常村矿S3-9工作面高位抽采钻孔技术研究与应用

以潞安环能股份公司常村煤矿S3-9综放工作面为研究对象,针对高瓦斯工作面高强度开采条件下瓦斯经常超限的问题,采用理论分析和现场观测的方法确定裂隙带高度和高位抽采钻孔设计参数,并进行现场效果检测,结果表明:该工作面采空区冒落带高度为21.3 m,裂隙带范围为21.3~41.2 m;确定回风巷高位钻孔终孔位置为:水平方向距回风巷里帮30.8~38.1 m,垂直方向距煤层顶板19.8~39.6 m;可提高回风巷高位钻孔的抽采负压,并适当扩大钻孔直径,以增加钻孔抽采瓦斯量。     

高位钻孔终孔间距与钻孔个数对抽采量的影响分析

利用Fluent数值模拟软件对王庄矿8101工作面高位钻孔抽采时的不同终孔间距与钻孔个数时的抽采纯量、上隅角瓦斯浓度进行数值模拟,并对不同终孔间距与不同钻孔个数时的抽采纯量、上隅角瓦斯浓度进行分析。分析结果表明:随着终孔间距的增加,抽采纯量呈现先增加后减小的趋势,并确定2个钻孔时终孔间距为6 m时的抽采纯量最大,上隅角瓦斯浓度呈现先减小后增加的趋势;随着钻孔个数的增加,抽采纯量逐渐增加,但抽采纯量的增加量逐渐减小,上隅角瓦斯浓度逐渐减小,但上隅角瓦斯浓度的减少量逐渐减小。     

高位裂隙带钻孔最佳层位研究

高位裂隙带钻孔是解决工作面上隅角瓦斯超限的常用方法,高位钻孔抽放最主要的影响因素是合理层位选择,其钻孔参数应根据采空区冒落带高度来设计。以霍尔辛赫煤矿3210综采工作面为试验对象,通过理论分析、数值模拟和现场考察等手段,分析确定采空区冒落带高度,依据冒落带高度设计高位裂隙带钻孔终孔层位,优化采空区抽采工艺,提高瓦斯抽采效果,有效解决工作面上隅角瓦斯超限问题。     

特厚煤层综放开采定向长钻孔瓦斯抽采技术

为了解决玉华煤矿特厚煤层综放开采条件下采空区瓦斯涌出量大的问题,开展特厚煤层综放工作面覆岩裂隙演化物理相似模拟实验。掌握特厚煤层采动覆岩裂隙分布特征、“三带”高度及底板应力变化规律,以此为基础设计试验工作面采空区瓦斯抽采钻孔的合理层位,最终以卸压瓦斯抽采效果为考察指标,利用定向长钻孔代替常规高位钻孔对抽采钻孔层位布置的合理性进行验证。结果表明,工作面冒落带高度22 m,冒采比2.2,裂隙带高度140 m,裂采比14。参考矿井实际顶板垮落情况,确定顶板定向长钻孔的3个合理终孔层位分别为7 m、15 m、40 m。通过瓦斯抽采效果对比得到定向长钻孔的瓦斯抽采浓度和有效抽采距离均比普通钻孔提高了1倍以上,抽采效果良好。     

厚煤层大采高工作面高位钻孔终孔层位合理性研究

为了改善厚煤层大采高工作面高位钻孔的瓦斯抽采效果,以斜沟煤矿18205工作面为研究背景,采用现场试验对采空区顶板岩层裂隙的演化规律进行分析来作为高位钻孔终孔位置的确定依据。结果表明:高位钻孔的终孔层位布置在16～18 m时,顶板岩性属软弱-中硬型,受采动影响裂隙发育情况较好,同时又不受冒落带的影响,采空区瓦斯抽采效果较为显著,高位钻孔终孔层位布置在17 m时,上隅角瓦斯浓度基本维持在0.6%左右,回风流瓦斯浓度大约为0.42%。     

FLAC~(3D)数值模拟在高位钻孔参数优化中的应用

利用FLAC3D软件对芦岭煤矿Ⅱ817工作面顶板跨落情况进行模拟分析,初步判定了采空区上覆岩层冒落带、裂隙带和弯曲下沉带的高度,综合判定得出裂隙带岩层范围为18~37 m,合理确立了高位钻孔终孔位置为距8煤顶板20~32 m岩层范围内。在抽采效果考察中,平均每个钻孔的抽采参数瓦斯体积分数均在35%以上,钻孔抽采瓦斯体积分数最大为55.3%,采空区瓦斯治理效果显著。     

Y型通风高位钻孔抽采被保护层卸压瓦斯研究

为防止被保护层卸压瓦斯大量涌向保护层工作面,进而造成Y型通风工作面回风巷和采空区瓦斯超限,依据保护层开采卸压理论以及采空区上覆岩层“裂隙三带”中的瓦斯运移规律,采用在Y型通风工作面布置高位钻孔抽采被保护层卸压瓦斯,并在羊东矿现场对高位钻孔关键参数进行了设计,终孔位置高度设计为24 m,倾向控制范围设计为9.5～60.0 m,终孔间距设计为10 m.现场应用结果表明:高位钻孔瓦斯抽采率为60.8％,回风巷平均瓦斯体积分数维持在0.27％,最高为0.46％,杜绝了Y型通风工作面回风巷和采空区瓦斯超限.     

申家庄煤矿瓦斯抽放钻孔合理布置层位研究

瓦斯抽放钻孔合理深度的研究,可以更加有效地抽采瓦斯。通过对申家庄煤矿2303工作面上覆岩"三带"进行分析,得出该矿2303工作面采空区垮落带高度为9.4~13.8 m,裂隙带高度为37.09~73.4 m,平均55.25 m。通过对U型通风方式下采空区瓦斯运移进行模拟,得出在距采面垂高45~60 m的范围内,是瓦斯富集区。综合分析上覆岩层三带高度和采空区瓦斯运移规律,得出2303工作面瓦斯抽放钻孔终孔位置处于采空区上方45~60 m范围裂隙带内。     

近距离高瓦斯煤层群采动裂隙带瓦斯抽采技术

为了解决沙曲矿近距离高瓦斯煤层群开采过程中瓦斯超限这一难题,运用理论分析和数值分析相结合的方法对沙曲矿南翼4号煤开采采动裂隙演化规律进行了分析,确定了高位裂隙钻孔组的合理布置位置。结果表明:采空区垮落带和裂隙带高度分别为8、36.5 m,贯通裂隙带距工作面顶板垂高8~23 m,非贯通裂隙带距工作面顶板垂高23~42 m,工作面上方22 m左右裂隙分布密集且覆岩整体结构相对稳定,将钻孔延深至该区域能有效提高瓦斯抽采的浓度、抽采量和稳定性。现场实践表明:利用DDR-1200型千米定向钻机,将钻孔布置在距工作面上方22 m处时,瓦斯抽采效果明显,平均瓦斯抽采体积分数90.68%,平均瓦斯抽采纯量达11.58 m3/min。     

基于潞宁煤矿的采空区高位钻孔参数优化设计

U型工作面上隅角瓦斯积聚一直是制约煤矿安全生产的重要因素,为了提高采空区瓦斯抽采率并降低上隅角瓦斯浓度,以潞宁煤矿22115工作面为背景,采用理论计算、数值模拟和现场测试相结合的方法,对顶板裂隙带的发育高度、上隅角高位钻孔的最优参数进行了研究。研究结果表明:钻孔终孔的最佳布置层位在裂隙带拉张区和闭合区的交界处;潞宁煤矿裂隙带最大发育高度为59m;现场测试验证高位钻孔终孔位置最佳布置高度为45m。