急倾斜煤层群卸压瓦斯抽采技术研究

针对急倾斜煤层群倾角大造成的瓦斯防治困难问题,基于涌山矿急倾斜煤层群保护层开采地质条件,通过实测分析下保护层开采卸压效果,提出了在工作面回风巷施工顶板钻场采用高冒孔抽放和采空区预埋管抽放相结合方式抽放采空区瓦斯。     

急倾斜煤层群被保护层卸压瓦斯抽采试验研究

针对急倾斜突出煤层群瓦斯抽采作业的特殊性,基于急倾斜煤层顶板冒落规律,对被保护层瓦斯抽采效果进行分析,研究被保护层卸压瓦斯运移规律。研究结果表明:受急倾斜煤层采面倾斜上、中、下段岩层移动程度不同的影响,被保护层沿倾斜方向由下至上产生的裂隙逐步增大并彼此贯通,下部煤层卸压瓦斯沿着裂隙往上部流动,上部风巷抽采瓦斯浓度是机巷的2~3倍,流量是机巷的3~4倍,倾斜段上部瓦斯卸压效果明显。     

中梁山南矿急倾斜近距离煤层群卸压瓦斯抽采技术的工程实践

为高效抽采中梁山南矿急倾斜近距离薄煤层群保护层开采的卸压瓦斯,采用理论计算与现场考察试验相结合的方法,研究了中梁山煤矿保护层开采采动裂隙分布及卸压瓦斯运移规律。利用保护层开采的卸压增透效应,结合中梁山南矿地质条件,建立了急倾斜近距离薄煤层群卸压瓦斯分层分源综合立体抽采技术,瓦斯抽采率达到了70%以上,克服了单一平面抽采技术的不足。     

多煤层近距离保护层开采瓦斯涌出规律及抽采方案研究

 为确保近距离保护层工作面的生产安全,采用分源预测方法对罗州煤矿首采工作面瓦斯涌出规律进行分析,研究表明本煤层瓦斯涌出占16.9%,上邻近层瓦斯涌出占50.7%,下邻近层瓦斯涌出占32.4%。在此基础上对罗州煤矿瓦斯抽采方案进行优化设计,首采工作面采用本煤层顺层平行斜交钻孔、采空区埋管抽采结合通风稀释瓦斯,上邻近层采用高抽巷抽采环形裂隙圈内高浓度瓦斯,下邻近层采用底板穿层钻孔抽采底臌断裂带和底臌变形带内的卸压解吸瓦斯。通过保护层卸压开采配合卸压瓦斯强化抽采方法,降低了卸压煤层瓦斯含量,消除了被保护层煤与瓦斯突出危险性。     

特厚突出煤层上保护层开采及卸压瓦斯抽采

为消除特厚CO2突出煤层的突出危险性,确保煤二层的安全掘进及回采,采用开采煤一层6213工作面作为上保护层并利用底板抽放巷施工穿层钻孔抽采煤二层6223工作面的卸压瓦斯,通过数值计算与现场动态瓦斯抽采过程分析,得到了煤二层的卸压瓦斯抽采随煤一层工作面的推进,瓦斯抽采的动态变化过程。实现了层间距为30～80 m特厚煤层的全部卸压,由于煤层瓦斯含量高,部分卸压瓦斯通过保护层工作面风排排出;单个钻孔的流量随煤一层6213工作面推进呈现与总体抽采一致的变化过程,并且在距离钻孔20 m左右,单孔流量就明显增大。实践表明采用上保护层开采及一定时间的卸压瓦斯抽采,消除了特厚煤层的突出危险性。     

急倾斜俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采优化设计

为有效抽采东林煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯,对该矿俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采优化设计进行了研究,采用俯伪斜上保护层开采的数值模拟与现场考察试验相结合的方法,研究了东林煤矿俯伪斜上保护层开采后被保护层的卸压规律;利用保护层开采的“卸压增透效应”,结合该矿实际条件,优化设计了俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采参数.研究结果表明：东林煤矿俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采参数按照抽采钻场间距30～40 m、钻孔的有效抽采半径9 m、抽采钻孔的终孔间距15～20 m、抽采钻孔仰角10～62°和抽采时间为从保护层工作面前方40 m到后方135 m等进行设计是合理的,且使卸压瓦斯平均抽采率达到50%.     

近距离上保护层开采工作面瓦斯涌出及瓦斯抽采参数优化

为确保近距离上保护层工作面的开采安全,同时有效抽采下被保护层的卸压瓦斯消除其突出危险性,开展了近距离上保护层开采工作面的瓦斯涌出规律研究,在此基础上对被保护层的卸压瓦斯抽采参数进行了优化。研究结果表明：下被保护层12煤层位于上保护层开采后形成的底臌断裂带内,层间裂隙发育充分,保护层工作面瓦斯涌出量大多来自被保护层的卸压瓦斯;在采用底板岩巷上向网格式穿层钻孔对被保护层进行卸压瓦斯抽采时,被保护层卸压瓦斯流向保护层工作面还是穿层钻孔由瓦斯在裂隙中流动形成的沿程阻力决定;被保护层12煤层穿层钻孔间距确定为1倍层间距大小,即穿层钻孔间距为16 m。工程应用表明,该设计参数能够满足保护层安全开采及被保护层消除突出危险性的要求。     

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。     

祁南矿上保护层开采卸压瓦斯抽采技术

通过祁南矿煤层的特点,以不稳定薄层6煤组作为上保护层组合开采,使有突出危险性的7煤层得到卸压,同时采用底板穿层钻孔抽采71、72煤层瓦斯,在瓦斯的活跃期内将瓦斯抽出,有效降低72煤层瓦斯含量,消除72煤层的突出危险性,实现72煤层的安全快速掘进和高效回采,大大提高矿井煤炭资源的回收率。     

急倾斜特厚煤层分段开采卸压瓦斯抽采技术

急倾斜特厚煤层水平分段开采工作面采放比大、瓦斯涌出复杂,工作面下部卸压煤体瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出总量比例过高,在开采过程中易出现回采工作面回风隅角瓦斯超限问题。为有效解决急倾斜特厚煤层开采工作面回风隅角瓦斯超限问题,以神华新疆能源有限责任公司乌东煤矿水平分段开采工作面5754502为例,理论分析了工作面底板及下部煤体的破坏规律,并对底板破坏深度和下部煤体破坏深度进行了理论计算,根据理论分析和计算结果对工作面下部煤体卸压瓦斯拦截抽采钻孔进行了布置及优化,最后统计、分析了工作面下部卸压拦截抽采钻孔抽采参数随着工作面推进的变化情况。研究结果表明:5754502工作面开采对煤层底板破坏深度为11.88 m,其下部煤体垂直破坏深度为7.38 m,最大破坏深度距工作面端部的水平距离为10.3 m;随着工作面的推进,下部煤体中的钻孔逐步进入卸压区,卸压抽采后比之前的抽采瓦斯体积分数、瓦斯流量均有显著提高,其卸压拦截抽采钻孔的抽采纯流量比卸压前平均提高了3.2倍,卸压增流效应显著;综合采取采空区埋管抽采技术和卸压拦截抽采技术,使5754502工作面在开采过程中的瓦斯抽采率达到59.6%,回风隅角瓦斯体积分数控制在0.8%以下,实现了瓦斯零超限,保障了工作面的安全生产。     

保护层开采上下被保护煤层卸压效应研究

采用FLAC3D对保护层开采围岩应力分布进行了数值模拟,得出保护层开采围岩卸压特征和上下被保护层倾向卸压范围。结果表明:在倾斜剖面中保护层采空区上方中部偏上区域围岩卸压效果最好,保护层上方采动影响范围沿保护层法线方向可达60 m左右,保护层下方采动影响范围沿保护层法线方向可达40 m左右,保护层对上被保护层上部影响角为75°,下部影响角为48°,保护层对下被保护层上部影响角为60°,下部影响角为42°,研究结果可为矿井煤与瓦斯突出防治工作提供科学依据。     

高瓦斯超近距离煤层群煤与瓦斯共采工艺

针对平煤股份六矿高瓦斯超近距离煤层群的具体赋存条件,在自动化回采工作面的设计过程中,以煤与瓦斯共采理论为指导,在科学分析超近距离煤层群回采过程中工作面瓦斯涌出规律的基础上,应用上隅角埋管抽采、高位钻场抽采等综合分源抽采方案。在有效控制工作面瓦斯抽采的基础上,进一步优化煤与瓦斯共采工艺,取得了非常明显的技术效果。     

上邻近层卸压抽放钻孔布孔方式改进研究

针对松藻煤矿保护层工作面回风巷钻场卸压瓦斯抽放钻孔布置不能满足瓦斯抽放需要的问题,对钻场卸压瓦斯抽放钻孔布孔方式进行改进,由双向扇形布孔改为沿工作面切割方向单向前倾式布孔。布孔方式改进后提高了钻场瓦斯抽放量,减少了工作面瓦斯超限现象,改进的布孔方式具有较好的实用性。     

复杂地质条件下高瓦斯近距离突出煤层群煤与瓦斯共采技术

针对贵州西部复杂地质条件下瓦斯含量高、透气性低以及近距离突出煤层群开采等特点,应用煤与瓦斯共采理念,提出了保护层开采结合高抽巷及巷内穿层钻孔抽采卸压瓦斯方案,构建了突出煤层群的煤与瓦斯共采技术体系,有效解决了突出煤层群开采的煤与瓦斯突出及瓦斯超限的难题,为安全高效生产创造了条件,实现了煤与瓦斯安全高效共采。     

急倾斜煤层回采工艺

针对龙湖矿回采实践,探索出了一套回采和超前采后管理的新工艺。该工艺顶板管理简便安全,生产率高,接续合理,效益显著。     

近距离保护层采场瓦斯抽采技术

为了解决淮南矿业集团新庄孜煤矿62114保护层采场瓦斯问题,提出了Y型通风条件下近距离保护层采场瓦斯抽采新思路。在62114保护层采场实施了煤层底板运输巷上行网格式穿层钻孔抽采下被保护层卸压瓦斯技术;同时在62114保护层工作面回风巷(沿空留巷)实施了上行穿层钻孔抽采采空区顶板岩层间瓦斯,下行穿层钻孔抽采采空区底板岩层间瓦斯;并且对62114保护层工作面采空区瓦斯进行埋管预抽,配合高抽巷对采空区瓦斯进行抽采。现场应用表明:Y型通风条件下近距离保护层采场瓦斯抽采成功解决了62114保护层采场瓦斯问题,实现了煤与瓦斯共采。     

阳泉矿区本煤层开采卸压瓦斯运移和涌出规律研究

 为了解决阳泉矿区在开采过程中本煤层瓦斯涌出量大,上隅角瓦斯经常超限的问题,通过对开采过程中9404工作面前方的应力变化和卸压瓦斯运移及涌出规律的研究,得到了工作面前方煤壁的应力变化情况和卸压瓦斯在煤层中的运移和涌出规律,及它们之间关系.从而为本煤层抽采瓦斯正确选择抽采瓦斯钻孔参数,提高瓦斯抽采率,钻孔位置的选择提供了依据。这样能够更好的治理15#煤层工作面瓦斯涌出量大,上隅角瓦斯超限的问题。     

下保护层开采上覆煤岩卸压增透机理研究与应用

为了掌握下保护层开采后被保护层透气性系数及煤层瓦斯含量变化情况,依据郭庄煤矿与寺河矿二号井煤层的相对位置关系,采用相似材料模拟试验和现场实践相结合的方法,对保护层开采后上覆煤岩透气性系数变化情况进行测定.在模拟采动过程中,上覆煤岩透气性系数的时空变化规律为:由原始的4.40 m2/(MPa2·d)左右,先增至约4.89 m:/(MPa2·d),然后减小至3.91m2/(MPa2·d),接着急剧增大至85.00 m2/(MPa2·d)左右,最后下降并稳定在约28.00m2/(MPa2·d).现场测试结果表明,透气性系数在开采过程中是一个动态发展的过程,即:原始值—增大—减小—急剧增大—减小—稳定(大于原始值).     

上保护层开采卸压时空效应及被保护层抽采钻孔优化研究

采用理论、数值模拟综合方法,研究了中远距离上保护层开采底板应力场演化、分布规律,发现上保护层长壁式开采采空区底部煤岩层倾斜方向呈凹形、走向平面呈"O"形的卸压球壳,卸压角在其切眼或终采线附近隅角处最小,底部被保护范围煤层的中部卸压效果比两侧的卸压效果佳,即被保护范围煤层倾斜中部的抽采半径比两侧的抽采半径要大;在走向上被保护层卸压滞后保护层采煤工作面一定距离,可以此研究成果指导被保护层钻孔瓦斯抽采工作。