高地应力突出煤层定向卸压增透集成技术

对以高应力突出煤层快速石门揭煤技术、高低位巷穿层钻孔预抽煤巷条带技术、煤巷掘进钻割一体化技术为主的定向卸压增透集成技术进行了总结。该技术可提高煤层透气性,扩大瓦斯抽采半径,提高瓦斯抽采率,缩短抽采达标时间,对防止瓦斯灾害具有较强的实用价值。     

高地应力突出煤层定向卸压增透技术的应用

在分析高地应力突出煤层定向卸压增透技术原理的基础上,以高低位巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯技术为例,对定向卸压增透技术的系统装备、施工工艺要点及注意事项进行了介绍。该技术在平煤十矿的应用表明,煤层透气性系数提高了800倍,大幅度降低了防突措施工程量,有效提高了回采生产效率。     

深部煤巷条带预掘底板岩巷卸压抽采防突技术研究

为了防止深部煤巷地应力主导型煤与瓦斯突出,分析了应力、瓦斯对煤岩体力学性质的影响规律,以及深部动力灾害发生机制,研究了深部煤巷掘进煤与瓦斯突出的力学特点及深部巷道围岩分区破裂的非单峰应力分布及演化过程,给出了深部巷道破裂区内、外边界及卸压影响范围的表达式,提出利用预掘卸压底板岩巷对上覆煤岩体进行卸压、穿层钻孔抽排煤巷条带瓦斯的区域防突方法,运用数值模拟方法确定卸压底板岩巷的合理空间位置,并进行了成功应用。实践表明：将卸压底板岩巷布置在煤巷正下方底板8～12 m位置,上覆煤岩层卸压效果显著,煤巷条带区域卸压抽采防突效果明显,实现了煤巷安全快速掘进。     

深部开采卸压瓦斯精准抽采体系构建及实践

为推进瓦斯治理水平高质量发展,以国内外研究进展为基础,建立了煤层瓦斯含量测定、瓦斯涌出量预测、瓦斯储运区辨识圈定、抽采方法确定、抽采参数设计、抽采工程施工、计量监测评价及调控的采动卸压瓦斯抽采全环节,从"精确度""准确度""精细度"对卸压瓦斯"精准抽采"内涵进行了阐释。以深部开采卸压瓦斯抽采关键问题为核心,主要内容为基石,重点技术为依托,手段与方法为途径,工程实践为验证,构建了多层级精准抽采体系框架。通过总结现有瓦斯涌出量预测的常用方法,得出瓦斯涌出量预测的一般箱体模型;以理论推导、试验模拟和现场反演3个方面研究为基础,提出了卸压瓦斯高效抽采区域精准辨识方法和流程;根据不同设计依据建立了卸压瓦斯精准抽采工程精准施工设计流程;以抽采数据动态感知、抽采效果评价及管网优化、抽采系统决策与调节为主要研究内容,提出了卸压瓦斯抽采精准调控的3个研究课题和研究思路;探讨了卸压瓦斯精准抽采云平台的架构,并应用卸压瓦斯精准抽采体系在山西典型高瓦斯突出矿井进行了现场工程实践。该研究完善了深部矿井卸压瓦斯治理的整体框架,为后续研究及现场应用提供了借鉴。     

深部矿井不同推采速度卸压技术实践

工作面不同推采速度下使顶板压力积聚,进而诱发煤壁片帮等矿压显现情况。为了解决不同推采速度下顶板安全问题,以黄陵二号煤矿420工作面为研究对象,通过现场实测、理论分析、数值模拟等研究方法,对工作面不同推进速度下的来压影响规律进行研究。结果表明,顶板载荷传递的速度与工作面推进速度呈正相关;停产造成的顶板压力积聚增高,采取切顶孔对工作面局部强制卸压,切顶孔布置位置及个数是影响悬顶长度主要因素;切顶孔卸压技术能有效缓解顶板压力积聚,保证工作面安全生产。     

深部矿井煤岩瓦斯动力灾害鉴定

矿井进入深部开采后,动力灾害发生机理更趋复杂,采用传统煤层突出危险性鉴定方法具有局限性。针对千米深井试验区情况,采用单项指标法对13-1煤层进行突出危险性鉴定,13-1煤层首采区经鉴定为非突出煤层;该煤层具有强烈冲击倾向性;试验矿井灾害防治不仅要考虑瓦斯治理,还要考虑冲击地压防治。     

白坪矿煤层突出危险性评价及区域突出预测

瓦斯突出区域预测是开展矿井瓦斯治理的基础,通过瓦斯地质特征和瓦斯赋存规律的研究,将矿井划分为东西两大瓦斯地质单元,采用单项指标法和瓦斯地质的方法,对矿井煤与瓦斯突出危险性进行了区域预测,最终以瓦斯含量≥7 m3/t为临界值,将井田划分为突出危险区和无突出危险区。     

深部突出区域回采工作面不同层位瓦斯抽采技术

随着煤炭开采不断向深部延伸，煤层瓦斯压力不断增大，瓦斯灾害越来越成为威胁矿井安全的主要灾害之一。以九龙煤矿15249N回采工作面为例，对其煤层瓦斯现状进行了分析，提出了瓦斯综合治理方案，采用上中下“三位一体”瓦斯综合治理技术，实施了工作面瓦斯交叉、立体、全方位抽采，取得了良好的效果，提高了矿井经济效益，保障了矿井的安全高效生产。     

水力冲孔在突出矿井的应用研究

坦家冲煤矿为突出矿井,针对煤层衰减系数大、透气性低导致矿井瓦斯抽采浓度不高、抽采效果不佳的特点,提出了水力冲孔的措施。试验表明,水力冲孔措施能冲出大量煤量和排出大量瓦斯,钻孔的孔径扩大至7～10倍,钻孔平均浓度提高了2倍左右,使得煤层的衰减系数减低,透气性增加,极大地提高了瓦斯抽采效果。     

深部应力型突出灾害的声发射监测工艺及预警试验研究

为研究深部应力型突出灾害的声发射预警方法,采用底抽巷穿层布设传感器的新工艺,开展了深部矿井掘进面动力灾害的声发射监测工艺探索及预警试验。结果表明,穿层传感器适宜布置在底板中,且与煤层的距离宜控制在1~2 m,试验煤层传感器的有效监测距离为40 m。当掘进面处于高地应力区域时,声发射参数出现脉冲式增大;掘进面处于一般应力区域时,声发射参数处于较低水平。声发射参数与钻屑量的对比分析表明,声发射参数与钻屑量变化具有一致性,且超前于钻屑量指标。在传感器穿层布设新监测工艺条件下,声发射参数的变化可以反映工作面的煤岩瓦斯动力灾害地应力致因的变化。     

魏家地煤矿煤与瓦斯突出防治技术及实践

结合魏家地煤矿瓦斯赋存条件和实际生产特点,制定了工作面突出危险性预测方法、工作面防突措施、工作面防治突出措施效果检验及安全防护措施,并在实际生产中得到验证,保障了矿井安全生产。     

保安煤业突出矿井瓦斯综合防治技术实践

保安煤业8#、9#煤层掘进过程中发生的瓦斯动力现象为压出型突出,经鉴定8#、9#煤层为煤与瓦斯突出煤层,保安煤矿为突出矿井。把15#煤层作为保护层开采(15#煤层经鉴定为非突出煤层),由下行开采变为上行开采,减少煤与瓦斯突出威胁;利用顶板走向高抽巷和穿层钻孔抽放上邻近层及采空区瓦斯,解放上部8#、9#煤层,实现区域消突,把8#、9#突出煤层变为不突出煤层;利用伪倾斜高抽巷、专用排瓦斯巷和穿层钻孔抽放初采瓦斯,解决15#煤层工作面上隅角瓦斯超限问题。     

掘进工作面综合防突技术

综合防突技术是现代化矿井防治煤与瓦斯突出的根本,根据《防治煤与瓦斯突出规定》进行了突出危险等级划分,平煤九矿己15-22021回风巷掘进面按突出危险进行装备管理。目前九矿严格执行区域防突措施先行,局部防突措施补充的综合防突技术,实现了突出煤层快速掘进的目的,取得了良好的效果。     

深井“三软”煤层煤与瓦斯突出防治技术及应用

在区域性防突技术中,通常采用"四位一体"防突预测,而在"四位一体"综合防突工艺中,关键是准确的预测预报。为了进一步防止无突出危险区突然升级,对煤层巷道掘进期间按突出威胁区进行管理,采用钻孔钻屑指标法和钻孔瓦斯涌出初速度法,对工作面的突出危险性进行预测验证。     

高突矿井条件下厚煤层防突技术的实践

在区域综合防突和局部综合防突2个四位一体的基础上,结合寺河煤矿井田范围内的煤层瓦斯赋存情况,介绍了在高突矿井条件下,厚煤层防突工作的具体做法,建立了一套完整的防突技术体系。     

深部动力灾害煤层防突预警技术在平煤十三矿的应用

研究确定了平煤十三矿己15-17煤层突出风险因素,从工作面与断层下盘距离、与应力集中区距离、软分层厚度、煤厚变化率、日常预测、动力现象、瓦斯涌出、措施缺陷等方面建立了8个突出预警指标;构建了包括监控预警综合数据库、采掘进度管理子系统、地质测量管理子系统、防突动态管理子系统、瓦斯地质分析子系统、瓦斯涌出分析子系统、预警信息查询网站、预警短信发布子系统、突出预警管理平台等软件的深部矿井突出综合预警系统,并建立了完善的保障机制。     

高深矿井冲击矿压综合防治技术

为分析孙村矿深部2号和4号煤层及其顶板岩层的冲击倾向性,采用了冲击倾向试验和岩体浸水力学试验,对煤岩样的各冲击倾向性指数及其浸水后的强度变化进行了试验研究。结果表明：煤岩均具有中等冲击倾向性,且浸水7 d后强度降低明显。为了确保安全开采该煤层,提出了防治、预测预报、解危和防护等综合方法来防治冲击地压,在2423工作面回采过程中,2423回风巷煤岩钻孔0～7 m深内的煤粉量在0.7～7.3 kg/m变化且均小于危险指标,4422运输巷钻孔煤粉量在距孔口3 m范围内变化不大,且都处于危险值以下,实现了安全掘进和回采。     

基于突出煤层区域防突技术研究

瓦斯突出是瓦斯治理的一大难题,基于贺西煤矿三采区3#、4#煤层采取地面钻井以及采掘工作面瓦斯预抽的技术,具体为钻孔间距取15 m,长度至少控制本在工作面及下一区段顺槽上帮15 m,钻孔孔径Φ96 mm,封孔深度应不小于8 m,封孔管直径大于50 mm,经测定得出地面钻井抽采区域内地煤层残存瓦斯含量为5.6 m3/t^6.5 m3/t,较原始瓦斯含量降低了6.4 m3/t^7.3 m3/t、降低幅度为46%~60%,防突效果明显,瓦斯得到了有效治理.     

我国煤与瓦斯突出区域预测方法研究现状及展望

对我国现有的煤与瓦斯突出区域预测方法进行了归纳总结,重点介绍了指标法、地质方法、物探法和数学物理方法,简要分析了各类方法存在的主要问题,并对突出区域预测的发展趋势进行了展望。指出我国煤与瓦斯突出区域预测的发展趋势是:不断完善现有突出区域预测方法,提高各类方法在不同地质条件下的适应性和有效性;加强瓦斯突出基础理论研究,充分利用各种现代理论与技术手段,全面考虑地应力、瓦斯和煤体性质等决定突出危险性的基本因素,构建基于多因素分析的综合突出区域预测方法体系;积极探索和研究深部矿井突出灾害演化规律和控制因素,提出适用于深部煤炭开采的突出区域预测方法。