水力化卸压增透技术在石门快速揭煤中的应用研究

为了解决西南地区松软煤层所面临的瓦斯抽采难度大、消突时间长的难题,在新维煤矿石门揭穿8#突出煤层期间,通过抽采钻孔,采用单孔多次高压水力割缝形成缝槽,并同时实施中压注水实现导向性水力压裂的煤层增透方法,增加了待揭露区域煤层的透气性,缩短了预抽时间。结果表明:高压水力割缝形成缝槽为水力压裂起到一定的导向作用,水力压裂裂缝和割缝缝槽共同形成连贯塑性区;经过水力化措施后,煤层透气性提高,单孔抽采瓦斯流量平均提高2倍;单孔抽采瓦斯浓度平均提高3倍左右,实现了石门快速揭煤。     

水力割缝增透技术在石门揭煤中的应用

石门揭穿突出煤层具有突出强度大、密度大、对矿井安全生产造成严重威胁的特点,为保证安全高效地实现石门揭穿突出煤层,通过在白龙山煤矿一井一采区下部车场石门揭C7+8突出煤层施工瓦斯预抽钻孔期间,对部分钻孔采取水力割缝增透技术措施,大大提高煤层透气性,在提高抽采效果的同时降低煤层瓦斯压力和瓦斯含量、缩短石门揭煤工期,实现安全高效揭煤的目的。试验结果表明:采取水力割缝增透措施后,单孔平均抽采浓度24.7%,最高78.6%,较普通工艺钻孔提高8.2倍;日抽采瓦斯纯量最高1713.6m~3,较普通工艺钻孔提高6倍;采用水力割缝增透工艺的石门揭煤区域预抽时间提前60%。     

高压水割缝增透防突技术在石门揭煤中的应用

为了寻求在实施区域防突措施有效后的局部防突措施,真正消除石门揭煤的煤与瓦斯突出,根据高压水切割煤岩机理,在贵州湘能股份有限公司神仙坡煤矿114反石门揭煤过程中试验了高压水割缝增透防突技术。结果表明,高压水割缝增透防突技术由于其单孔控制范围增大,石门揭煤时预抽瓦斯的钻孔工程量降低了50%以上,揭煤的工期缩短了40%左右;同时提高了石门瓦斯的抽采率和抽采的瓦斯浓度,是煤矿石门揭煤的一项实用技术。     

新安煤田高压水射流石门揭煤快速消突技术及应用

为了解决新安煤田煤层突出危险性大,煤层松软,透气性差,抽采困难的状况,提出了高压水射流石门揭煤快速消突技术。通过在孟津煤矿11031运输巷揭煤工作面采用高压水射流割缝卸压增透技术,对该揭煤区域实现了高效快速瓦斯抽采,应用表明采用该技术后平均瓦斯抽采浓度提高3倍以上,平均单孔瓦斯抽采纯量提高5倍以上;采用该技术可使瓦斯抽采钻孔量缩减82%,揭煤时间缩短73%,节约了生产成本,缓解了矿井的抽、采接替矛盾。     

复杂地质条件石门揭穿严重突出危险煤层防突技术研究

分析了复杂地质条件下石门揭穿严重突出危险煤层的影响因素,结合松藻煤电公司渝阳煤矿石门揭煤技术实践,针对性采取超前探测、预测预报、高压水力割缝增透、底板瓦斯巷超前预抽,以及环形金属骨架、锚网梁索喷加强支护、"渐进式"综合石门揭煤技术,实现了安全快速揭煤。     

松藻煤矿快速石门揭煤技术研究

针对松藻煤矿煤层松软,透气性差,现有石门揭煤技术工程量大,揭煤时间长等问题,采用深孔预裂爆破和高压水力割缝快速石门揭煤技术,分别对深孔预裂爆破的钻孔布置方式和爆破参数,高压水力割缝的钻孔布置方式和水力学参数进行了研究。应用结果表明,深孔预裂爆破快速石门揭煤技术可使钻孔平均进尺数下降806.7 m,且石门揭煤时间由72.3 d下降为32 d,揭煤时间缩短55.3%;高压水力割缝快速石门揭煤技术使钻孔平均进尺数下降905.7 m,且石门揭煤时间由72.3 d下降为27.7 d,揭煤时间缩短61.2%。上述2种方法都可解决揭煤时间长,工程量大的问题,其中高压水力割缝石门揭煤技术效果更好。     

大直径长钻孔定向水力割缝增抽瓦斯技术及应用

针对低透气性煤层瓦斯抽采量少,抽采时间长,煤层整体卸压增透效果差等问题,提出了大直径长钻孔定向水力割缝增透技术。以吉宁煤矿2107胶带运输巷为研究背景,分析了水力割缝增透机理,采用大直径长钻孔技术实现钻孔间煤体定向水力压穿,形成贯穿裂隙并通过高压水携带出大量煤屑,实现煤层卸压和增加煤层透气性。研究结果表明:采用水力割缝后平均抽采流量是普通钻孔的5.5倍,割缝孔平均瓦斯抽采纯量是普通孔平均瓦斯抽采纯量的8.06倍,平均浓度提高33.92%,水力割缝有效增加了煤层透气性,提高了瓦斯抽采率。     

低透气煤层超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术

为了解决矿井瓦斯预抽中存在的问题,提高矿井瓦斯抽采利用效率,杜绝瓦斯灾害事故发生,以新集二矿瓦斯预抽工艺为研究背景,针对矿井采掘接替紧张、煤层透气性差、瓦斯抽采率低等技术难题,提出了超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术。基于岩石力学与流体力学理论,分析了超高压水力割缝与水力压裂联合增透机理。并采用数字模拟方法研究确定了沿槽缝延伸方向,缝槽至煤体深部依次形成破碎区、塑性区、弹性区及原岩应力区,被冲割煤体受高压水射流剪、割应力作用影响,原岩应力区向煤体深部转移,煤体渗透率增大。得出水力压裂钻孔布置在超高压水力割缝形成的塑性区范围内能够达到较好的增透效果,并设计了超高压水力割缝与水力压裂一体化联合增透技术工艺:割缝水压为95～100 MPa,旋转水尾转速为40 r/min,割缝间距为1.0～1.2 m,单刀冲割时间为12 min;水力压裂钻孔直径为95 mm,并采用100 mm的钻孔洗扩装置冲、扩钻孔。通过在新集二矿2201采区220108底板巷2号上钻场的应用结果显示:超高压水力割缝与水力压裂协同增透技术能够明显改善煤层透气性,瓦斯抽采30 d以后,协同超高压水力割缝钻孔平均瓦斯抽采纯量为普通钻孔的10.3倍;协同水力压裂钻孔平均瓦斯抽采纯量为普通钻孔的6.4倍,且能够持续保证较高流量和浓度的瓦斯抽采效果。     

水力割缝技术在提高瓦斯抽采效果中的应用

 为了解决我国矿井在低透气性煤层瓦斯抽采治理中遇到的瓶颈,基于近年来水力割缝技术在矿井石门揭煤、底板巷消除地应力方面取得的发展,探讨性的开展了水力割缝技术在本煤层强化瓦斯抽采方面的研究工作。提出了用水力割缝技术扩大钻孔的直接影响范围的思路,研究了水力割缝技术对扰动煤体的体积、表面积、单孔瓦斯抽采量、钻孔影响半径等参数,对比分析了水力割缝技术和普通钻孔抽采技术的数据,结果表明水力割缝技术扰动煤体体积可提高6~16倍,影响煤体表面积可提高5.3~8.8倍,单孔抽采流量可提高2.0~2.5倍。同时水力割缝技术可增大单孔有效影响半径,在一定程度上可减少施工工程量。     

超高压水力割缝在坚硬突出煤层石门揭煤预抽瓦斯防突措施中的应用

白皎煤矿开采低透气性坚硬突出煤层,石门揭煤预抽瓦斯时间一般为4~5 a,为了缩短石门揭煤时间,研发了超高压水力割缝成套设备及施工工艺,并在+300 m四号石门揭煤掘进工作面进行了工业性试验。实践表明,超高压水力割缝增透措施增加了煤层的透气性,提高了瓦斯抽采效果,使整体揭煤时间缩短近4 a,极大提高了石门揭煤速度,同时揭煤瓦斯浓度不超限,实现了安全、快速揭煤。     

突出煤层区域防突方法的探讨

根据《防治煤与瓦斯突出规定》,针对突出煤层区域防治突出方法,结合现场实践,对多种区域防治突出方法进行总结分析,提出了适合鸡西矿区防治煤与瓦斯突出的主要方法,用于指导防突工作。     

井筒揭穿突出危险煤层综合防突技术

通过对青东煤矿煤层突出危险性分析,研究确定了井筒穿过具有突出危险性煤层时通过地面预注浆进行固化煤层,降低煤层的孔隙率和瓦斯放散初速度,提高煤体强度,使煤体不具有突出危险性,震动性爆破前巧妙将工作面施工成所揭煤层成平行,采用电磁高性能安全雷管进行远距离震动爆破,实现安全快速揭开煤层。     

大埋深强突出三软煤层快速揭煤防突技术

针对新义煤矿二1煤层突出危险性大的问题,通过分析石门揭煤工作面各种防突技术措施的优缺点,采取巷旁截流、巷内交叉钻孔抽放结合短导硐震动爆破的措施快速揭开严重突出三软煤层。结果表明：经过40 d的抽放后,揭煤工作面瓦斯抽放率达到34.6%;揭煤前原始瓦斯含量为6.37～12.84 m3/t,采取集中抽放的防突措施后,残存瓦斯含量为6.50～8.00 m3/t;揭煤前防突措施效果检验中揭煤工作面钻屑瓦斯解吸指标Δh2最大值为80 Pa。由以上测试指标可看出,采用严重突出三软煤层快速揭煤技术后揭煤工作面的突出危险性已消除。震动爆破揭煤后瓦斯体积分数最大值仅0.04%,安全顺利地揭露了二1煤层。     

急倾斜突出煤层群开采首采煤层的选择

介绍了急倾斜突出矿井煤层群开采技术条件,并基于江西沿涌矿井的32采区开采,论述了急倾斜突出煤层解放层选择,通过对瓦斯突出强弱和保护层的顶板冒落高度数量分析,推荐了合理的突出煤层开采顺序,为矿井工作面接替和安全生产提供有力的保障。     

突出煤层回采工作面综合消突技术实践

为了快速消除回采工作面区域煤体的突出危险性,同时降低巷道掘进期间回风流中的瓦斯浓度,提出了交叉钻孔与网格钻孔相结合的综合抽采技术措施。在九里山矿16021回采工作面的试验结果表明：在采取综合技术措施后,16021回采工作面突出危险性预测超标率为零,16021运输巷回风流瓦斯体积分数由未实施综合技术措施前的0．8％降至0．4％,与本煤层顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯相比,抽采消突时间能够降低1／3以上,可见交叉钻孔与网格钻孔相结合的综合抽采技术措施是可行的。     

煤与瓦斯突出煤层巷道掘进工作面综合防突技术

本文阐述了掘进工作面瓦斯预抽、超前卸压孔、高压注水、震动放炮相结合的综合防突技术,并结合在新景矿芦南二区3#煤层煤巷掘进中的效果检验,阐述应用综合防突技术措施在煤与瓦斯突出煤层巷道掘进中的作用,对煤与瓦斯突出煤层巷道快速掘进具有指导意义。     

突出煤层区域性瓦斯抽采数值模拟研究

根据流体力学和岩体力学理论,以神宁集团金能煤业分公司4331工作面为研究对象,建立了突出煤层区域性瓦斯抽采数值模型,并采用COM SOL Multiphysics软件进行数值计算,讨论了该区域煤层瓦斯压力和煤层孔隙率随瓦斯抽采时间的变化规律。结果表明：区域性瓦斯抽采钻孔的群孔效应明显,模拟抽采100d后绝大部分区域瓦斯压力降到突出临界值0.74MPa以下;煤层孔隙率快速上升,先达到峰值,然后回落到恒定值,比初始孔隙率增加了4.8%,其结果对4331工作面区域瓦斯防治及制定区域防突措施有重要的理论意义。     

高突煤层保护层瓦斯综合治理技术

高突煤层作为保护层开采时,其邻近层的瓦斯涌出量很大,上下邻近煤层的卸压瓦斯将大量涌入开采煤层及采空区,严重威胁保护层工作面的安全与生产。文章详细介绍了综合治理C15,B9b邻近煤层的卸压瓦斯技术。     

高瓦斯高应力严重突出特厚煤层综合防突技术

以义安矿FX005工作面为例,通过采用瓦斯地质预抽巷超前掘进以及冲、压、抽(本煤层和卸压区抽放)相结合的综合防突技术,大大提高了措施的防突效果。结果表明,该综合防突技术实现了对高瓦斯、高应力严重突出煤层工作面的消突,且杜绝了瓦斯动力现象的发生。     

高、突煤层消突及瓦斯综合治理工作的实践

根据鸡西矿区荣华立井7#煤层存在的突出和高瓦斯特征,采用了分阶段的瓦斯综合治理方法。通过采用保护层开采、本煤层瓦斯预抽、仰角钻孔、高位水平钻孔、低位钻孔、上部采空区贯通钻孔等综合瓦斯治理方法,成功地实现了突出煤层消突、高瓦斯工作面安全回采,实现了安全高效生产。