平煤股份二矿沿空掘巷卸压范围研究

针对平煤股份二矿庚组煤层结构软硬不均、透气性差且无保护层开采等特点,以庚组煤层为例开展沿空掘巷卸压区域消突范围的研究。沿空掘巷就是把巷道布置在煤柱一侧,经过应力和瓦斯应力重新分布的低应力场,使煤体卸压、应力重新分布,降低了煤层的突出危险性。通过实测巷道周围应力分布,认为平煤股份二矿沿空掘巷实体煤侧21 m内都属于卸压范围,再通过煤层瓦斯含量、钻屑瓦斯解吸指标（Δh₂）和瓦斯压力的测定,确定了沿空掘巷卸压范围实体煤侧轮廓线16 m,说明了在该范围内无突出危险性,该方法不仅具有掘进进度快、减少资源浪费、提高煤柱采出率的特点,还对矿井安全、高效生产具有重要的指导和借鉴意义。     

沿空掘巷卸压消突合理煤柱宽度的确定

为确保突出煤层巷道布置在卸压区,实现煤巷安全高效掘进,以盛远煤矿为例,结合采空区侧支撑应力及瓦斯压力分布规律,通过数值模拟和突出危险性现场考察,确定了沿空掘巷卸压消突合理煤柱宽度。结果表明:5 m宽煤柱内部存在弹性区,能保持一定承载能力,巷道围岩变形量较小,留设5 m宽煤柱沿空掘巷恰好处于卸压消突范围内,所测钻屑瓦斯解吸指标均低于临界值,且掘巷期间瓦斯涌出量均在1.58 m3/min以下,未出现突出动力现象,实现了安全高效掘进。     

单一低透气性煤层采空区卸压带防突范围确定

针对单一低透气性煤层具有瓦斯预抽难度大、防突效果差等特点,为准确确定卸压带范围,实现单一低透气性煤层卸压带内的快速掘进,以古汉山矿为例,采用多种方法综合考察法来考察卸压带范围。结果表明:通过测定其邻近采空区煤层内残存瓦斯含量、压力并结合数值模拟,综合确定该矿井有效防突卸压带范围为8 m,在该范围内,瓦斯涌出初速度、钻屑量和钻屑瓦斯解吸指标均小于临界值,说明卸压带内无突出危险性,可实现在单一低透气性煤层卸压带的安全快速掘进。     

高瓦斯矿井孤岛工作面沿空掘巷煤柱宽度研究

采用数值模拟和现场监测相结合的方法对高瓦斯矿井孤岛工作面中沿空掘巷的煤柱宽度进行了分析。结果表明,巷道采空区侧煤柱内的垂直应力沿巷道宽度呈抛物线形分布,最大垂直应力位于巷道宽度的1/2,且巷道中部煤柱的受力和变形量都显著大于巷道上下2个部位。当沿空掘巷采空区侧的煤柱宽度为6～7 m时,煤柱具有较高的承载能力,能够有效控制巷道围岩的变形。采用钻屑瓦斯解吸指标来评价瓦斯突出危险性较钻屑量指标更安全。通过采用局部瓦斯突出危险性评价,并结合巷道内瓦斯含量监测,可有效保证高瓦斯矿井孤岛工作面沿空掘巷的安全施工。     

单一高突煤层沿空掘巷卸压消突效果研究

以鹤壁矿区单一高突煤层为研究背景,首先分析了不同开采方式下(全层放顶煤、开采顶分层)的煤岩体变形破坏及应力变化特征及不同开采方式下的采空区卸压影响规律。以残存瓦斯含量为突出预测参数,研究分析了沿空掘巷卸压消突效果。     

鹤壁八矿沿空巷道周边煤体消突范围快速预测

通过对鹤壁八矿3103工作面完全沿空巷道周边煤体钻屑量和瓦斯含量进行实测,分析钻屑量、瓦斯分布规律,得出消突范围的实验值,并与理论分析所得的消突范围进行相互验证。     

突出煤层沿空掘巷有效保护范围考察

在突出煤层沿空掘巷时,确定卸压煤层区域有效保护范围、保证巷道在无突出危险区安全掘进至关重要。通过理论计算和残存瓦斯含量考察相结合的方法确定了沿空掘巷的有效保护范围,并通过跟踪考察煤巷掘进期间的突出预测指标和瓦斯涌出量数据进行了验证,确保了区域划分的可靠性、准确性,保证了巷道安全、快速掘进。     

古汉山矿沿空巷道应力及瓦斯突出危险性分布

为了探明沿空巷道周边煤体的应力分布情况及煤层瓦斯含量变化,运用岩体力学与弹性力学的相关理论,基于古汉山矿15091工作面回风巷的现场试验,对该矿的钻屑量与矿山应力以及瓦斯压力之间的关系进行研究,并根据相关公式计算与对钻屑量的分析得出了卸压区的安全宽度及矿山应力的分布规律:卸压区域的安全宽度为12 m,12~25 m为应力集中区,25 m以后为原始应力区。最后结合沿空掘巷周边煤层内应力值与瓦斯含量变化得出了应力集中区内煤体已发生破坏,并得出巷道预排瓦斯宽度应为15 m以上。     

突出煤层煤巷上下帮卸压消突规律研究

为探究突出煤层煤巷上下帮卸压消突规律,采用钻屑解吸指标法现场实测了706顺槽上下帮30 m范围内钻屑瓦斯解吸指标K1值、钻屑量S值,采用DGC瓦斯含量测试仪测试了706顺槽上下帮30 m范围内残余瓦斯含量W,并分析了3个突出表征参数沿着孔深的变化规律,为邻近工作面制定合理有效的防突措施提供依据,以期为类似条件矿井提供借鉴。     

新安煤矿沿空掘巷突出防治实践

通过对新安煤矿14171上巷沿空掘巷技术应用效果的考察,得出突出煤层掘进巷道时,在采空面卸压区域的保护下,辅以掘进工作面区域预测及超前探孔和区域瓦斯抽采达标评判三重防护手段对掘进期间的消突效果,能够保证沿空掘巷在安全的环境下实现顺利消突及快速掘进的目的。     

沿空侧实体煤内应力与瓦斯分布特征研究

利用ABAQUS数值模拟对煤层开挖后采空侧实体煤内应力变化特征进行了模拟,并在现场留巷内开展瓦斯释放带测试试验,结果表明:煤体受采动影响,应力卸压区和塑性变形区内应力和瓦斯压力得到释放,且煤体吸附的瓦斯被解吸,随着裂隙通道进入采空区,使得实体煤得到卸压消突,形成了瓦斯释放带;模型开挖初期,应力卸压区范围较小,随着工作面的推进,应力集中区逐渐向实体煤侧深部转移,导致瓦斯释放带逐渐增大,但最终会趋于稳定。根据现场试验发现:实体煤侧以深40 m处残余瓦斯含量下降率10.71%～77.88%,在25 m范围内瓦斯下降率均超过了30%,测点内钻屑量最大值为5.2 kg/m,钻屑解吸指标最大值为0.28 mL/(g·min^0.5),均符合《防治煤与瓦斯突出规定》。     

穿层钻孔预抽瓦斯区域消突效果分析

本文针对单一低透气性突出煤层的突出危险性,基于穿层钻孔区域消突卸压增透机理,采用预测指标法测定煤层瓦斯抽采有效半径,依据测定结果设计穿层钻孔参数,利用岩石底板巷穿层钻孔对煤层卸压增透抽采瓦斯,某突出矿井应用结果表明:穿层钻孔预抽煤层瓦斯后021710掘进工作面煤层残余瓦斯含量与瓦斯压力,钻屑瓦斯解吸指标Δh2和钻屑量S指标均低于始突临界值,瓦斯抽采率达33%。提高了煤层透气性和瓦斯抽采率,保证煤巷安全快速掘进。     

高瓦斯突出煤层采空区卸压区消突效果分析

为准确确定采空区卸压区范围,实现高瓦斯突出煤层卸压区快速安全掘进,以贵州三宝煤矿为例,通过井下实测临近采空区煤体残余瓦斯含量和残余瓦斯压力指标,确定采空区卸压区有效范围;在该范围内,实测瓦斯突出指标均小于临界值,说明卸压区内无煤与瓦斯突出危险性。现场应用结果表明,沿采空区卸压区掘进,瓦斯治理效果及消突效果都具有较大的提升,既提高了煤炭的回采率、节省了实施区域防突措施的时间,又为巷道安全掘进提供了有力的保障。     

突出煤层群保护层开采快速留巷“Y”型通风煤气共采关键技术

以神华宁煤集团乌兰煤矿为例,开展了无煤柱快速沿空留巷"Y"型通风的工业试验,并对该技术体系支撑下的回采工作面瓦斯治理进行了探讨,研究结果表明:实施沿空留巷后采用"Y"型通风可以解决上隅角瓦斯聚集和超限问题;可少掘1条巷道,减少了突出危险性,降低了成本,提高了安全性;可利用留巷抽采采空区卸压瓦斯并可向下区段工作面进行打钻消突,解决工作面消突预留时间长的难题,缓解采掘接续紧张的局面。通过保护层2次卸压抽采,消除了煤层突出危险性,减小了煤层瓦斯含量,消除了被保护层的煤柱损失,提高了资源回收率。     

大众煤矿沿空采动卸压带及瓦斯排放规律研究

通过对突出煤层沿采空区采动卸压影响范围及瓦斯排放规律分析,结合突出煤层沿空掘进工作面突出危险性试验考察,评价突出煤层沿空采动卸压带煤体突出危险性,确定突出煤层沿空掘进工作面突出危险性预测方法,实现安全快速掘进。     

顺层长钻孔预抽煤层瓦斯防突技术在潘三矿的应用

淮南矿业集团潘三煤矿是典型的煤与瓦斯突出矿井。针对潘三矿穿层钻孔预抽煤层瓦斯防突措施消突周期长,工程量大,掘进速度慢等问题,选择17171(1)轨道、运输顺槽试验顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施。自执行顺层长钻孔预抽煤层瓦斯防突措施以来,煤层最大残存瓦斯含量为4.17 m3/t,最大残余瓦斯压力为0.32 MPa,钻屑量S值在4.0～5.4 kg/m之间,钻孔瓦斯涌出初速度q在0.9～2.7 L/min之间,均无超标现象,实现瓦斯零超限,巷道瓦斯涌出量减小,有效地消除了煤与瓦斯突出危险性,实现工作面安全快速掘进。     

穿层钻孔消除突出危险技术研究

采用顺层钻孔进行区域消突中,顺层钻孔区域预抽可以降低瓦斯含量,预抽准备掘进的煤巷和煤巷周围煤体的瓦斯,但其不能消除周围煤体的突出危险性,施工顺层钻孔时仍会出现喷孔、顶钻等动力现象。所以通过临近岩巷布置穿层钻孔,要对前方煤体进行消突工作,依靠岩巷掩护,对突出危险区域进行卸压,在煤体中形成一定范围的卸压区域;在这安全区域内,破坏了煤与瓦斯突出的基础条件,起到了有效防治突出的作用。     

开采未保护区煤层综合防突技术

基于大淑村煤矿2206面下保护层内煤柱影响而存在多块未保护区的开采条件,介绍了综放面防治煤与瓦斯突出的综合技术,涉及开采前在保护层内布置高位钻场抽采2煤瓦斯,在2煤内布置顺层及高位钻场抽采顶板瓦斯,在开采期间沿工作面全长注水湿润煤体,在未保护区域内施工瓦斯释放钻孔,煤与瓦斯突出危险钻孔预测预报.采取措施后,2206面开采区域内残存的瓦斯含量小于8 m3/t,残存的瓦斯压力小于0.74 MPa,达到了放顶煤开采的条件.预测预报钻孔煤粉量指标Smax值和钻屑瓦斯解析指标△h2值均明显小于突出危险临界值,表明未保护区内的防突有效.     

突出矿井薄煤柱沿空掘巷瓦斯赋存规律及瓦斯防治技术研究

突出矿井沿空掘巷将掘进巷道布置在采面卸压区内,可以有效降低巷道掘进期间的突出危险性。针对沿空煤柱留设、卸压区考察、临近采空区瓦斯分布规律、通风系统调整、巷道贯通等重点环节管控进行技术研究,以期为条件相似矿井提供借鉴。     

石门揭煤区液态CO_2致裂增透加速消突技术

针对低透气强突出煤层在石门揭煤过程中消突工程量大、作业环节复杂及揭煤周期长等特点,在揭煤前布置的瓦斯抽采孔内实施液态CO_2相变致裂增透卸压技术,经理论计算和现场考察确定4号煤层的增透半径为6 m。该技术在-650运输巷揭穿4号煤层的工作面进行了试验,结果表明:致裂前后,钻孔平均抽采瓦斯浓度从20.2%提升至42.6%,单孔平均日抽采量从1.56 m3/d提升至3.76 m3/d,且近20 d内保持高效抽采,在1个月内完成抽采达标和消突任务,抽采率为48.16%,缩短抽采时间43%;在揭煤区取样测试煤体的残余瓦斯含量平均值为5.41m3/t,反演残余瓦斯压力平均值0.27 MPa,采用钻屑解吸指标法测试钻屑量S最大值4.7 kg/m,钻屑解吸指标△h2最大为140 Pa,所有测值均小于突出临界值;煤层揭穿期间回风流瓦斯浓度仅有4%,实现安全高效快速揭煤。