汾西煤矿水力冲孔钻孔有效抽采半径测定

为了提高汾西煤矿瓦斯抽采效率,在汾西煤矿1513下巷底板抽放巷、1515下巷底板抽放巷以及1511采区分别施工一个流量测试钻孔,用来考察水力冲孔抽采半径。研究结果表明:采用流量法与瓦斯含量法考察结果基本一致,为保证瓦斯抽采的可靠性和安全性,选择较小的测试结果作为煤层的有效抽采半径。研究结果可为汾西煤矿15号煤层瓦斯抽采设计提供依据。     

远距离下保护层底板穿层钻孔卸压瓦斯抽采研究

以桑树坪煤矿远距离下保护层11~#煤层开采保护主采3#煤层为研究对象,利用底板巷布置上向穿层网格式钻孔抽采被保护层卸压瓦斯,研究得出将3314底板瓦斯抽放巷布置在3#煤层底部法距15 m处较为合理。实际抽采数据表明,在远距离下保护层开采期间,采动影响能够有效卸压,提高被保护层的透气性,底抽巷预抽区域瓦斯预抽率约为65.6%。从卸压瓦斯抽采效果分析,11#煤层回采后保护层工作面前方10 m至保护层工作面后方60 m范围内对应的上覆3#煤层区域为最佳卸压瓦斯抽采区域。     

水力冲孔作用下煤层底抽巷围岩损伤机理及位置优化方法研究

底抽巷作为瓦斯抽采的辅助巷道,有时还要兼顾煤层回采期间的通风等作用,服务期间需经历2次掘进扰动和煤层采动等影响,因此底抽巷合理布置对瓦斯抽采效果、岩巷支护稳定性具有极其重要的作用。基于理论分析、现场工程类似、数值模拟等方法对梁北煤矿大埋深底抽巷布置方案展开研究。在综合考虑应力环境、瓦斯抽采与底板突水等综合因素的影响后,最终确定梁北煤矿21071底抽巷层位选择为沿L8灰岩进行掘进,割灰岩厚度1~1.5m,距煤层实际距离约21m。     

常村煤矿高抽巷围岩控制技术研究

针对高抽巷受采动影响底鼓严重、巷道变形较大等问题。以常村煤矿2103高抽巷为研究背景,采用UDEC数值模拟软件,分析了原支护条件下采动对高抽巷围岩变形的影响,提出了合理的支护方式和底板加强支护方案。现场监测表明:巷道两帮位移量稳定在240 mm左右,底鼓位移量稳定在320 mm左右。说明加强支护方案可以有效控制巷道底板的变形,保证高抽巷安全抽采。     

高瓦斯工作面高、底抽巷瓦斯治理技术及应用

马兰矿18305工作面采取在煤层顶板裂隙带布置高抽巷、底板邻近煤层中施工底抽巷方式治理瓦斯,有效解决了工作面瓦斯制约生产的难题。分析了高、底抽巷布置层位与工作面关系,以及高、底抽巷抽采效果,通过高抽巷和底抽巷抽采瓦斯,工作面抽采率大幅提高,可以广泛推广使用。     

筠连矿区鲁班山井田瓦斯抽采方法探索与实践

鲁班山北矿是筠连矿区成功开发的第一对大中型矿井,在借鉴省内外各矿井瓦斯抽采经验的基础上进行了一系列的探索和实践,取得了初步成果,2号、3号煤层底板下斜穿层钻孔超前预抽和8号煤层顶抽巷水平钻孔拦截卸压瓦斯抽采,效果十分显著,并可以实现在不布置底板专用瓦斯抽放巷情况下较好地解决矿井瓦斯抽采问题。     

深部极近距离煤层群开采底抽巷层位布置研究

以平煤八矿深部极近距离煤层群为工程背景,对深部极近距离煤层群开采条件下底抽巷的合理布置层位展开了研究;采用FLAC^3D数值模型,模拟了底抽巷顶板与己16-17煤层不同净岩距离下煤层的塑性区、应力场和位移场演化规律。结果表明：当净岩距离为3、5 m时底抽巷上方煤层受到采动影响可以分为卸压区、应力集中区和原岩应力区;净岩距离为8～15 m时,上方煤层受到采动影响可以分为卸压区和原岩应力区;底抽巷的最优布置层位为保留净岩距离8～10 m;底抽巷掘进后,位于其正上方的位置卸压效果最好,该区域煤体充分变形,瓦斯治理较为容易,有利于后期煤巷的支护与维护,是布置煤巷的最佳位置;现场监测有效验证了底抽巷在该净岩距离下治理深部极近距离煤层群工作面瓦斯突出危险性的可靠性。     

突出煤层底板抽放巷优化布置及其应用研究

新义公司为煤与瓦斯突出矿井,且不具备开采保护层进行区域瓦斯治理的条件,为了合理确定底板抽放巷与煤层间的垂距、平距及布置方式,采用理论分析和工业性试验相结合的研究方法,开展了突出煤层底板抽放巷优化布置研究,得到新义公司12021轨道巷底板抽放巷适宜采用的布置方式,运用"瓦斯抽放+水力冲孔"治理瓦斯的方法,取得了良好的抽放效果。     

穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯在赵庄矿的应用

针对煤层透气性差、抽采效果不理想的问题,赵庄矿应用了底板岩巷穿层钻孔预抽措施。通过对底抽巷的层位选择、穿层钻孔的布置、封孔工艺等影响瓦斯抽采效果的各个环节的分析研究,验证了采用底抽巷实施穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯掩护巷道掘进的可行性和良好的瓦斯治理效果,为矿井的长远发展提供了安全保障。     

杜儿坪矿低位瓦斯抽放巷支护技术研究

针对杜儿坪高瓦斯矿井采区工作面Y形通风方式,开展低位瓦斯抽放巷支护技术研究。井下调研查明底抽巷存在锚杆锚索预应力偏低、锚索超长及帮顶联网脱节等设计缺陷;提出围岩条件、采动应力和地应力是影响其稳定的主要因素,据此设计底抽巷采用高预应力锚网索联合支护技术,数值计算及现场应用表明,采用设计方案底抽巷满足了两面瓦斯的抽采任务,为同类巷道支护提供了参考依据。     

构造型近距离煤层群底板瓦斯抽放巷控制机理与应用

针对构造型近距离煤层群的地质条件,建立了构造区底板瓦斯抽放巷屈曲破坏的力学模型。通过计算得出结论：当巷道顶底板所受轴向压力大于0.8倍使梁达到屈曲的最小轴向压力时,变形明显增大;顶底板变形破坏导致两帮出现压缩破坏;巷道围岩破坏的发展与支承压力转移程度密切相关。结合力学分析、理论研究和矿井巷道围岩与开采环境条件,提出了底煤层开采动压产生裂隙导通上煤层瓦斯通道的底板瓦斯抽放巷控制机理与支护新技术,确定近距离煤层群两工作面巷道的相对距离为35 m,达到了近距离煤层群巷道掘进与工作面开采的瓦斯立体抽采的要求,既控制了瓦斯浓度,实现了安全开采,又保证了民用瓦斯用量。     

软弱岩层中近距离采空区煤柱下开采的实践

近距离采空区煤柱下长壁回采将受到上煤层采空区遗留煤柱和本煤层工作面动压的共同影响。针对乌鲁木齐某矿9#煤层顶底板为软岩的特点,在分析围岩破坏机理后,提出了梁、索协同支护+顶底角注浆锚杆加固＋帮部锚杆组合支护＋底板锚梁支护及全断面铺网的联合支护方案,即实施巷道“顶底帮整体化”治理,通过在巷道中布置卸压孔,有利于高应力向巷道深部转移,改善围岩与支护结构的应力作用环境。实践证明,采取上述措施有效解决了回采巷道的顶板破坏、煤壁片帮、底板鼓起等问题。在开采过程中采取的降低采高、调斜工作面、工作面加速通过煤柱的方法也使得工作面的生产条件得到了极大的改善,保证了工作面安全开采。     

近距离煤层群下行开采底板应力分布与瓦斯抽采技术研究

针对沙曲煤矿近距离突出危险煤层群开采的瓦斯防治难题，采用室内试验、数值模拟现场试验等研究手段对近距离煤层群下行开采底板应力分布特征与卸压范围及钻孔瓦斯抽采布置有进行分析。结果表明：煤层群各顶底板岩层物理、力学性质呈现不均匀分布，表现为岩层间横向性质相近，垂向岩性差异性较大的典型层状分布。其中，3号、4号、5号煤层间顶底板均为密度较大、内聚力较大、抗拉、抗压强度均较高的砂岩。4号煤层开采后采空区中部底板岩层一定范围内出现明显的垂直应力为0MPa的区域，底抽巷处在卸压区范围内，采空区中部下方底抽巷围岩垂直应力低于5MPa。底抽巷布置在距5号煤层14m处是合适的。工程实践表明，抽采半年后瓦斯压力由1.5MPa降至0.2MPa，平均抽采率维持在80%以上，采用底抽巷抽采瓦斯效果较佳。     

深部高应力区段煤柱留设合理性及综合卸荷技术

为避免深部矿井高应力煤柱对巷道产生的不利影响,基于塑性滑移场理论、极限平衡理论,结合数值模拟方法,以葫芦素矿井2-1煤首采区为背景,研究区段煤柱集中载荷作用下底板承压破坏范围及其对巷道围岩稳定性的影响程度。结果表明:目前葫芦素2-1煤留设的30 m区段煤柱在侧向支承压力作用下对底板岩层的影响较大,其承压破坏带覆盖整个巷道底板范围,造成巷道底臌严重。为此,提出了“一高一低”的高应力区段煤柱综合卸荷技术,即高位“钻、切、压”一体化技术切断覆岩应力传递,低位煤层小孔径爆破技术释放煤柱内的集聚载荷。现场实验结果表明:卸荷后煤柱内部应力峰值由22.5 MPa降至15.7 MPa,压降明显,巷道变形得到有效控制。     

近距离下位煤层回采巷道合理布置

为了得到近距离下位煤层回采巷道合理步距,理论分析了己15煤层回采过程中采场支承压力与底板损伤特征;数值模拟了己15煤层底板应力时空演化规律、下位煤层巷道合理位置以及巷道应力与位移分布特征。研究得出,理论计算得到己15煤层回采后底板被动应力区域边界长度为106 m,揭示了己15-31040工作面、己15-31020工作面、己15-23160工作面依次开采时煤柱下方底板应力峰值由6338 MPa减小至5463 MPa、然后无明显变化的特征;结合底板被动应力区域边界长度、煤层与顶底板摩擦系数、煤柱压力影响角、煤炭资源回收率、安全掘进等因素,巷道采用外错上位煤柱25 m的布置方式,该布置方式下巷道处于低应力环境的特性,且可为巷道围岩控制提供一定的参考依据。     

深部盘区巷道群集中静载荷型冲击地压机理与防治

针对深部矿井,盘(采)区巷道群屡次发生冲击地压这一问题,以我国新建千米深井盘区巷道群冲击地压发生为背景,理论分析了巷道群无动载诱发冲击启动的机理与防治方法。结果表明,巷道底煤的厚度对底板水平应力集中影响较大;褶曲构造带也显著影响巷道群应力环境;巷道底臌量与底板释放动载荷量值、底煤厚度均成正相关关系;深部煤层巷道群冲击启动原理,是巷道群自身应力叠加在巷间煤柱,提供了基础静载荷;灾害发生地段底煤厚度以及褶曲构造影响,提供了时机静载荷,2者叠加导致巷间煤柱垂直载荷超过了临界值,同时底板煤体承受的载荷超过了其极限承载力;深部煤层巷道群冲击地压属集中静载荷型,采用基于集中静载荷疏导的深孔区间爆破法可防治冲击地压灾害。     

采空区下近距离特厚煤层回采巷道失稳机理及其控制

采空区下近距离煤层开采时,下层煤回采巷道将受到上煤层采空区遗留煤柱、本煤层相邻工作面动压的影响,针对孙家沟煤矿特厚煤层放顶煤工作面13311回风巷严重的冒顶、两帮内挤和底臌等变形破坏现象,采用现场实测、理论分析及数值模拟等研究方法,探讨了回采巷道失稳机理及主要影响因素。研究表明,13311回风巷变形失稳主要影响因素为迎邻近工作面回采动压掘进、巷道布置方式和巷道支护参数不合理。与上层煤回采巷道垂直布置、巷道支护强度低且迎采动掘进时,下层煤回采巷道容易失稳。为改善13313回风巷围岩稳定性,有效控制巷道变形,根据试验巷道围岩物理力学性质及受力特征,研究提出了有针对性的解决方案:首先改进巷道布置方式,将下煤层回采巷道布置在采空区下,且应距离上煤层采空区遗留煤柱不小于20 m;其次增大护巷煤柱宽度,把区段护巷煤柱宽度增加到20 m以上,减少迎采动掘进动压的影响;最后,采用高预应力全锚索加强支护,提高锚杆锚固段的整体性及其承载能力。据此,在13313回风巷进行了工业性试验并进行了巷道矿压观测,结果表明:经受相邻13311工作面回采动压影响后,区段煤柱整体完整,具有良好的承载性能;锚索受力达到了250～300 kN,约为其破断力的50%,锚索受力增长平稳,较好地控制了巷道离层和围岩变形;13313回风巷顶底板移近量为400 mm左右,两帮移近量为300 mm左右,巷道围岩变形量得到了有效控制,保证了巷道的整体稳定性,取得了良好的支护效果。但是,采用该种巷道布置方式,下层13号煤层13313工作面回采时,因工作面上方11号煤层区段煤柱集中应力的影响,对其顶板和煤壁管理提出了更高的要求,需引起高度重视。     

保护层工作面瓦斯综合治理技术

为了解决张集煤矿1122（1）保护层工作面开采时被保护层的大量卸压瓦斯涌入,造成保护层工作面开采过程中回风瓦斯浓度较大的问题,采用顺层钻孔抽采技术,上隅角埋管、插管抽采技术,尾抽巷、高抽巷、底抽巷抽采技术等综合瓦斯治理技术对其进行了治理。结果表明：采用上述瓦斯综合治理技术后,工作面瓦斯抽采率达到87.8%,有效地解决了保护层工作面回采期间的瓦斯问题。     

上行开采工作面顺槽支护方案及实践

象山矿南二上山采区采用上行开采,3#煤层与下部5#煤层间距17~26 m,21305工作面位于5#煤层采空区顶板强裂隙带内,煤层及顶底板破碎,开掘巷道具有一定的风险。为了确定21305工作面顺槽的合理位置和支护方案,在明确工作面工程背景后,预判了裂隙带内3#煤层及顶底板完整性及开采可行性;分析确定了顺槽的合理位置,最终确定了顺槽合理支护方案,并对巷道掘进期间的问题及维护进行了介绍。分析认为,下部煤层开采后对上煤层破坏影响程度较小,上部3#煤层可进行正常掘进;设计21305工作面顺槽内错10 m,位于悬伸段内10~14.4 m处,此处3#煤层及顶底板比较完整,巷道稳定性较好,适合布置顺槽;顺槽采用该支护方式后,巷道掘进期间顶板无安全事故,但在后期掘进期间需加强顶板矿压观测,当围岩条件发生变化时,需及时调整支护参数以确保工作面顶板支护的安全可靠。