水力切割技术在大采深石门揭煤中的应用

石门揭露透气低的突出煤层煤时通常需要施工大量的穿层钻孔预抽揭煤区域瓦斯,而且瓦斯预抽时间长.通过在徐州矿务集团张集煤矿-1 250 m轨道大巷石门揭煤采取水力切割技术,减少了揭煤钻孔工程量,缩短了揭煤时间,实现了快速安全揭煤.     

新安煤矿16采区回风联巷快速揭煤技术应用

突出煤层揭煤是煤矿采掘生产中的复杂作业过程,其具有突出威胁大、破坏强度高、施工周期长的缺点,应用安全有效的快速揭煤技术对矿井的安全生产和采掘接替意义重大。使用水力压裂、水力冲孔等消突增透措施后再预抽揭煤区域瓦斯,最终实现快速揭煤,为严重煤与瓦斯突出煤层快速揭煤积累了经验。     

地质构造带下快速揭煤实践

赵固二矿主采二1煤层,该煤层具有煤与瓦斯突出危险性.为了防止石门揭煤瓦斯突出,揭煤工期一般需要6～7个月甚至十几个月的时闻抽放,才能解除石门揭煤工作面的突出危险性,严重影响了矿井和采区的顺利接替.通过选择合理的预留岩柱厚度、瓦斯抽放钻孔布置方式及其参数,实现了快速揭煤,为煤与瓦斯突出煤层石门快速揭煤积累了经验.     

中马村矿短导硐快速揭煤技术研究

中马村矿主采煤层属于严重煤与瓦斯突出煤层,39采区第一车场揭煤区域煤层厚,原煤瓦斯含量高,为了快速彻底消除该区域突出危险性,试验从底板岩巷实施水力冲孔对揭煤区域进行瓦斯治理,采用短导硐揭煤技术有效地降低了揭煤爆破时巷道内瓦斯涌出量,实现了工作面的安全快速揭煤。     

回风巷“底板短导硐介质置换”揭煤技术研究

中马村矿二1煤属于严重煤与瓦斯突出煤层,27021回风巷原煤瓦斯含量高,煤层透气性差,煤质酥软。为了彻底消除揭煤区域突出危险性,降低震动爆破揭煤时巷道内瓦斯涌出量,试验从底抽巷施工穿层钻孔对揭煤区域进行强化水力冲孔、再向冲煤孔洞内注入聚氨酯材料进行充填的"底板短导硐介质置换"揭煤技术,该技术有效降低了揭煤爆破时巷道内的瓦斯涌出量,实现了工作面的安全快速揭煤。     

一九三〇煤矿改扩建副斜井石门揭煤防突技术

基建矿井井筒揭煤时发生煤与瓦斯突出事故问题严重,因此在揭煤前必须详细掌握揭煤区域的煤层赋存、地质构造变化、煤层瓦斯基本参数的基础数据,严格按照《防治煤与瓦斯突出规定》规定的石门揭煤两个"四位一体"要求进行设计、施工、检验,并注重揭煤新工艺技术、新型材料的引入,以实现安全、快速完成石门揭煤工作。     

复杂地质条件下深井筒强突出多煤层揭煤技术

针对桃园煤矿所揭各个煤层的特点,将煤层分成两组进行揭煤管理.采用竖井工作面快速测压、快速施工排放钻孔和冲煤扫孔,加速瓦斯排放等施工技术,在此基础上形成了一套深井突出煤层快速揭煤技术体系,研发了“三步法”竖井安全揭穿突出煤层技术,成功地实现了复杂地质条件下深井筒强突出多煤层安全快速揭煤.     

“压裂-固化-预抽”一体化揭煤技术研究

基于盐井一矿K_4煤层具有的高瓦斯、低透气性、松软破碎、严重突出危险等特性,针对石门揭煤施工时存在揭煤速度慢、穿过煤层时间过长、冒顶严重、煤与瓦斯突出危险性更大等问题,研究采用"压裂-固化-预抽"一体化揭煤新技术,分步有序实施高压水力压裂、石门固化、预抽瓦斯等"三位一体"的综合防突措施,从根本上防止煤与瓦斯突出事故发生,有效缩短石门揭煤周期,提高石门揭煤效率,真正意义上实现了快速安全揭开石门,从而形成一套安全、高效、实用性强的石门揭煤技术。     

霍尔辛赫煤矿副井井筒揭煤施工技术

在井筒建设中,煤与瓦斯突出突出的煤层在初次揭煤过程中,最容易出现生产安全事故,需要特别制定适当的安全施工措施.本文介绍了霍尔辛赫煤矿副井井筒穿过高瓦斯且具有煤与瓦斯突出危险的31、32煤层的施工技术,根据有关规程,制定了有效的揭煤措施,仅6d就快速安全地通过了该揭煤段,矿井井筒揭煤施工技术可为霍尔辛赫井田及其相邻矿井揭煤施工提供参考.     

复杂地质条件下突出煤层石门安全揭煤技术研究

针对鹤壁矿区突出煤层瓦斯特征和复杂地质条件,采用交叉钻孔集中抽采防突措施、平行煤层施工短导硐和金属骨架-注马丽散组合加固煤层技术结合震动爆破揭煤方法,实现了安全快速揭煤。     

复杂地质条件下高突煤层群立井揭煤技术

针对渝阳煤矿水井湾回风立井揭煤面积大、地质条件复杂、透气性低、高突煤层群连续揭露的特点,采用优化抽采钻孔设计、穿层钻孔联合抽采、抽采数据监控抽采过程、水力压裂增透等联合防突措施,实现对立井揭煤区域突出危险性有效防控。同时,采用“五步法”预测揭煤对各煤层进行渐进式检验,确保井筒8层煤其中5层煤为突出煤层的安全、高效揭煤。为复杂地质条件下高突煤层群揭煤工作起到良好的示范作用。     

注液冻结法在石门揭煤中防突作用的可行性研究

根据人工冻结工程实践和注液冻结法的防突原理,通过冻结成型煤样力学实验,获取冻结煤层抗压强度等力学参数,定量分析了突出煤层注液冻结后力学性能和卸压区安全宽度的变化。根据煤层瓦斯含量公式,计算出不同冻结温度下煤层瓦斯压力。从降低煤层瓦斯压力、提高煤层力学性能、增大卸压区强度及减小瓦斯突出危险系数等方面论证了注液冻结法作为石门揭煤防突方法的可行性。     

不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验研究

使用自主研发的煤与瓦斯突出模拟试验装置开展了不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验,以分析石门揭煤时含瓦斯煤体暴露面面积对煤与瓦斯突出发生发展的影响。分析结果表明：突出口径越大,煤体越易于破裂失稳并发生煤与瓦斯突出,所以,石门揭煤时煤体暴露面面积对煤与瓦斯突出有着一定的控制作用,合理设计揭煤工艺控制煤层新暴露面面积可有效防治煤与瓦斯突出;突出口径影响破断煤体中瓦斯的放散,使得煤体中瓦斯压力梯度变化趋势不同;突出口径越小,煤与瓦斯突出持续时间越长,瓦斯压力降低越慢,瓦斯对煤体的粉碎性越不明显,突出强度也越小,也因此改变了突出时温度变化量,结果在某种程度上说明了突出口径影响含瓦斯煤的破断失稳和抛出特性。     

石门揭露冻结煤层瓦斯突出过程的数值模拟

针对新提出的石门揭煤注液冻结防突方法,根据煤与瓦斯突出与煤层力学性能、煤层冻结温度之间的关系,结合人工冻结工程实践,采用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,确定模型尺寸和边界条件,建立了石门揭露冻结煤层过程气固耦合数学模型。设定冻结温度下煤层的单轴抗压强度、弹性模量及瓦斯压力等相关参数,数值模拟了不同冻结温度下龙家山煤矿-400 m水平2#石门揭露6#煤层过程。数值模拟表明:当6#煤层温度降为-10～-20℃时,该石门揭煤工作面突出危险性将大为降低。综合冻结时间、能源消耗和防突效果,选定-10℃作为该石门揭露冻结煤层控制温度,可以提高突出矿井石门揭煤工程的经济效益。     

高瓦斯缓倾斜突出煤层构造顶(底)板石门揭煤技术研究

基于缓倾斜突出煤层的传统石门揭煤技术中存在的穿越石门、煤门距离长、突出危险性大等问题,深入探讨了构造石门顶(底)板法石门揭煤技术。结合薛湖煤矿二2突出煤层2108风巷揭煤具体情况,应用构造顶板石门揭煤工艺,详细讨论了施工过程中应注意的关键环节。实践证明,构造顶(底)板法能够有效安全地揭穿高瓦斯缓倾斜突出煤层。     

井巷揭煤作业综合防突措施研究

煤与瓦斯突出矿井的防突工作是一项复杂的系统工程,潞安矿区主体矿井的井巷揭煤防突综合体系建设处尚于起步阶段。为解决高瓦斯厚煤层揭煤过程中出现的应力集中和瓦斯超限问题,结合某矿煤层赋存特征,采用“水力、机械造穴+钢筛管+围岩注浆”组合防突技术,建立残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、K₁值、煤体膨胀变形量、煤层含水率、围岩变形量多效果检验指标相互验证的方法,有效的实现了区域卸压、补水、围岩应力控制,达到了高效安全揭煤的效果。通过井巷揭煤作业工程设计、工程施工、工程验收、工程评价等多个层面的分析,不断完善和摸索出一套适应于潞安矿区单一煤层、高地应力、高瓦斯区域条件下的井巷揭煤管理和技术模式。     

构造带石门揭煤诱导突出的力学特性模拟及声发射响应

为揭示地质构造区域石门揭煤诱导突出的机理,运用自行研发的大型三维煤与瓦斯突出模拟试验系统,对石门揭露断层构造带煤层的过程进行了相似模拟,同步采集分析了突出全过程的应力变化规律及揭煤过程的声发射响应规律,并对构造带揭煤突出过程的能量耦合跃迁失稳过程进行了理论分析。结果表明:在构造带掘进巷道的推进过程中,巷道上方的岩层和煤层均会经历应力增大和减小的过程,但构造区域煤层的应力集中系数大于岩层区域,呈现较强的应力敏感性;在开挖时和突出的过程中,声发射信号能较好地反映煤岩动态变化;在巷道掘进过程中,构造区域煤层不断积聚弹性能和瓦斯内能,并相互耦合逐步达到能量的极限平衡状态,一旦揭煤扰动到该系统,就会引起能量的耦合跃迁失稳,从而诱发突出。     

水力化卸压增透技术在石门快速揭煤中的应用研究

为了解决西南地区松软煤层所面临的瓦斯抽采难度大、消突时间长的难题,在新维煤矿石门揭穿8^#突出煤层期间,通过抽采钻孔,采用单孔多次高压水力割缝形成缝槽,并同时实施中压注水实现导向性水力压裂的煤层增透方法,增加了待揭露区域煤层的透气性,缩短了预抽时间。结果表明：高压水力割缝形成缝槽为水力压裂起到一定的导向作用,水力压裂裂缝和割缝缝槽共同形成连贯塑性区;经过水力化措施后,煤层透气性提高,单孔抽采瓦斯流量平均提高2倍;单孔抽采瓦斯浓度平均提高3倍左右,实现了石门快速揭煤。     

高瓦斯深井开采保护层安全快速精准揭煤技术研究与应用

针对深部煤层透气性低、瓦斯含量大、瓦斯压力大、突出危险性高,低透气性煤层石门揭煤防突使用常规预抽方法存在钻孔多、效果差和周期长,石门揭穿突出煤层的掘进速度和安全威胁严重制约矿井的采掘接替和安全生产的问题,平煤股份十二矿提出了开采保护层安全快速精准石门揭煤技术,研究开采无突出危险的极薄煤层作为保护层,实现多煤层开采的区域消突,布置揭煤巷快速揭煤,边探边掘、超前探测、边测边掘、卸压控制,快速达到安全控制距离,采用远距离爆破一次安全精准揭煤。经试验成功达到揭煤周期短安全快速揭煤的目的。此项技术的研究和应用,消除了石门揭煤过程中瓦斯突出的安全危险。不仅为平顶山矿区深部煤炭开采提供了技术支撑,而且也适用于国内外深部煤炭开采矿井。     

地面井水力压裂增透技术在立井快速揭煤中的应用

针对西上庄井田内各主采煤层瓦斯含量高、透气性差、煤层群连续揭煤突出倾向性大等问题,采用地面井大液量水力压裂增透技术,基于主裂缝延伸规律,对各可采煤层依次进行射孔、填砂分层压裂,压裂完成后进行合层抽采。重点介绍了压裂井井位选择、压裂参数设计及施工过程。实践结果表明,实施地面井水力压裂增透技术后,在压裂井一定范围内形成高渗区,高渗区内裂缝发育、煤层透气性系数增大,抽采效果得到大幅提升;安全、高效地揭开了主采的3号煤层,工期缩短至10 d,为类似井筒揭煤积累了成功经验。