下伏邻近层瓦斯采动卸压运移规律及抽采特征研究

为研究下伏邻近层瓦斯采动卸压运移规律及顺层钻孔瓦斯抽采特征,以屯兰矿2^#煤层为研究对象,基于下伏采动卸压理论、底板采动破坏深度经验公式和稳定同位素测定分析技术,分析了下伏邻近层瓦斯卸压涌出规律,对下伏煤层顺层瓦斯钻孔采动卸压抽采特征进行了研究。结果表明：12507工作面底板采动破坏深度24.80 m,采动卸压后单孔最高抽采浓度75%、流量0.5 m³/min,下伏邻近层瓦斯抽采量占工作面瓦斯抽采总量的27.08%,为实现下伏卸压瓦斯高效治理,需对下伏4^#煤进行采前预抽和采动抽采;根据上隅角瓦斯主要来源及占比,将工作面瓦斯涌出划分为3个阶段,单一煤层主导阶段、邻近层卸压调整阶段及卸压平衡阶段;工作面回采6～100 m时,采空区下伏4^#煤迅速卸压,瓦斯大量涌出至采空区,100 m后下伏4^#煤层瓦斯达到稳定卸压涌出。     

采空区瓦斯涌出源位置对高位巷抽采瓦斯效果影响

针对采空区瓦斯涌出源位置为上邻近层和底板遗煤均匀涌出、下邻近层和底板遗煤均匀涌出2种情况下采空区流场及瓦斯运移进行数值模拟,得到采空区瓦斯涌出源位置不同时,采空区及上隅角瓦斯浓度和高位巷抽采瓦斯纯量。     

下沟矿ZF301工作面瓦斯涌出规律分析

为避免下沟煤矿ZF301工作面瓦斯灾害,对构成该工作面瓦斯的组成进行了监测,主要包括落煤瓦斯涌出量、煤壁瓦斯涌出量和采空区瓦斯涌出量。通过对实测结果分析研究,得出了落煤和煤壁瓦斯涌出强度的计算公式及采空区瓦斯浓度分布,为该矿工作面通风管理和制定抽采方案提供了指导。     

塔山矿综放工作面瓦斯涌出规律研究

本文针对塔山煤矿8214综放工作面瓦斯分布情况进行了现场测定,得出了瓦斯浓度分布曲线;计算了回采期间煤壁、采落煤及采空区瓦斯涌出所占比例,并通过数值模拟分析了地面钻孔抽采对采空区瓦斯分布的影响。经测算回采期间该工作面瓦斯涌出煤壁占3.19%、采落煤占39.93%、采空区占56.88%。结果表明,通过采用地面瓦斯抽采能有效减少采空区瓦斯向工作面的涌出。     

高瓦斯低透气性单一厚煤层瓦斯治理技术研究

针对蒋家河煤矿高瓦斯低透气性单一厚煤层综放工作面瓦斯预抽难度大,综掘机截煤瓦斯涌出强度大,放顶煤落煤瓦斯涌出不均衡,上隅角瓦斯积聚严重的问题。通过分析煤层瓦斯涌出特点,针对各瓦斯来源,采取采前半扇形钻孔预抽本煤层瓦斯、回采时顺层平孔抽采卸压区内瓦斯、大断面低位煤层"类钻孔"抽采顶煤及采空区瓦斯以及上隅角骨架风筒辅助抽采采空区瓦斯。这4种抽采方法在时间及空间上对ZF202工作面进行立体交叉抽采,初步形成针对高瓦斯低透气性单一厚煤层在综放开采工艺条件下的"四位一体"瓦斯治理技术,取得了很好的瓦斯治理效果。     

采动裂隙带瓦斯运移规律分析

采场覆岩裂隙和瓦斯运移规律是我国高瓦斯矿井瓦斯治理的重要研究对象,分析了多孔介质性质与工作面瓦斯涌出来源,得出采动裂隙带具备多孔介质的性质,为瓦斯的运移和流动提供理论基础;工作面瓦斯主要由采空区瓦斯涌出以及煤壁与落煤的瓦斯涌出组成。然后采用Fluent数值模拟软件,模拟分析了采动裂隙带瓦斯运移规律,得出大量的瓦斯积聚回风侧,该位置也是瓦斯抽采的理想位置;随着采空区逐渐被压实,在四周位置,形成了一个动态的裂隙圈“O”型圈,卸压瓦斯也积聚在“O”型圈位置。研究为类似条件下瓦斯抽采提供了借鉴。     

刘家梁矿5136综放工作面瓦斯涌出构成及控制

针对轩岗煤电刘家梁矿5136综放工作面瓦斯治理问题,从工作面瓦斯来源分析出发,利用单元测定法,对该工作面瓦斯涌出构成进行研究。结果表明:综放工作面瓦斯来源主要包括工作面煤壁、采放落煤、采空区,生产条件下涌出到工作面的瓦斯量及采空区抽采瓦斯量占比分别为10.52%、20.73%、15.31%和53.44%。根据研究结果,提出增加上隅角插管抽采瓦斯治理方法,上隅角瓦斯体积分数有效控制在0.50%以下。     

近距离煤层群上保护层煤与瓦斯共采技术研究

基于汪家寨煤矿多煤层群的赋存条件,探讨了8#煤层作为11#煤层上保护层开采的必要性,分析了关键上保护层8#煤层开采期间瓦斯涌出状况、特点及影响因素,研究了近距离煤层上保护层煤与瓦斯共采技术,即:底板穿层预抽下邻近层采动卸压瓦斯、顶板钻孔抽采上覆煤层裂隙瓦斯、采空区埋管抽采采空区瓦斯。现场应用结果表明,通过在X40806工作面的运输巷、回风巷对邻近层打钻预抽,有效治理了X40806工作面的瓦斯,保证了工作面正常生产,实现了煤与瓦斯共采。     

综采工作面瓦斯涌出分源计算方法研究与实践应用

为了精确得到综采工作面各瓦斯涌出源的瓦斯涌出量,利用现场实测与数学计算模型相结合的研究方法,以沙曲煤矿14205综采工作面为研究对象,采用分段测定法对瓦斯浓度与风速进行实测,以实测数据为基础参数,利用综采工作面瓦斯涌出分源计算模型对检修班期间综采工作面煤壁及采落煤瓦斯涌出和采空区瓦斯涌出规律进行研究,通过计算得到煤壁及采落煤瓦斯涌出量占综采工作面瓦斯涌出总量的61.2%,采空区瓦斯涌出量占综采工作面瓦斯涌出总量的38.8%。     

实体煤与邻近巷道施工瓦斯涌出研究

巷道施工过程中,瓦斯涌出不均匀,瓦斯涌出量大,尤其是煤岩体受采动影响后瓦斯涌出量增大,实体煤巷道施工时,煤岩体为原始应力区,随着巷道施工的延伸,瓦斯浓度较高,风排瓦斯量较高。邻近巷道施工时,保安煤柱作用下对其影响较小,巷道内瓦斯浓度与实体煤巷道基本一致。采空区对邻近煤层内瓦斯释放起到一定作用,有效降低了工作面瓦斯涌出量及瓦斯浓度。本研究表明煤岩体受采动影响后,煤层应力得到有效释放,使原生裂隙进一步扩张、贯通,并新增裂隙,提高了煤层透气性,加速吸附瓦斯解吸,从而扩大瓦斯释放表面积,降低了煤体内瓦斯含量。     

一次采全高工作面瓦斯涌出来源及构成比例分析

基于综合机械化采煤的规律和瓦斯运移理论,通过对端氏煤矿一次采全高某工作面的瓦斯来源及构成比例分析,把瓦斯涌出源分为煤壁的瓦斯涌出、采落煤的瓦斯涌出、采空区的瓦斯涌出和上、下邻近层的瓦斯涌出四部分。为以后瓦斯治理提供了基础数据,保证了采煤工作面的安全生产。     

不同层位参数下高抽巷瓦斯抽采效果研究

随着工作面推进速度的加快及工作面生产能力的逐渐提高,导致工作面瓦斯涌出量增大,瓦斯是煤矿生产的主要危险源。从理论分析、数值模拟和现场实际相结合的方法,对工作面瓦斯涌出、竖直三带划分特征进行分析,然后数值模拟分析了不同层位参数下高抽巷瓦斯抽采效果。研究得出:该煤矿瓦斯主要包括煤壁瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出和采落煤瓦斯涌出;经过多次周期来压后,在采空区形成了采动裂隙“O”形圈;由硬覆岩岩性的经验公式计算煤矿裂隙带最大高度为75~85 m、垮落带距煤层顶板最大高度为30~40 m;选择H=40 m,L=25 m时,能够达到最优抽采效果。对高抽巷合理层位的选择以及优化,是确保高抽巷高效、安全抽采的有效途径。     

综放工作面坚硬顶板水压预裂治理初采期瓦斯技术研究

综放工作面初采期绝对瓦斯涌出量增加、采空区瓦斯涌出量增大等现象明显,极易导致上隅角瓦斯超限且不易控制,坚硬顶板的运动对采空区瓦斯流场的扰动,进一步加剧了采空区瓦斯瞬间集中涌出的现象及瓦斯涌出的不均衡性。通过实测研究综放工作面初采期瓦斯涌出规律,认为上覆坚硬岩层的大面积垮落是导致采空区瓦斯涌出量波动性较大的直接原因。依据3#煤顶板条件确定了综放工作面初采期顶板水压预裂方案,经过现场试验,水压预裂技术使工作面初采期间顶板能够及时、分层逐次垮落,减小垮落岩块大小,大幅降低顶板垮落对采空区瓦斯流场的扰动,缓解采空区瓦斯向工作面集中涌出,防止上隅角瓦斯超限。     

高位钻孔技术在特厚煤层瓦斯治理中的应用

通过在深井特厚煤层开采条件下开展6305综放工作面的瓦斯涌出量预测,并根据预测结果分析各瓦斯涌出源的瓦斯涌出构成,制定出有针对性的高位钻孔瓦斯抽采等瓦斯治理方案。结果表明:6305工作面涌出的瓦斯中有66.14%来自开工作面煤壁和采煤机落煤所解吸的瓦斯,33.86%来自开采过程中采空区的遗煤、围岩和邻近层的瓦斯涌出;根据涌出量预测技术确定了6305工作面采空区瓦斯高位钻孔抽采的治理方案;采用"双钻场"高位钻孔同时抽采采空区瓦斯,日平均瓦斯抽采纯量可达3 940.71 m~3,保障了工作面安全高效生产。     

近距离易自燃煤层复合采空区瓦斯与火综合治理技术

通过理论分析、实验室测试、物理相似材料模拟等方法,研究了近距离易自燃煤层开采工作面瓦斯涌出、采动覆岩裂隙演化、采场瓦斯运移、采空区遗煤自然发火等规律,优化、研究适合矿井实际条件的瓦斯抽放与综合防灭火技术,形成了一套复合采空区瓦斯与火协同防治技术,保障了矿井安全生产。     

采空区瓦斯涌出量的几种计算方法

由采空区瓦斯涌出的来源可知,采空区内本层瓦斯涌出是由未采分层煤块和丢煤等涌出构成,而邻近层及围岩瓦斯涌出是与时间有关系的,因此如果以一定面积的采空区为研究对象,采空区瓦斯涌出也和落煤、煤壁是按同一形式衰减曲线逐渐枯竭的,而当以面积不断扩大的整个工作面的采空区为研究对象时,采空区瓦斯涌出量呈现的变化,可以通过一定的方法计算出来。     

抽放采空区瓦斯时防止煤层自燃的安全管理

高瓦斯、破碎、易燃煤层条件下,对封闭的采空区进行瓦斯抽放,防治采空区遗煤自燃和瓦斯事故,是安全管理中重中之重。几年来的实践表明,采取的注氮、堵漏、采空区正压状态下抽放等一系列安全技术措施,防治效果显著,减少临近工作面的绝对瓦斯涌出量,保证采空区抽采瓦斯的安全。     

张集北矿首采工作面瓦斯涌出规律分析

结合张集煤矿11418首采工作面煤层赋存条件等相关参数,分析了工作面瓦斯来源,测定并分析了煤层瓦斯含量、工作面推进速度、瓦斯抽采量、煤层厚度、煤层埋深与瓦斯涌出量之间的关系,结果表明:综采工作面瓦斯涌出量包括煤壁瓦斯涌出量、采空区瓦斯涌出量及落煤瓦斯涌出量。11418首采工作面瓦斯涌出量与瓦斯含量、推进速度、煤层厚度、煤层埋深呈正比关系;瓦斯涌出量随抽采量的增加呈波浪式变化,总体上递增,但增加的幅度不大。     

九里山矿14141工作面瓦斯涌出量分析

为分析综采工作面瓦斯涌出量在割煤过程中的变化规律,在九里山矿14141工作面回采初期开展了瓦斯涌出量预测研究。研究表明九里山矿14141工作面主要瓦斯涌出源为割煤机落煤瓦斯涌出和采空区瓦斯涌出,当前施工组织方式下,工作面通风能力和抽采能力能够满足要求,但应注意合理控制割煤速度和作业循环,加强采空区和上隅角管理。     

基于采场三维相似模型的流场特性实验分析

为研究瓦斯涌出与煤自燃耦合下采空区流场特征,构建了采空区流场三维相似物理模型,分析了模型相似度,并对模型流场特性进行了实验研究。实验结果表明:实验条件下模型巷道风流流态为紊流而进入自模区,模型在常规通风压力下具有较好密封性;模型采空区流场压力随时间变化未出现系统性偏移,压力场相对稳定;在弱排放条件下,瓦斯场50 min后即可达到相对稳定状态;模型多孔介质物理特征符合采空区采动裂隙分布规律。