突出煤层掘进巷道冲击地压防治技术

为了在垂深1 100 m、具有严重煤与瓦斯突出和冲击地压危险的煤层进行安全快速掘进,消除冲击地压和煤与瓦斯突出危险,应用巷道钻孔松动爆破卸压技术.通过对冲击地压发生机理和钻孔松动爆破卸压理论分析,研究了深井煤层卸压原理,确定了巷道钻孔松动爆破卸压技术参数和施工工艺.试验结果表明:利用瓦斯抽排巷道对掘进煤层进行打钻和松动爆破,在一定范围使突出煤层卸压、排放瓦斯,可使原始高地应力场发生改变,并沿巷道掘进方向向前方煤体和巷道两帮深部转移,同时提高煤层透气性,使高压瓦斯加速排放,减少了突出势能,有效防治煤与瓦斯突出和冲击地压.     

穿层深孔控制爆破防治冲击型突出研究

针对具有严重煤与瓦斯突出和冲击地压危险的煤层巷道掘进过程中,煤与瓦斯突出综合检测指标经常超限,掘进速度缓慢等问题,提出了穿层深孔控制爆破防治技术,研究了穿层深孔控制爆破技术的作用机理,对穿层深孔控制爆破进行了数值模拟研究,分析了爆破过程中煤、岩的压力变化情况和爆破影响范围,确定了巷道钻孔松动爆破卸压技术参数和施工工艺．实验结果表明：利用瓦斯抽排巷道对掘进煤层进行打钻和松动爆破,在一定范围使突出煤层卸压、排放瓦斯,可使原始高地应力场发生改变,并沿巷道掘进方向向前方煤体和机巷两帮深部转移,同时提高煤层透气性,使高压瓦斯加速排放,减少了突出势能,有效防治了煤与瓦斯突出和冲击地压,具有重要理论和实际价值．     

穿层深孔控制爆破防治冲击型突出研究

针对具有严重煤与瓦斯突出和冲击地压危险的煤层巷道掘进过程中,煤与瓦斯突出综合检测指标经常超限,掘进速度缓慢等问题,提出了穿层深孔控制爆破防治技术,研究了穿层深孔控制爆破技术的作用机理,对穿层深孔控制爆破进行了数值模拟研究,分析了爆破过程中煤、岩的压力变化情况和爆破影响范围,确定了巷道钻孔松动爆破卸压技术参数和施工工艺．实验结果表明：利用瓦斯抽排巷道对掘进煤层进行打钻和松动爆破,在一定范围使突出煤层卸压、排放瓦斯,可使原始高地应力场发生改变,并沿巷道掘进方向向前方煤体和机巷两帮深部转移,同时提高煤层透气性,使高压瓦斯加速排放,减少了突出势能,有效防治了煤与瓦斯突出和冲击地压,具有重要理论和实际价值．     

穿层深孔控制爆破防治冲击型突出研究

针对具有严重煤与瓦斯突出和冲击地压危险的煤层巷道掘进过程中,煤与瓦斯突出综合检测指标经常超限,掘进速度缓慢等问题,提出了穿层深孔控制爆破防治技术,研究了穿层深孔控制爆破技术的作用机理,对穿层深孔控制爆破进行了数值模拟研究,分析了爆破过程中煤、岩的压力变化情况和爆破影响范围,确定了巷道钻孔松动爆破卸压技术参数和施工工艺.实验结果表明:利用瓦斯抽排巷道对掘进煤层进行打钻和松动爆破,在一定范围使突出煤层卸压、排放瓦斯,可使原始高地应力场发生改变,并沿巷道掘进方向向前方煤体和机巷两帮深部转移,同时提高煤层透气性,使高压瓦斯加速排放,减少了突出势能,有效防治了煤与瓦斯突出和冲击地压,具有重要理论和实际价值.     

立井穿越深部煤层时瓦斯突出的力学机理

通过深部立井围煤的受力分析,以及地压和瓦斯压力的研究,揭示了立井穿越深部煤层时瓦斯突出的力学机理,对于含瓦斯煤体的结构提出了不同与过去观点的气球爆炸新假说。文章强调了深部围煤塑性区域的形成和发展,以及煤与瓦斯突出的临界状态。整个研究涉及弹塑性理论,材料的强度理论以及岩土力学中的某些相关理论。研究结果不仅可用来预测立井穿越深部煤层时瓦斯的突出,而且可以为立井揭煤过程中煤与瓦斯防突措施的研究奠定理论基础。     

穿层深孔控制爆破防治冲击型突出研究

针对具有严重煤与瓦斯突出和冲击地压危险的煤层巷道掘进过程中,煤与瓦斯突综合检测指标经常超限,掘进速度缓慢等问题,提出了穿层深孔控制爆破防治技术,研究了穿层深孔控制爆破技术的作用机理,对穿层深孔控制爆破进行了数值模拟研究,分析了爆破过程中煤、岩的压力变化情况和爆破影响范围,确定了巷道钻孔松动爆破卸压技术参数和施工工艺.实验结果表明:利用瓦斯抽排巷道对掘进煤层进行打钻和松动爆破,在一定范围使突出煤层卸压、排放瓦斯,可使原始高地应力场发生改变,并沿巷道掘进方向向前方煤体和机巷两帮深部转移,同时提高煤层透气性,使高压瓦斯加速排放,减少了突出势能,有效防治煤与瓦斯突出和冲击地压.     

割缝排放低透气性煤层瓦斯过程的数值试验

运用岩石破裂分析系统(RFPA2D-Flow)模拟了割缝排放低透气性煤层内瓦斯的过程,验证了割缝排放煤层内瓦斯是降低低透气性煤层煤与瓦斯突出危险的有效方式。同时,数值试验对难以准确监测的煤层内瓦斯压力和瓦斯渗流场的变化规律进行了较好的模拟,为进一步理解瓦斯排放、煤与瓦斯突出机理等提供理论基础和科学依据。     

穿层控制爆破的卸压、增透作用分析及数值模拟

运用岩石断裂力学和爆炸力学理论,分析了在高瓦斯低透气性有突出危险的煤层中进行穿层深孔预裂控制松动爆破的机理,得出穿层爆破过程中在煤岩体结合处进行卸压增透是提高煤层透气性的关键;运用数值模拟的手段对穿层控制爆破在煤岩中的爆破效果进行了分析对比。综合分析结果并结合现场测试的数据,得出穿层深孔控制爆破在一定范围使原岩高地应力场发生改变,并沿巷道掘进方向向前方煤体和巷道两帮深部转移,同时提高煤层透气性,使高压瓦斯加速排放,减少了突出势能,有效防治了煤与瓦斯突出和冲击地压,具有重要的理论和实用价值。     

煤和瓦斯突出的地质条件

<正>煤和瓦斯突出是煤矿生产过程中的一种复杂的动力现象。 对瓦斯突出发生的机理,在国际上有众多的学者,从各种专业角度和工作中积累的经验,提出了各种的假说,如以瓦斯为主导作用的假说有:瓦斯包说、突出波说、裂缝堵塞说、瓦斯膨胀说、卸压瓦斯说、瓦斯水化说、火山瓦斯说、瓦斯粉煤说、瓦斯解吸说等;以地压为主导作用的假说有:岩石变形潜能说、集中应力说、振动波动说、应力叠加说、放炮突出说、顶板位移不均匀说;还有化学本质说、地压瓦斯综合假说等。现在,国内外的大多数从事瓦斯突出研究工     

宣东二矿Ⅲ3煤层突出主控因素分析和区域预测

根据宣东二矿井田地质构造、构造煤及煤层瓦斯赋存特征分析,结合二矿Ⅲ3煤层实际发生的9次突出事故,运用煤与瓦斯突出综合假说,分析了影响Ⅲ3煤层突出的各项因素,确定上覆岩床的岩浆热作用是Ⅲ3煤层煤与瓦斯突出的主控因素;据此进行了Ⅲ3煤层瓦斯地质单元划分,及区域煤与瓦斯突出危险性预测.     

煤与瓦斯突出机理的煤体流变假说特征验证及应用

通过对云盖山井田范围内二1煤层瓦斯地质特征、瓦斯动力现象、煤与瓦斯突出事故实例特征及理论类比分析,验证研究煤与瓦斯突出的煤体流变假说机理,应用假说原理,从采掘设计优化、区域及局部防突措施优化上探索区域内二1煤层的实用防突技术措施,有的放矢,增强防突技术措施的针对性。     

“三软”突出煤层穿层钻孔水力压裂增透抽采瓦斯技术研究

告成煤矿为煤与瓦斯突出矿井,其主采二1煤层为突出煤层,且较难抽放。为有效解决低透气性突出煤层瓦斯治理难题,开展了穿层钻孔水力压裂增透抽采瓦斯技术研究。研究表明:穿层钻孔水力压裂可显著提高煤层透气性,并使瓦斯抽采浓度及纯量大大增加,有效解决了低透气性煤层瓦斯难以抽采的问题,可作为高瓦斯矿井、突出矿井瓦斯治理的常规手段之一。     

穿层深孔松爆技术在防突和防冲中的应用

平煤股份十二矿己组煤层存在严重煤与瓦斯突出和冲击地压危险性,巷道掘进速度缓慢,针对该问题提出了穿层深孔松爆防治技术。通过研究穿层深孔松爆技术的作用机理,分析了爆破过程中煤、岩的压力变化情况和爆破影响范围,确定了巷道钻孔松动爆破卸压技术参数和施工工艺。穿层深孔松爆卸压技术的应用,在一定范围内使突出煤层有效释放地应力,增大透气性,加速高压瓦斯排放,减少了突出势能,有效防治煤与瓦斯突出和冲击地压。     

改变煤层透气性防突措施及应用

介绍了煤层透气性和煤与瓦斯突出的关系及改变煤层透气性防突措施原理和应用。     

煤与瓦斯突出地质控制机理探讨

在综合考察国内外煤与瓦斯突出研究基础上,从瓦斯地质角度深入分析构造煤体、高压瓦斯和构造作用等影响突出发生的关键因素,初步提出以瓦斯突出煤体为核心的煤与瓦斯突出地质控制机理。认为地质构造控制着煤层瓦斯的赋存和构造煤分层破坏程度以及厚度分布,控制着煤与瓦斯突出;煤与瓦斯突出动力现象是一定规模的瓦斯突出煤体在临近采掘工作面煤壁时,卸载引起煤体拉张向深部扩展破坏,煤层透气性高倍增加,同时煤体内大量瓦斯因降压而快速解吸,靠近煤壁的煤体内瞬间形成高动能的气、煤颗粒混合体,类似点爆炸药包,造成煤层严重崩塌破坏,发生煤与瓦斯突出。以郑煤集团大平煤矿“10·20”特大型煤与瓦斯突出为基础,进行地质控制煤与瓦斯突出实例分析,结合新疆自治区煤矿瓦斯地质特征揭示了瓦斯突出煤体发育和分布规律。     

深部矿井冲击地压、瓦斯突出复合灾害发生机理

为了探索深部矿井冲击地压、瓦斯突出复合灾害机理,为复合灾害的有效监测与防治提供理论基础,通过试验研究和理论研究相结合的研究方法,研究了瓦斯对煤岩体力学性质和冲击倾向性的影响,建立了圆形巷道冲击地压、瓦斯突出复合灾害模型并进行了解析分析,探讨了冲击地压和煤与瓦斯突出的诱导转化机理。结果表明:随着瓦斯压力的增大,煤岩体强度降低,弹性模量减小,峰值应变减小,冲击倾向性降低;煤岩体应力存在一个临界值,当煤岩体应力超过临界煤岩体应力时,系统失稳发生冲击地压、瓦斯突出复合灾害;冲击地压、瓦斯突出复合灾害的临界煤岩体应力随瓦斯压力的增加而减小,随煤岩体强度的增大而增大,随冲击倾向性的增大呈现先减小后增大的趋势;冲击地压诱导瓦斯突出多发生在煤岩体中存在含气封闭断层等储气构造或煤层底板含有高弹性模量岩层(夹层)等情况,瓦斯突出诱导冲击地压多发生在软硬煤相间、相互包裹的煤层或突出过程中破碎煤岩体的抛出形成较大的空顶面积等情况。     

煤与瓦斯突出的原因和机理

在大多数关于煤与瓦斯突出本质和机理的文章中都指出,机械能在突出中起主要作用。为了解释发生突出的原因,学者们提出了一些假说。这些假说基本上分成三种。其中,每一种假说对什么因素在激发突出中起积极作用,看法上都各有特点。 矿井发生突出是由于岩层压力、包含在煤体中的瓦斯和煤层的物理机械性质相互作用的结果。矿山压力是激发突出的第一能源,岩层的透气性和瓦斯压力分布以及煤的疏松程度都取决于它。 仅仅矿山压力的作用就足以引起突出发生,当包含在煤体中的瓦斯从煤体中涌出时,应该具有很高的速度,起码的压力(约30～50MPa)。此外,还必须进行吸附瓦斯和游离瓦斯之间的质量交换。煤的结构决定煤的强度、瓦斯涌出速度和瓦斯含量。 因此,矿山压力是引起突出的基本因素,而瓦斯是实现突出的基本因素。煤层结构给释放矿山压力和瓦斯的势能提供了便利条件。 只有游离瓦斯参与突出。要形成突出危险局势,必须有大量处(?)高压状态的游离瓦斯。为了准确地     

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.     

水力压裂增透防突措施应用

水力压裂措施可以有效提高煤层透气性,增加低透气性煤层钻孔瓦斯抽放量.同时该措施能改变煤的物理力学性质,增加煤体塑性,在起到防突作用的同时也能有效防治冲击地压.在平煤十矿24080机巷进行了2次水力压裂试验,并分别对水力压裂前、后瓦斯抽放量随时间的变化进行分析.煤体经过水力压裂后,支撑应力峰值降低,峰值点位置向煤体深部转移,提高了煤层的透气性,提高了瓦斯抽放浓度,增大瓦斯抽放量,降低了煤与瓦斯突出危险性.     

新义煤矿瓦斯综合治理实践

新义煤矿可栗煤层为二1煤,该煤层松软破碎、透气性差,属全层构造软煤,具有突出危险性.煤与瓦斯突出和瓦斯超限问题严重制约着矿井安全生产.瓦斯抽采是防治煤与瓦斯突出的主要方法,新义煤矿根据先区域后局部的原则,采取了水力冲孔、水力压裂等一系列瓦斯综合治理措施,保证了矿井安全生产.