坚硬顶板运动对特厚煤层工作面瓦斯涌出的影响研究

针对顶板运动瓦斯异常涌出的问题,基于空气动力学原理及牛顿第二定律,分析瓦斯涌出与顶板载荷、采空区高度、顶板面积等影响因素的关系,建立了顶板垮落—瓦斯涌出的耦合模型,借助COMSOL多物理场耦合软件,以大同塔山煤矿二盘区8214工作面为例,根据其顶板垮落特征分析了上覆顶板分层垮断下的采空区瓦斯涌出规律,并通过现场监测数据进行了对比分析。研究表明:顶板垮断时,采空区瓦斯大部分将涌入工作面上隅角和高抽巷,其瓦斯浓度呈现短时间内急剧增大后减小的变化,且涌出量的大小与顶板载荷、采空区高度、顶板面积等有着直接关系;顶板垮落时上层比下层造成更大量的瓦斯涌出,且上隅角瓦斯浓度变化尤为明显。     

坚硬顶板综放开采周期来压期间瓦斯涌出规律及治理

根据宽沟煤矿Ⅰ010202综放工作面的矿压观测和瓦斯监测数据,分析了基于矿山压力变化的采场瓦斯涌出规律,研究结果表明:工作面瓦斯涌出量随工作面支架工作阻力增大而增大,周期来压期间瓦斯涌出量明显大于其他时期,并且瓦斯涌出周期与顶板周期来压时间几乎同步,瓦斯涌出时间略滞后于顶板周期来压时间。采用上隅角与工作面中巷长短距离高位钻孔、插管抽放等措施进行瓦斯治理,其效果良好。     

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。     

高瓦斯矿井综放工作面瓦斯综合治理技术

陶二矿12427综放工作面瓦斯涌出量较大,加上放顶煤及上覆1#煤层的瓦斯随工作面顶板垮落而涌出,经常造成工作面及上隅角瓦斯超限,采取调节风量、抽排结合等综合治理瓦斯措施,取得较好效果.     

特厚煤层综放开采坚硬顶板破断对瓦斯涌出影响

针对具有坚硬顶板的特厚煤层综放工作面周期来压期间瓦斯异常涌出问题,基于坚硬顶板"O-X"破断机理,从能量的角度分析了坚硬顶板破断回转对采空区的冲击过程,得到破断块体轴向作用力与采空区垮落煤岩碎胀系数之间的关系。同时研究了顶煤放出率及垮落煤岩碎胀系数对坚硬顶板破断回转前后采空区体积变化的影响规律,建立了周期来压期间采空区瓦斯涌出增加量计算模型,并与现场实测进行对比。结果表明:特厚煤层综放工作面坚硬顶板破断回转压缩了采空区体积,使采空区高浓度瓦斯涌向工作面,导致周期来压期间瓦斯异常涌出现象。塔山煤矿8214工作面周期来压期间采空区瓦斯涌出增加量理论计算值为14.5 m~3/min,与现场实测增加量相比误差在1.79%～8.83%,两者结果较为相符,验证了模型的正确性。     

顶板周期来压与采场瓦斯涌出的关系研究

通过现场监测研究了顶板周期来压与采场瓦斯涌出变化之间的关系, 并对工作面超前支承压力变化和采空区老顶垮落对瓦斯流动的影响进行了分析。结果表明, 支承压力变化影响煤壁瓦斯的涌出, 采空区内瓦斯的分布与距工作面距离有关, 周期来压时采场瓦斯涌出量的增大是工作面超前支承压力变化和采空区老顶垮落共同作用的结果。     

综放工作面瓦斯涌出分布规律分析

为有效、合理地解决工作面瓦斯超限问题,建立了观测站,对工作面瓦斯涌出进行了统计分析,得出工作面瓦斯浓度在空间上分布是不均衡的:上隅角瓦斯浓度随产量的增加、配风量的增加呈上升趋势,配风量到一定值后上隅角瓦斯浓度急剧下降;来压期间综放面瓦斯浓度由0.42%~0.56%增加到0.64%~0.9%,瓦斯涌出量增加了50%以上,为工作面瓦斯防治提供了依据。     

裂隙带抽采在漳村煤矿综采工作面的应用

针对漳村煤矿2503工作面回采过程中上隅角超限问题,通过对工作面上覆岩层垮落特征分析,研究在回风巷顶板打设高位裂隙钻孔抽采采空区裂隙带瓦斯进行治理。回采过程中钻孔瓦斯抽采量随工作面推进先增大后减小,上隅角和回风流瓦斯涌出量逐渐降低,工作面上隅角瓦斯未出现超限现象。     

寺河矿综采工作面初采瓦斯不稳定涌出治理实践

综采工作面采用顶板垮落控制采空区是成本低、安全可靠的一种采空区处理方法,但是在工作面初采期间顶板未垮落时,支架后空间较大,积存瓦斯多,如果顶板大面积垮落,工作面瓦斯会瞬间增大,瓦斯涌出不稳定,引起工作面瓦斯超限或瓦斯事故。研究初采期间顶板初次来压距离,控制顶板逐步垮落,减少工作面瓦斯异常涌出,保障初采工作面瓦斯涌出稳定,防范工作面瓦斯超限或事故具有重要意义,弥补现阶段生产条件下综采工作面初采瓦斯治理不足。     

高河煤矿综放工作面瓦斯涌出分布规律研究

为采取有效、合理的瓦斯治理技术解决工作面瓦斯超限问题,对工作面瓦斯涌出分布规律通过采取建立观测站的方式进行统计分析,得出:工作面瓦斯浓度在空间上分布是不均衡的;上隅角瓦斯浓度随着产量的增加呈上升趋势,随着配风量的增加而呈上升趋势,配风量到一定值后上隅角瓦斯浓度急剧下降;在来压期间,综放面瓦斯浓度由0.42%~0.56%增加到0.64%~0.9%,瓦斯涌出量增加了50%以上的结论。     

低瓦斯矿井坚硬顶板综采工作面瓦斯防治技术研究

针对雨田煤矿W1103综采工作面采用U型通风、工作面回采过程中上隅角容易出现瓦斯超限的问题,当增加工作面配风量,会增加采空区漏风量,造成上隅角瓦斯难以控制。上隅角区域的不充分冒落,也为瓦斯积聚提供了空间,在顶板预裂爆破时,会造成瓦斯超限问题。分析了工作面瓦斯来源,回采工作面瓦斯涌出以开采层为主、邻近层为辅;采用顶板预裂爆破、风障引风、本煤层瓦斯抽放、上隅角插管抽放等综合瓦斯治理技术,解决了上隅角瓦斯超限问题,确保了矿井的安全生产。     

低位放顶煤工作面瓦斯浓度分布规律与控制技术研究

基于高瓦斯低位放顶煤工作面瓦斯涌出量大、回采期间瓦斯容易超限的问题,提出采用单元法测定和分析工作面瓦斯涌出及分布规律。以五阳煤矿7607综放面为研究对象,将工作面划分为12个单元,布置测站和立体网格状测点,测定回采期间综放面瓦斯浓度分布和风量变化。通过测定数据分析工作面瓦斯来源、工作面漏风情况和工作面瓦斯浓度聚集分布规律,从而针对性地提出了U型通风配合“顶板高位钻孔+上隅角插管+高抽巷”的综合瓦斯治理方式。工程实践表明,工作面上隅角和回风流等容易超限区域的瓦斯浓度控制在0.8%以下,治理效果显著,证明了瓦斯治理控制技术的有效性,促进了五阳煤矿的安全高效生产。     

低透气性特厚煤层工作面高位抽放技术应用

特厚松软高瓦斯低透气性煤层,虽然经过2～3a的预抽,但在工作面回采过程中,上隅角及回风流中瓦斯超限依然是安全生产中的难题,充分利用钻孔抽放回采后顶板岩石冒落后形成的裂隙带中瓦斯,既可提高瓦斯抽放量,改变采场后放瓦斯流场,又能较好地解决工作面瓦斯超限问题,取得了良好效果。     

大直径多分支长距离高位钻孔抽采技术研究

为了解决综放工作面采空区瓦斯大量涌出造成上隅角瓦斯超限的问题,通过采用大直径多分支长距离高位钻孔顶板裂隙瓦斯抽采技术,实现了精准定位钻孔层位,高效抽采瓦斯,消除上隅角瓦斯超限,减少了钻场巷道和钻孔工程量,节省巷道、钻孔施工时间,有效缓解了生产接替紧张局面,确保了回采期间上隅角瓦斯浓度符合要求,实现了矿井生产安全高效的目的。     

常村矿21220工作面冲击地压与瓦斯赋存规律研究

自燃瓦斯矿井往往在解决瓦斯的同时,由于风量的增加、采空区漏风等原因,可能引发采空区破裂遗煤自燃。由于煤层的自燃又能成为瓦斯燃烧和爆炸的引火源,严重影响瓦斯抽采和安全排放,成为矿井的重大危险源。常村煤矿瓦斯绝对涌出量为10.31 m^3/min,相对涌出量为2.41 m^3/t,综放工作面采用U形全负压上行通风方式。所开采21220工作面直接顶板为泥岩和粗、中砂岩,致密性较好,瓦斯含量较大,且涌出不稳定,采煤工作面上部平均初次来压步距为20.25 m,中部平均初次来压步距为29.5 m,下部平均初次来压步距30.75 m,工作面的日产量与瓦斯排放量呈正比;产量增加到一定值之后,随着产量增加,风排瓦斯量反而有所减小。研究冲击地压与瓦斯涌出规律和治理技术具有重要的理论和实用价值。     

厚煤层综放工作面上隅角瓦斯抽放方法研究

针对低瓦斯厚煤层U型通风综放工作面上隅角瓦斯局部集聚问题,以新疆某矿为例,通过现场实测钻孔的流量、浓度参数,对本煤层瓦斯预抽、挂耳钻场高位钻孔抽放、顶板钻场高位钻孔抽放进行综合治理效果分析。矿井最终选用顶板高位钻场方法进行上隅角瓦斯抽放治理,抽放后上隅角最高瓦斯浓度从1.50%降至0.85%,上隅角瓦斯得到了有效的控制。     

高瓦斯厚煤层覆岩裂隙瓦斯分布规律及抽放研究

为了研究某煤矿厚煤层综放面开采覆岩裂隙演化和瓦斯运移规律,用理论分析和现场工程实践相结合的方法,在某矿进行了煤与瓦斯共采试验。研究得出,经过几次周期来压后,采空区的中部裂隙被压实,形成了通裂隙发育的“O”形圈;经过瓦斯抽采效果分析得出,在距离顶板大约40 m位置处、水平距回风巷33~43 m位置处,是布置抽采钻孔最合适的区域;采用顶板裂隙带钻孔+瓦斯尾巷抽采技术,可有效解决工作面回风巷上隅角瓦斯超限的问题。研究为实现煤与瓦斯共采提供了一定的技术支持。     

综放面瓦斯涌出影响因素及防治技术

介绍了综采放顶煤工作面瓦斯涌出特点和来源,分析了影响综采放顶煤工作面瓦斯涌出的开采层瓦斯含量、工作面的开采强度、邻近层瓦斯涌出和地面大气压力的变化等因素,对上隅角瓦斯治理、改变通风方式、顶板瓦斯排放巷、顶板瓦斯抽采钻孔、均压技术等瓦斯防治技术措施在综放面中的应用进行了探讨。