高瓦斯工作面顺层抽放钻孔模拟设计与应用

利用顺层钻孔抽放技术对邹庄矿3204高瓦斯工作面进行瓦斯预抽,通过ANSYS软件模拟不同钻孔间距下煤层瓦斯压力的分布情况,结果表明:钻孔间距为3m时,瓦斯抽放效果最为理想。通过瓦斯预抽,3204工作面顺层钻孔抽采瓦斯平均浓度为63.5%;回采巷道实测平均煤层瓦斯含量为4.63m3/t,煤层残余瓦斯压力平均为0.2MPa,瓦斯治理取得良好效果。     

某矿13105工作面交叉钻孔预抽瓦斯的技术实践

为提高高瓦斯低透气性煤层本煤层钻孔预抽瓦斯效果,在某矿13105工作面进行了交叉钻孔预抽煤层瓦斯技术的试验应用,量化对比分析了平行钻孔和量化钻孔2种布孔方式下的瓦斯预抽量和预抽率。结果表明:与平行钻孔相比,交叉钻孔可将本煤层瓦斯预抽量提高0.5倍,预抽率提高10%左右,有效降低了瓦斯事故发生的概率,保障了工作面的安全回采。     

工作面瓦斯采前预抽合理钻孔间距探讨

 为了解决国内许多矿井回采工作面本煤层瓦斯采前预抽钻孔间距设计缺乏理论依据,主要依赖经验的问题,建立了瓦斯流动方程,编制了瓦斯抽采钻孔间距设计程序,得出了不同钻孔间距下的煤层瓦斯预抽率随时间的变化情况,优选最合理的钻孔布置间距。在陈家山矿4-2煤层回采工作面进行了应用研究,结果表明：在预抽时间为180d,煤层瓦斯预抽率为30%的要求下,工作面采用5m的钻孔间距,是最为合理的。     

不同间距交叉钻孔预抽煤层瓦斯试验研究

煤层的透气性是影响瓦斯抽放效果的主要因素之一,布置交叉钻孔进行抽放能有效增大煤层的透气性。为使交叉钻孔既能提高煤层的抽放效果,又能尽量缩短工期,对试验区域交叉钻孔的孔间距及预抽时间进行了研究。在同一试验区域中布置了4组不同间距的交叉钻孔,考察了各组钻孔瓦斯预抽效果随时间变化的情况,得出了不同间距下瓦斯预抽率与时间的关系,确定了合理的瓦斯预抽钻孔间距及预抽时间。     

本煤层瓦斯预抽钻孔合理布置间距的确定

为给矿井本煤层瓦斯预抽钻孔间距设计提供依据,将煤层视为孔隙裂隙二重介质,综合考虑瓦斯的渗流与扩散解吸过程,建立了瓦斯流动方程,求出了满足预抽时间和煤层瓦斯预抽率要求的最大钻孔间距,作为本煤层瓦斯预抽钻孔的合理布置间距。在杜儿坪矿8号煤层工作面进行了应用研究,结果表明:随着钻孔间距的增加,同样时间内的煤层瓦斯预抽率呈减小趋势;在预抽时间为200 d,煤层瓦斯预抽率为30%的要求下,工作面采用5 m的钻孔间距是最为合理和经济的。     

布孔间距影响瓦斯预抽效果的模拟及应用研究

依据小庄矿40205综放工作面煤层瓦斯实际赋存条件,同时考虑吸附游离两态瓦斯,建立了煤层瓦斯预抽理论模型,利用COMSOL Multiphysics模拟了不同布孔间距下的煤层瓦斯压力分布情况,确定了合理的顺层预抽钻孔布孔间距,并应用于现场实际抽采工作。数值模拟显示:布孔间距在1.8~2.5 m时,两孔中心最大瓦斯压力的增长速率较大;布孔间距在2.5~3.5 m时,其增长速率有所降低;当布孔间距为3.0 m时,预抽0~90 d时煤层瓦斯压力下降速率较大,预抽90~210 d时煤层瓦斯压力下降速率逐渐减缓;抽采过程存在最佳抽采时间;40205综放工作面顺层预抽孔布孔间距设置为3.0 m,预抽90 d时,钻孔间最大瓦斯压力降至182.435 kPa;预抽210 d时,钻孔间最大瓦斯压力降至178.230 kPa,可将煤层瓦斯压力降至50%以下,保障预抽达标。现场应用显示:40205工作面回风巷瓦斯抽采纯流量大且较为稳定,基本稳定在1.50 m³/min左右,预抽效果较理想。     

煤层瓦斯合理预抽期研究

根据钻孔抽采效果影响因素分析,以及山西某矿工作面合理抽采半径的测定结果,建立了合理的煤层瓦斯预抽期评价模型。根据该工作面实际条件,得出不同钻孔间距对应的预抽率及预抽时间。考虑采掘交替、抽采成本等因素,确定该工作面合理钻孔间距为2.5~3.0 m,合理预抽期为210 d,为该煤矿同煤层开采钻孔间距及预抽期的确定提供一定的借鉴。     

顺层钻孔预抽突出煤层瓦斯技术研究

选用新安煤矿17号煤层111706工作面作为本煤层顺层钻孔预抽瓦斯技术试验区,研究了17号煤层合理的预抽瓦斯技术参数值.结果表明:采用交叉布孔法的瓦斯预抽量可提高40％,94 mm大直径钻孔瓦斯预抽采量比直径65 mm钻孔提高34％;钻场内钻孔抽采瓦斯浓度比巷道钻孔抽采瓦斯浓度高将近1倍,封孔深度应不小于5 m.建议施工双向抽采钻孔来覆盖全工作面,掘进工作面钻孔深度控制在100 m内.     

工作面前方承压抽采钻孔瓦斯渗透规律及其层理效应研究

通过在义煤集团新安煤矿14171采煤工作前方布置与层理方向呈不同角度的3个瓦斯抽采钻孔,考察其瓦斯抽放浓度、流量、抽放纯量指标来揭示随工作面推进过程中钻孔不同承压状态下的瓦斯渗透规律;建立数值模型分别对3个抽采钻孔的瓦斯渗透率进行模拟,模拟结果与现场考察较为相似。研究结果表明:工作面前方7~11 m为瓦斯抽采效果最好的区域,且与煤层层理呈平行角度布置钻孔瓦斯效果最佳,工作面前方4~6 m为瓦斯抽采设备拆除的合理区域。     

本煤层预抽区域长钻孔布孔方式的确定

依据成庄矿本煤层预抽以普通钻机和千米定向钻机为主要抽采方式的实际,对该矿的普通长钻孔和定向长钻孔的不同钻孔间距残余瓦斯含量随时间变化的关系进行了研究,分析不同钻孔布置方式下和不同预抽时间的瓦斯含量的降低值,确定了成庄矿回采工作面瓦斯含量降到8 m~3/t以下时预抽区域长钻孔的最佳布孔方式。研究了定向长钻孔不同钻孔布置方式下残余瓦斯含量随时间的变化关系,对4种不同的布孔方式下瓦斯含量的降低幅度进行考察,确定了在吨煤进尺密度和抽采时间相同基础上,定向钻孔间距大的钻孔抽采效果均明显增加,在2 a预抽时间下,瓦斯含量降低幅度在4.11～9.6 m~3/t。并提出了在预抽期超过1 a时,采用定向钻孔预抽措施相比普通钻孔预抽措施不仅能降低矿井抽采成本,而且能有效提高抽采效果。     

基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计

为了解决高瓦斯长推进距离回采工作面各区域瓦斯预抽时间极不均衡的问题,提出了基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计方案：采用瓦斯储量法对回采工作面瓦斯预抽钻孔有效抽采半径进行考察,得出工作面瓦斯预抽钻孔不同预抽时间的有效抽采半径,将高瓦斯长推进距离回采工作面按瓦斯预抽时间长短的不同划分为若干个区块,每个区块瓦斯预抽钻孔根据其有效抽采半径设计钻孔间距,预抽时间长的区块钻孔间距较大,预抽时间短的区块钻孔间距较小,实现工作面瓦斯抽采达标的同时最大限度的减少钻孔工程量。现场应用结果表明,2311回采工作面采用优化的瓦斯预抽钻孔设计方案,钻孔工程量减少约7万m,节约工作面瓦斯预抽时间约15d,并且在开采期间实现了瓦斯抽采达标和安全回采,高瓦斯长推进距离回采工作面采用基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计方案,取得了良好的技术经济效益。     

演马庄矿综合瓦斯治理模式及成套技术

演马庄矿开采的二₁煤层为单一厚煤层,透气性低,瓦斯含量高,瓦斯涌出量大。以27151工作面瓦斯治理为例,通过顶板岩巷穿层钻孔和顺层钻孔预抽区段和条带煤层瓦斯、回采工作面综合治理瓦斯、瓦斯抽采系统优化,并配套水力冲孔、水力压裂和深孔预裂爆破等卸压增透措施,全方位、多层次、综合化的瓦斯治理模式,使得控制区域应力得到消除、煤层透气性系数大幅度提高,瓦斯抽放量有大幅度提高,能够有效缩短抽采达标需要的时间,保证了采煤工作面在回采过程中的安全生产。     

祥升煤业15506工作面顺层长钻孔抽采技术研究与应用

为有效降低15506工作面的瓦斯含量,保障本煤层预抽效果,采用Fluent数值模拟软件进行抽采钻孔参数模拟分析,基于模拟结果得出抽采负压、抽采时间及钻孔直径与瓦斯抽采效果间的关系,结合工作面瓦斯赋存特征进行大直径长钻孔瓦斯抽采方案设计,并在抽采方案实施期间进行抽采数据监测分析。结果表明:大直径长钻孔抽采方案实施后,预抽区域瓦斯含量大幅降低,瓦斯抽采效果显著。     

对江南煤矿井上下立体化抽采工艺分析

为了解决对江南煤矿“先抽后建”以及煤与煤层气协调开发的问题,根据对江南煤矿采掘部署以及首采煤层M78煤体结构好、气含量高、渗透性较好的特点,对首采面提出了地面水平井和丛式井相结合的方式进行高效地面预抽瓦斯,而对较晚开采的备用面和准备面采用丛式井地面预抽方式。模拟显示,地面抽采5年后,首采面M78煤层瓦斯有了大幅度降低,最高降低幅度超过50%。在地面预抽后井下采用底板排水巷定向长钻孔抽采技术,实现井上下立体化抽采。该工艺降低了煤矿瓦斯治理投资,提高了煤炭安全生产的效率,同时可充分有效地利用煤层气资源。     

高瓦斯低透煤层综采面瓦斯治理技术

 针对新元煤炭公司综采面生产过程中存在上隅角、回风巷和尾巷瓦斯浓度超限的问题,本文在对试验区域综采面瓦斯涌出特征进行分析的基础上,提出了采空区密闭横贯（超大径管路传输）抽放、尾巷倾斜大直径钻孔抽放和本煤层大直径顺层平行钻孔预抽的瓦斯综合治理技术。现场实践表明,该综合治理技术有效解决了瓦斯浓度超限难题,满足安全生产要求,并为其它采区和矿井的瓦斯治理提供新的技术手段。     

龙滩煤矿预抽钻孔抽采半径与抽采时间关系考察研究

对有突出危险的煤层而言,有效抽采半径是指钻孔抽采一定时间后能消除突出危险的范围,这个范围以钻孔为中心的半径来表示,在一定抽采条件下,有效抽采半径由预抽瓦斯有效性指标和预抽时间决定。龙滩煤矿采用瓦斯含量测定法分别测定出了顺层预抽钻孔和穿层预抽钻孔的瓦斯有效抽采半径,为工作面瓦斯治灾提供了基础。     

综采面顺层钻孔瓦斯抽放消突技术研究

成庄矿为了消除煤层的突出危险性,安全有效地开采井下3号煤层4311综采面,采用顺层钻孔预抽该综采面回采区域煤层瓦斯。成庄矿4311综放面作为试验区进行了消突措施、消突效果技术研究,在该综采面预抽煤层瓦斯过程中以及抽放结束后,进行煤层残余瓦斯含量测定,并对该综采面煤层区域进行预抽煤层瓦斯抽采效果达标和消突效果达标评判。上述措施确保了该矿综采面4311的高产高效安全生产,取得了良好的经济效益。     

近距离煤层群瓦斯立体抽采技术研究

针对桐梓煤矿近距离煤层群开采,首先选择瓦斯含量较小、突出危险性低的煤层作为保护层进行开采,利用其开采扰动作用提高下部卸压煤层的透气性。采用顺层钻孔、低位走向穿层钻孔、采空区埋管和底板上向穿层钻孔等措施对煤层群进行立体化综合抽采,试验表明：保护层工作面瓦斯预抽采率在55%以上,消除了煤与瓦斯突出危险性,工作面开采后上隅角瓦斯体积分数控制在1%以下;6号、7号和9号被保护煤层经卸压后透气性系数分别增加了392、320和289倍,瓦斯抽采率超过60%,实现了煤与瓦斯安全高效共采     

大孔径顺层长钻孔消突技术在潘一矿的应用

介绍了大孔径顺层长钻孔消突技术的原理,以潘一矿2371（1）工作面为试验地点,通过测定瓦斯含量、瓦斯预抽率、预测指标和掘进速度等指标,考察了大孔径顺层长钻孔消突技术的预抽放效果和消突效果。应用结果表明：实施大孔径顺层长钻孔消突技术后日常预测和效果检验指标均无超标,瓦斯预抽率在30%以上,残存瓦斯含量4.35～5.05 m3/t,验证无超标,月进尺在94～120 m,实现了突出煤层安全快速掘进与高效回采。     

突出煤层密集钻孔瓦斯预抽的数值试验

密集钻孔预抽瓦斯技术是一种防止煤与瓦斯突出的措施,为了提高预抽效率和合理布置钻孔,应用固气耦合RFPA2D-GAS数值试验系统,研究在不同煤层透气系数、钻孔间距、钻孔直径、煤层瓦斯含量系数和预抽时间等因素条件下,煤层瓦斯压力和抽采半径的变化规律。得出透气系数、钻孔直径越大,钻孔间距和瓦斯含量系数越小,煤层瓦斯压力下降幅度越大,抽采半径越大,达到消除煤层突出危险的瓦斯压力值所需的预抽时间越短;随着钻孔预抽时间的延长,瓦斯压力下降范围将扩大,抽采半径增加。并用工程实例进行了验证。