石门揭煤深孔预裂爆破增透效果试验研究

针对低透气性突出煤层钻孔抽采瓦斯难、石门揭煤速度缓慢等问题,研究了低透气性煤层深孔预裂爆破卸压增透的防突机理,通过理论分析、深孔预裂爆破药柱研发及现场试验相结合的方法,测试了淮南矿区某矿东四采区B组5-2煤层深孔预裂爆破煤层松动半径;依据此参数,优化设计了5-2煤层抽采钻孔和爆破孔。结果表明:在低透气性突出煤层实施深孔预裂爆破增透技术措施后,煤体的弹性潜能得到有效释放,煤层瓦斯压力梯度降低,有效消除了激发突出的应力,煤层的透气性系数提高了123倍,煤层瓦斯抽采纯量比爆破前提高了6~9倍,石门揭煤时间大幅缩短,仅为47 d,比传统的揭煤方法揭煤时间缩短近2个月,为采掘正常接替提供了保证。     

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%。     

石门松动爆破快速揭煤技术研究

在揭煤全过程均有突出危险的石门揭煤区,采用抽采钻孔、松动爆破等合理有效的防突措施,增大了煤层透气性,加快了瓦斯抽采速度,有效地缩短了揭煤时间,收到了预期效果。     

地质构造带下快速揭煤实践

赵固二矿主采二1煤层,该煤层具有煤与瓦斯突出危险性.为了防止石门揭煤瓦斯突出,揭煤工期一般需要6～7个月甚至十几个月的时闻抽放,才能解除石门揭煤工作面的突出危险性,严重影响了矿井和采区的顺利接替.通过选择合理的预留岩柱厚度、瓦斯抽放钻孔布置方式及其参数,实现了快速揭煤,为煤与瓦斯突出煤层石门快速揭煤积累了经验.     

突出煤层石门揭煤区域瓦斯抽采效果分析

为了保证冯营矿2415车场安全揭煤,确保矿井的安全生产,根据《防治煤与瓦斯突出规定》要求,对石门揭煤区域抽采钻孔进行了设计,车场揭煤区域钻孔设计总工程量为5 047.8 m,运用“两堵一注”的封孔方式对钻孔进行封孔,然后进行突出煤层石门揭煤区域瓦斯抽采效果分析。研究得出,经采取措施后,煤层瓦斯含量大幅降低、钻屑解吸指标明显下降以及瓦斯浓度显著降低。研究为类似工程条件的石门揭煤区域瓦斯抽采提供了理论基础。     

鹤煤四矿突出石门快速揭煤技术的研究及应用

突出煤层石门揭煤是突出矿井防突工作的关键过程,研究安全有效的突出煤层石门揭煤技术对矿井的安全生产和采掘接替具有重大意义。通过综合分析鹤煤四矿煤与瓦斯突出影响因素,结合石门揭煤工作面的实际情况,制定了穿层钻孔瓦斯抽放、水力压裂与强化抽放、注马丽散加固煤体等综合性措施,安全快速揭开了煤层。     

快速石门揭煤技术在大众煤矿的应用

石门揭煤容易发生突出事故,其主要原因是岩层的透气性远远低于煤层的透气性,在煤层外部形成了一个"保护盖",导致煤层中保存了大量的高压瓦斯气体,另外石门揭煤作业瞬间大面积的暴漏煤体,导致应力失衡而引发突出。基于上述原因,提出穿层钻孔预抽煤层瓦斯和导硐揭煤法相结合的快速石门揭煤技术,并成功应用于大众矿13031下底板抽放辅助巷揭煤作业,揭煤周期较以前提高了近60 d,有效的缓解了工作面接替紧张的局面。     

特厚松软煤层石门快速揭煤研究

分析得出特厚松软煤层普通钻孔预抽瓦斯失效的主要原因是钻孔塌孔,阐述了塌孔对瓦斯抽采流动的影响,对特厚松软煤层有针对性采用高压水射流卸压增透措施进行石门快速揭煤试验。提出了松软煤层高压水射流"掏空开采式"作用机理,提出了连续和间隔高压水射流2种模式下的水射流钻孔"卸压三带":冒落变形带、裂隙带和原始煤层带。在现场对穿煤长度58 m的特厚松软石门进行高压水射流快速揭煤试验,该措施能使钻孔周围尤其是钻孔深部煤体有效卸压,透气性增强,抽采达标时间大大缩短。从而解决了普通钻孔预抽失效的问题,实现了松软厚煤层石门快速揭煤。     

液态CO_2预裂强化预抽消突技术在突出煤层揭煤过程中的应用

石门揭煤过程中应用CO2预裂增透技术,能够改变煤层透气性及煤层孔隙率,从而提高抽采效率。在玉溪煤矿盘区回风斜巷揭煤工程中应用此项技术,施工顺层钻孔,进行瓦斯预抽。结果表明,本次揭煤过程钻孔抽采量较之前有较大提高,且衰减期延长,减少钻孔工程量,缩短抽放周期,实现了早日消除突出危险,顺利揭煤,具有较好的参考价值和推广意义。     

扩孔卸压抽放在低透气性煤层石门揭煤中的运用

突出矿井石门揭煤过程中容易发生煤与瓦斯突出,采取瓦斯抽放是解决这一难题的有效途径,但低透气性煤层抽放极难达到预期的效果。采用扩孔钻头扩孔卸压后,提高了煤层的透气性,解决了抽放效果不佳的难题,确保了抽放效果和石门揭煤安全。     

石门揭露冻结煤层瓦斯突出过程的数值模拟

针对新提出的石门揭煤注液冻结防突方法,根据煤与瓦斯突出与煤层力学性能、煤层冻结温度之间的关系,结合人工冻结工程实践,采用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,确定模型尺寸和边界条件,建立了石门揭露冻结煤层过程气固耦合数学模型。设定冻结温度下煤层的单轴抗压强度、弹性模量及瓦斯压力等相关参数,数值模拟了不同冻结温度下龙家山煤矿-400 m水平2#石门揭露6#煤层过程。数值模拟表明:当6#煤层温度降为-10～-20℃时,该石门揭煤工作面突出危险性将大为降低。综合冻结时间、能源消耗和防突效果,选定-10℃作为该石门揭露冻结煤层控制温度,可以提高突出矿井石门揭煤工程的经济效益。     

构造带石门揭煤诱导突出的力学特性模拟及声发射响应

为揭示地质构造区域石门揭煤诱导突出的机理,运用自行研发的大型三维煤与瓦斯突出模拟试验系统,对石门揭露断层构造带煤层的过程进行了相似模拟,同步采集分析了突出全过程的应力变化规律及揭煤过程的声发射响应规律,并对构造带揭煤突出过程的能量耦合跃迁失稳过程进行了理论分析。结果表明:在构造带掘进巷道的推进过程中,巷道上方的岩层和煤层均会经历应力增大和减小的过程,但构造区域煤层的应力集中系数大于岩层区域,呈现较强的应力敏感性;在开挖时和突出的过程中,声发射信号能较好地反映煤岩动态变化;在巷道掘进过程中,构造区域煤层不断积聚弹性能和瓦斯内能,并相互耦合逐步达到能量的极限平衡状态,一旦揭煤扰动到该系统,就会引起能量的耦合跃迁失稳,从而诱发突出。     

缓倾斜突出煤层石门揭煤瓦斯灾害治理模式

白羊岭煤矿15#煤层为缓倾斜突出煤层,由于受断层影响,在掘进过程中频繁面临石门揭煤。预计揭煤地点有断层发育,且均处于采掘应力叠加带。为了确保井底车场副井绕道石门揭煤过程中安全揭穿缓倾斜突出危险性煤层,提出了施工探煤孔控制煤层层位、施工瓦斯超前排放孔、排放钻孔效果检验、安全揭煤的治理模式,并进行了现场实践。结果表明:该方法效果显著,施工安全,消除了石门揭煤中的动力现象,确保了安全揭煤,矿井建设速度得以提高。     

不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验研究

使用自主研发的煤与瓦斯突出模拟试验装置开展了不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验,以分析石门揭煤时含瓦斯煤体暴露面面积对煤与瓦斯突出发生发展的影响。分析结果表明：突出口径越大,煤体越易于破裂失稳并发生煤与瓦斯突出,所以,石门揭煤时煤体暴露面面积对煤与瓦斯突出有着一定的控制作用,合理设计揭煤工艺控制煤层新暴露面面积可有效防治煤与瓦斯突出;突出口径影响破断煤体中瓦斯的放散,使得煤体中瓦斯压力梯度变化趋势不同;突出口径越小,煤与瓦斯突出持续时间越长,瓦斯压力降低越慢,瓦斯对煤体的粉碎性越不明显,突出强度也越小,也因此改变了突出时温度变化量,结果在某种程度上说明了突出口径影响含瓦斯煤的破断失稳和抛出特性。     

高瓦斯缓倾斜突出煤层构造顶(底)板石门揭煤技术研究

基于缓倾斜突出煤层的传统石门揭煤技术中存在的穿越石门、煤门距离长、突出危险性大等问题,深入探讨了构造石门顶(底)板法石门揭煤技术。结合薛湖煤矿二2突出煤层2108风巷揭煤具体情况,应用构造顶板石门揭煤工艺,详细讨论了施工过程中应注意的关键环节。实践证明,构造顶(底)板法能够有效安全地揭穿高瓦斯缓倾斜突出煤层。     

煤炭精准开采科学构想

白龙山煤矿一井C₂煤层为突出煤层,为提高矿井瓦斯抽采效果,保障石门揭煤安全、缩短揭煤周期,对水力冲孔增透促抽技术开展了试验研究。研究结果表明：石门揭煤区域采取水力冲孔措施后,渗透性较低且较为松软的C₂煤层出煤量较大,单孔出煤量1.27~2.73 t,平均出煤量2.28 t;试验区域经210 d连续抽采,煤层瓦斯含量由11.465 9 m³/t降低至3.551 1~4.251 7 m³/t,下降约63%,瓦斯压力由0.81 MPa降低至0.34 MPa,下降约58%;揭煤期间工作面钻屑瓦斯解吸指标K₁值最大值为0.32 mL/(g·min^1/2),钻屑量最大值为2 kg/m,炮后瓦斯浓度为0.04%~0.24%,瓦斯涌出量为2.22 m³/min。水力冲孔措施可为矿井石门安全快速揭煤提供技术保障,对安全生产具有重要指导作用。

     

金能煤业分公司4331风巷工作面局部防突技术

金能煤业分公司4331工作面所属3#煤层为高瓦斯突出煤层,煤层透气性系数低且瓦斯赋存不均匀,石门揭煤时发生过动力现象,且4331风巷处于上保护层未保护范围内。在风巷掘进时采用连续流量法预测前方煤体的突出危险性,并采取超前排放孔、均匀布置预抽钻场等防突措施防治工作面瓦斯突出,措施实施后再进行效果检验和区域验证,直到无突出危险为止。     

突出矿井石门导硐震动炮揭煤的工程实践

为防止王家岭新井在石门揭煤时发生煤与瓦斯突出,在掘进头进行了突出危险性预测和消突,根据煤层赋存条件选用导硐震动炮法进行揭煤,设计了导硐的层位、尺寸及其爆破施工参数,并用震动炮安全完成揭煤作业。