淮南矿区煤矿煤层气抽采技术

根据淮南矿区实际，提出并研究了复杂特困条件下煤与煤层气共采技术。应用数值模拟、相似材料试验、工业性试验等方法，研究了开采煤层顶板煤层气抽采技术、开采保护层卸压增透抽采煤层气技术、地面钻井抽采采动影响区域煤层气技术等采动煤岩移动卸压抽采煤层气技术。以及原始煤层强化抽采煤层气技术的关键参数，全面考察了现场应用效果。     

依兰第三煤矿煤与煤层气协调开发模式

针对依兰第三煤矿属近距离松软低渗突出煤层群开采,面临着煤层突出危险严重、煤层预抽效果差、邻近层卸压煤层气涌出量等问题,提出了适用于依兰第三煤矿煤与煤层气协调开发模式,确定合理的开采顺序选择突出危险性相对较弱的煤层作为首采煤层(保护层)先行开采,利用首采煤层采动造成的邻近低渗强突出煤层卸压增渗,实现邻近低渗强突出煤层卸压...     

保护层卸压瓦斯抽采及涌出规律研究

随着我国煤矿开采深度的增加,煤与瓦斯突出矿井和变出煤层的数量不断增加,利用保护层开采过程中的被保护层的卸压作用对卸压瓦斯进行强化抽采,使被保护层由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层,从而实现煤与瓦斯资源的安全高效共采．系统介绍了基于分源原理的回采工作面瓦斯涌出预测方法,保护层开采及卸压瓦斯强化抽采技术的发展和工程应用．结合淮南潘一矿下保护层和谢一矿上保护层开采及卸压瓦斯强化抽采实例,将保护层工作面瓦斯涌出量预测结果与保护层工作面瓦斯涌出量实测结果进行了对比分析．研究结果表明,由于保护层开采的卸压作用,使被保护层卸压瓦斯抽采率远大于被保护层卸压瓦斯的自然排放率,导致保护层工作面瓦斯涌出量预测结果小于实际瓦斯涌出量．     

远距离下保护层开采与抽采卸压瓦斯防突措施研究

开采保护层与抽放卸压瓦斯是一种非常有效、非常经济的区域性防治煤与瓦斯突出措施,通过对阳泉煤业集团三矿开采远距离下保护层后抽采卸压瓦斯的研究,表明远距离下保护层开采与卸压瓦斯抽放综合应用在防治煤与瓦斯突出方面具有显著的效果。     

软岩保护层开采卸压增透效应及瓦斯抽采技术研究

软岩保护层具有层位选择灵活性和开采厚度可调节性等特点,在首采卸压层或保护层选择上具有广泛的应用前景。以芦岭矿Ⅲ1采区为工程背景,通过不同保护层开采方案对比,选择软岩层作为首采卸压层,运用数值试验方法讨论软岩保护层开采卸压增透机理,在分析覆岩移动破坏特征的基础上,提出卸压瓦斯综合治理方案。研究表明:软岩保护层开采后,上覆被保护层(8~#煤)采空区范围卸压率和膨胀变形率分别为0.57和0.782%,被保护层出现卸压增透效应。8~#,9~#煤处于弯曲下沉带的下部范围,10~#煤处于底鼓变形带的上部范围,设计以地面采动井、拦截钻孔、穿层钻孔配合采空区埋管抽采为核心的卸压瓦斯抽采体系。考察期范围卸压瓦斯总抽采流量平均稳定在30.5 m3/min,8~#,9~#煤瓦斯预抽率达65.4%,有效地实现了煤、瓦斯与稀有矿产资源共采。     

中远距离上保护层开采被保护层卸压时空效应及应用研究

针对祁东煤矿煤层群中远距离上保护层开采时,被保护层施工穿层钻孔发生严重的钻孔突出等问题,研究了上保护层开采被保护层卸压瓦斯流动滞后的时空规律,用于被保护层卸压瓦斯抽采。研究表明:被保护的9煤层底板穿层钻孔滞后上覆71煤层工作面平面位置20~25 m施工钻孔进行卸压抽采,解决了被保护层超前预抽及卸压抽采存在的钻孔突出、煤孔段塌孔,以及卸压抽采封孔段漏气等问题,提高了抽采效果。     

下保护层开采卸压瓦斯分布预测及抽采技术

为了保证被保护层瓦斯的消突和治理工作,掌握保护层开采的卸压效果和预测卸压瓦斯的主要分布区域,运用UDEC离散元模拟得到了下保护层开采后被保护层的卸压效果、瓦斯运移规律及分布情况,并根据模拟结果相应地提出了留巷钻孔法抽采卸压瓦斯,实现了无煤柱开采,消除了被保护层应力集中区煤与瓦斯突出危险威胁。经现场实测抽采后3号煤层瓦斯压力降低了1.36 MPa,瓦斯含量降低了9.51 MPa,抽采效果良好。     

远程采动煤岩体变形与卸压瓦斯流动气固耦合动力学模型及其应用研究

经过多年的科学研究和工程实践证明,采动卸压瓦斯抽采技术是防治煤与瓦斯突出、降低煤层瓦斯含量最有效、最经济的区域性措施。尽管近几十年来开展了大量的采动卸压瓦斯抽采现场试验,但对采动煤岩体变形与卸压瓦斯流动相互作用的研究尚不够成熟,还无法为卸压瓦斯的高效抽采提供理论基础和技术支持。以远程采动煤岩体为研究对象,运用岩石力学、采矿工程、渗流力学、数值仿真等理论,采用现场实验、实验室实验、理论分析和数值分析相结合的研究方法,系统研究了采动煤岩体的卸压特征、移动变形、采动应力变化及卸压瓦斯流动规律;开展了采动煤岩体变形与瓦斯流动耦合作用研究,构建了采动煤岩体弹脆塑性本构模型和采动煤岩体变形与瓦斯流动耦合动力学模型及数值计算方法,通过模型的应用初步获得了远程上被保护层应力场、位移场与渗透率的时空变化规律,最后提出了保护层开采工程分类及判定方法,以及远程保护层开采及卸压瓦斯抽采技术体系,并在阳泉新景矿成功地进行了试验,取得了显著的抽采效果。为保护层开采设计及远程被保护层卸压瓦斯的高效抽采提供了理论依据和技术支持。主要研究内容及成果有:(1)利用平面应变相似模拟实验系统,以阳泉矿区新景矿为地质背景,开展了远程采动煤岩体裂隙演化...     

上保护层开采卸压瓦斯抽采技术试验研究

以新庄孜矿保护层66109工作面为研究对象,针对开采过程中遇到的瓦斯治理问题,进行理论分析,提出了上、下向穿层钻孔瓦斯抽采、沿空留巷埋管瓦斯抽采、下向顺层钻孔瓦斯抽采的卸压瓦斯抽采技术方法。现场试验结果表明,结合卸压瓦斯抽采技术,9煤层保护层的开采有效地消除了8煤层煤与瓦斯突出危险性,实现了8煤层的安全高效开采。     

松软低透强突出特厚煤层瓦斯治理

为了提高松软低透强突出特厚煤层瓦斯抽采效果,基于煤与瓦斯安全高效共采理论,采用保护层开采结合卸压瓦斯强化抽采技术,使高瓦斯突出煤层转变为低瓦斯非突出煤层,实现松软低透强突出煤和瓦斯安全高效共采。在崔庙煤矿进行了保护层开采试验,分析了保护层回采工作面瓦斯来源,利用分源预测法预测瓦斯涌出量并采取卸压瓦斯强化抽采技术。结果表明,保护层开采后,瓦斯抽采量由1.15 m3/min升高到4.3 m3/min且长时间保持稳定,抽采瓦斯加以利用可以取得保证安全生产、开发能源和减少环境污染三重效果,实现了煤与瓦斯安全高效共采。     

深部远距离煤层群卸压主控因素及首采层优选方法研究

为了选取合理的深部远距离煤层群首采保护层,进行了煤层群开采卸压主控因素正交模拟研究,构建了有效卸压的主控因素耦合关系,提出了深部远距离煤层群首采保护层优选方法并开展了工程应用研究,考察了首采层开采对邻近层的卸压保护效果,检验了保护区卸压瓦斯抽采区域防突措施效果,评价了深部远距离煤层群首采保护层优选方法合理性。结果表明:在不考虑煤层群层间厚层坚硬岩层的情况下,远距离煤层群下保护层开采对上覆邻近层的卸压效果影响的关键主控因素为保护层采高、煤层层间距,上保护层开采对下伏邻近层的卸压效果影响的关键主控因素为煤层层间距;常规采高条件下(采高≮10 m),深部远距离煤层群只能选择下保护层开采模式,层间距必须在《防治煤与瓦斯突出细则》要求的最大保护层垂距范围内,且达到不破坏上被保护层的最小理论层间距,同时保护层采高应达到最小保护层厚度要求;朱集西矿远距离煤层群13-1、11-2、8煤层应当选择11-2煤层作为首采保护层,其开采对上覆13-1煤层能够形成有效卸压保护、对下伏8煤层不能形成有效卸压保护,有效卸压保护范围内13-1煤层采用地面井结合井下钻孔进行卸压瓦斯抽采能够实现区域防突措施有效;基于关键...     

下保护层开采覆岩应力变化特性数值模拟

为了预防生产矿井的煤与瓦斯突出,利用保护层开采过程中的被保护层的卸压作用对卸压瓦斯进行强化抽采,使被保护层由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层,实现对煤与瓦斯突出煤层的消突.应用数值模拟软件进行模拟,对下保护层开采后顶板覆岩的卸压程度、煤岩层移动变形、岩体裂隙发育和煤层卸压瓦斯抽采方法进行系统的研究.结果表明,被保护层的膨胀变形使得被保护范围内的围岩体内部形成大量孔道和裂隙,煤层的透气性增大.被保护层地压减小,弹性潜能得到缓慢释放.开采保护层结合采取相应的瓦斯抽放措施,对于防治深部煤层瓦斯突出和实现煤矿安全生产具有重要的意义.     

松藻矿区煤层气并下抽放技术

本文介绍松藻矿区的煤层气赋存条件，排放规律。重点论述了矿区煤层气抽取方法，该矿主要以开采保护层卸压抽气为主的井下抽放方法，正逐步向采前预抽包括本煤层预抽、网格式预抽和石门揭煤预抽和开采卸压抽气以及采后对采空区抽气的综合抽放方式过渡。并且简要叙述了该区抽放煤层气钻孔的合理密度和封孔的参数。     

深部地区保护层开采期间卸压瓦斯抽采技术探索与实践

随着峰峰矿区的生产地区逐步向深部延伸,深部地区煤层具有瓦斯压力高、含量大等特点,采取工作面单侧的卸压瓦斯抽采技术已经不能解决深部地区的瓦斯治理问题。此次研究主要是采用在保护层工作面两巷施工网格式走向穿层长钻孔抽采卸压瓦斯的技术,解决保护层开采期间工作面瓦斯超限问题,同时也通过对卸压瓦斯的抽采,解决被保护层的煤与瓦斯突出问题,最大限度地降低被保护层的吨煤瓦斯含量,保证被保护层开采期间的安全。     

下保护层开采上覆煤岩体采动效应及卸压范围扩界研究

基于FLAC3D数值模拟方法,研究了下保护层开采上覆煤岩体的采动效应,得出下保护层开采上覆煤岩体的应力分布特征、位移变化规律和被保护层的卸压范围。研究结果表明,上覆煤岩体卸压程度、应力集中程度和卸压范围均与层间距有关,层间距越大,卸压程度和应力集中程度均越小,最大应力集中位置越倾向于采空区,相应的卸压范围也越小。从应力应变和瓦斯流动角度,将被保护层进行了划分,并对上覆煤岩体的水平移动规律进行了总结。工程实践表明,在非充分卸压区施工密集钻孔,经较长时间的强化抽采,可消除非充分卸压区的突出危险性,达到被保护层扩界的目的。     

突出煤层群保护层开采区域防突技术方案优化

针对寺家庄矿15#煤层的煤与瓦斯突出防治问题,分析了上、下保护层开采条件下被保护层的应力释放规律与膨胀变形效果,评价了寺家庄矿实施上、下保护层开采的可行性,提出了寺家庄矿保护层开采区域防突技术最优方案。研究结果表明,寺家庄矿上保护层开采条件下被保护层的卸压膨胀效果不足以消除其突出危险性;15#煤层下部的铝土岩具有一定的开采经济价值,且下保护层开采后,被保护的15#煤层得到充分卸压,被保护层瓦斯能够得到有效抽采,从而消除其突出危险性;寺家庄矿15#煤的合理区域防突技术方案为铝土矿下保护层开采结合底抽巷穿层钻孔抽采15#煤的卸压瓦斯,且保护层采高不超过4.8 m。     

采动区远程卸压煤层气地面直井抽采机理分析

以淮南矿区为实例,以实现远程卸压煤层气地面直井高效抽采为目的,研究了远距离保护层开采对被保护层的卸压增透作用及远程卸压煤层气解吸、渗流、运移及富集机理。结果表明研究区位于弯曲下沉带内远程卸压煤层气主要来自被保护层中的充分卸压区及部分卸压区,采动造成的层外卸压作用使吸附于煤层中煤层气得到解吸,同时通过采动增加裂隙和减小有效应力的双重作用大幅增加了被保护层渗透性。卸压煤层气采动初期富集于采空区中部的上覆被保护层中;采动后期富集于采空区四周由采动影响线和压实线确定的O形圈内。     

下保护层开采上覆煤岩体采动效应及卸压范围扩界研究

基于FLAC3D数值模拟方法,研究了下保护层开采上覆煤岩体的采动效应,得出下保护层开采上覆煤岩体的应力分布特征、位移变化规律和被保护层的卸压范围。研究结果表明,上覆煤岩体卸压程度、应力集中程度和卸压范围均与层间距有关,层间距越大,卸压程度和应力集中程度均越小,最大应力集中位置越倾向于采空区,相应的卸压范围也越小。从应力应变和瓦斯流动角度,将被保护层进行了划分,并对上覆煤岩体的水平移动规律进行了总结。工程实践表明,在非充分卸压区施工密集钻孔,经较长时间的强化抽采,可消除非充分卸压区的突出危险性,达到被保护层扩界的目的。     

新集一矿远距离下保护层开采试验研究

借鉴相邻淮南矿业集团采用首采11-2煤层作为13-1煤层远距离下保护层开采的实践经验,以新集一矿11-2煤层281110工作面开采为例,对远距离下保护开采进行了试验研究,考察了下保护层开采有效保护范围,统计了保护层开采过程卸压瓦斯抽采效果,测试了被保护区残余瓦斯参数,对被保护层区域防突措施效果进行了检验。研究结果表明:新集一矿11-2煤层作为下保护层开采,最大保护垂距为126m,不破坏上部被保护层的最小层间距离为35m,作为上覆13-1煤层的下保护层开采其走向、倾向上方、倾向下方的卸压保护角分别为57.3°,89.2°,74.8°,配合有效卸压瓦斯强化抽采措施被保护层13-1煤层区域防突措施效果有效。     

重庆地区煤层气资源开发模式研究

通过研究分析目前国内外煤层气开发模式,结合重庆地区实际地质情况,提出了适合重庆地区的综合开发模式。即:采煤前地面压裂抽采,预抽原始煤层的煤层气;采煤时井下预抽,利用采掘工作的超前压力,开采卸压,进行井下煤层气抽采;采空区及废弃矿井煤层气抽采,通过地面钻井、埋管及巷道抽采煤层气;以及矿井通风煤层气的回收利用。形成了煤层气综合性规模开采的一种最为经济、有效的模式,同时也指出了这一模式需要解决的主要问题与关键技术。