煤层上施工多个并排瓦斯抽采钻孔,再用较大钻杆直径钻机在其基础上进行扩孔,减小施工造成的钻孔裂隙范围。使用瓦斯抽采管进行初步抽采,当抽采浓度低于50%时,两端用膨胀封堵材料进行封堵并往封孔段内注满半流体浆液,过程中抽采不间断。当抽采浓度低于30%时,使用较小钻杆直径钻机遵循一定规则在抽采钻孔附近施工相应辅助钻孔并对其进行封堵注浆。该辅助钻孔布孔方法可以大幅度提高瓦斯抽采浓度,延长钻孔有效抽采周期。该方法在山西一缘煤矿的应用表明:瓦斯平均抽采浓度由20%提高至46%,成效显著,有一定的推广价值。     

瓦斯抽采钻孔修复机理与应用研究

从钻孔失稳、泥岩水化学作用等方面阐述了钻孔的堵塌孔机理,提出了水射流修复已有抽采钻孔的技术思路,并配套研发了瓦斯抽采孔水力作业机,形成了瓦斯抽采钻孔修复作业体系,实现了对已有抽采钻孔的修复和维护,解决了以往钻孔寿命短、补打钻孔工程量大、时间紧等问题,提高了钻孔的使用效率。通过在焦作煤业集团新河矿井的试验研究表明,使用抽采钻孔修复技术可将瓦斯抽采钻孔的有效寿命延长0.5~1倍,已堵塌抽采钻孔修复成功率达80%以上,单孔抽采纯量提高60%以上。     

高位钻孔抽采瓦斯技术研究与应用

采空区遗煤和围岩释放的大量高浓度瓦斯聚集在"竖三带"中的裂隙带中,随着老顶来压,大量瓦斯瞬时涌出,形成上隅角瓦斯超限的隐患。通过理论计算,12204工作面采空区裂隙带总体高度为19.8~32.8 m。设计施工了8个终孔位置位于不同高度的高位钻孔,随着终孔高度由16 m升高到28 m钻孔,抽采浓度逐渐升高至40.6%,抽采纯量逐渐升高至121.8 m3/d;钻孔终孔高度由28 m升高到37 m,钻孔时抽采浓度和日抽采纯量逐渐降低。为了提高高位钻孔的抽采效果,高位钻孔的终孔高度应该设计在25~31 m。     

瓦斯抽采钻孔集成除尘系统设计与应用

 本文针对平顶山矿区突出煤矿井下瓦斯抽采钻孔工程量大,钻孔施工过程中产尘量大、除尘难度大的特点,系统分析了当前国内外孔口除尘技术研究现状,在现场实测研究钻孔施工过程中粉尘扩散、流动、沉降规律的基础上,开发设计高效钻孔孔口集成除尘装置,对进一步降低瓦斯抽采钻孔粉尘危害进行了探索。     

顶板钻孔抽采瓦斯技术

针对回采工作面上隅角瓦斯涌出问题,提出了施工顶板走向钻孔来进行瓦斯治理,通过试验,单孔抽放浓度达到了50%以上、抽放纯量达到了1m3/min,上隅角瓦斯得到了有效控制,取得了较为理想的效果,并提出推广应用时的注意事项。     

高瓦斯矿井底抽巷钻孔瓦斯抽采应用

为合理确定瓦斯抽放封孔距离,避开气流短路现象,以沙曲矿为研究对象,设计底抽巷钻孔,穿过上覆3号、4号及5号煤层,设定不同封孔距离,测定抽放瓦斯浓度。结果表明,封孔距离为3 m时,出现了气流短路现象,而封孔距离为5 m和15 m则没有出现,从而可知,巷道裂隙带发育范围在3 m到5 m。     

瓦斯抽采管路摩擦阻力计算方法及应用

瓦斯抽采是从根本上治理煤矿瓦斯灾害的主要手段,准确的管路阻力计算是进行抽采设计和参数优化的前提条件,而目前理论计算和现场测试结果存在一定误差。为深入分析瓦斯抽采管路摩擦阻力特性和优化计算方法,依据流体力学达西定律和量纲理论,探讨了摩擦阻力的本质内涵和主要影响因素,指出了目前计算公式存在的不足,建立了工况条件下抽采管路摩擦阻力计算的优化方法,给出了对比新旧方法的现场应用实例。结果表明,优化方法计算结果的相对误差仅为0.6%,与现场实测阻力非常吻合。     

多煤层穿层钻孔瓦斯抽采比例计算方法研究及应用

为了有效地测定多煤层穿层钻孔联合抽采各煤层瓦斯抽采比例,准确掌握瓦斯抽采情况,提出了相应的计算方法,并在青龙煤矿21605底抽巷展开现场试验。计算该试验区域瓦斯抽采比例时,考虑到瓦斯抽采范围近似圆柱形,提出将试验单元内煤炭储量分别与瓦斯抽采前、后瓦斯含量的乘积计算出瓦斯抽采相关量,抽采比例跟该试验单元煤层厚度、瓦斯含量和密度相关。结果表明：采用工程实测方法测定的多煤层瓦斯抽采比例为：M18煤层占46.37%,M17煤层占12.67%,M16占40.94%。试验结果能满足实际工程需要,为青龙煤矿现场瓦斯抽采提供一定指导意义。