利用采场覆岩裂隙研究优化采空区瓦斯抽放参数

为了在采空区顶板实施瓦斯抽放技术获得较高的瓦斯抽放效果,对采空区瓦斯治理方法进行了探讨．针对高位走向倾斜钻孔瓦斯抽放效果不稳定、钻孔有效利用率低、过钻场时瓦斯超限时有发生,提出利用高位近水平钻孔代替高位走向倾斜钻孔进行采空区瓦斯抽放．采用相似模拟试验、关键层理论分析和RFPA^2D软件模拟研究采场上覆岩层中裂隙特征,分析采空区项板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况及其变化规律;寻找采场上覆岩层中裂隙位置和顶板瓦斯富集区;从而确定高位近水平钻孔的钻场高度、钻场间距、钻孔最佳布孔层位及与回风巷之间的平距、压茬距离等抽放工艺参数,为采空区高位瓦斯抽放钻孔的设计提供了理论依据．     

利用采场覆岩裂隙研究优化采空区瓦斯抽放参数

为了在采空区顶板实施瓦斯抽放技术获得较高的瓦斯抽放效果,对采空区瓦斯治理方法进行了探讨.针对高位走向倾斜钻孔瓦斯抽放效果不稳定、钻孔有效利用率低、过钻场时瓦斯超限时有发生,提出利用高位近水平钻孔代替高位走向倾斜钻孔进行采空区瓦斯抽放.采用相似模拟试验、关键层理论分析和RFPA2D软件模拟研究采场上覆岩层中裂隙特征,分析采空区顶板产生裂隙、断裂、冒落和离层情况及其变化规律;寻找采场上覆岩层中裂隙位置和项板瓦斯富集区;从而确定高位近水平钻孔的钻场高度、钻场间距、钻孔最佳布孔层位及与回风巷之间的平距、压茬距离等抽放工艺参数,为采空区高位瓦斯抽放钻孔的设计提供了理论依据.     

许疃煤矿大采高综放工作面瓦斯治理技术

许疃煤矿针对大采高综放工作面瓦斯治理问题,采用了工作面顺层钻孔预抽本煤层瓦斯、顶板高位上向穿层钻孔抽采大采高工作面上邻近层瓦斯、顶板高位走向钻孔抽采本煤层同时拦截抽采上邻近层卸压瓦斯的综合瓦斯抽采技术。针对大采高综放工作面顶板高位走向钻孔布置层位的选择,通过相似模拟试验、关键层理论分析和UDEC软件模拟研究许疃煤矿大采高工作面顶板冒落规律,寻找大采高采场上覆岩层中裂隙位置和顶板瓦斯富集区;以此确定顶板高位钻孔的相关抽放工艺参数,为大采高工作面采空区高位瓦斯抽放钻孔的设计提供了理论依据。同时为大采高工作面上邻近层卸压瓦斯抽采钻孔的设计提供了理论指导。     

采动裂缝带瓦斯抽采技术及工程实践

基于采空区上覆岩层裂隙分布规律,根据裂缝带高度、钻孔沿倾向控制范围经验公式,在工作面前方实施了顶板走向高位钻孔。结合天地王坡矿3215工作面裂缝带钻孔试验及抽采数据分析,验证了垮落带和裂缝带高度,并对钻孔压茬距以及合理钻场间距进行了计算,提出了合理的优化建议。工程实践表明:经优化后,顶板走向高位钻孔抽采效果明显,钻场平均瓦斯抽采量9.26m3/min,瓦斯抽采率52.65%,有效降低了采空区和采煤工作面的瓦斯量。     

采空区高位钻孔瓦斯抽放技术应用与分析

小青矿采空区采用高位钻孔抽放瓦斯,介绍了高位钻孔抽放原理、斜交钻孔、顶板水平钻孔的钻场布置形式及具体参数,取得了较明显的抽采效果.并分析了影响抽放效果的因素,主要有钻孔布置位置、长度、裂隙带高度、煤壁支撑影响长度等,合理确定钻孔位置及参数,利于取得理想的抽放效果,解决上邻近层和采空区的瓦斯抽放问题,也为以后瓦斯抽采钻孔参数制定提供了依据.     

采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯机理研究

为了提高采空区顶板高位走向长钻孔瓦斯抽采效率,消除工作面上隅角瓦斯超限事故,以山西华晋吉宁煤业有限责任公司2102综采工作面为研究对象,采用数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法,利用3DEC软件模拟计算2102综采工作面回采期间采空区顶板裂隙场演化过程,根据裂隙场、应力场和应变场分布模拟结果在沿工作面推进方向上划分采空区顶板裂隙加强区范围与压实区范围,工作面推进期间煤层顶板在时间上先后经历裂隙加强区和重新压实区,处于裂隙加强区的钻孔部分为钻孔高效抽采作用区域,钻孔高效抽采段长度与钻孔高效抽采段裂隙发育程度共同决定高位走向长钻孔抽采效率,揭示了采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯作用机制;在此基础上,在采空区顶板裂隙带高度范围内布置多个高位试验钻孔,进行钻孔瓦斯抽采效果考察,研究结果表明:在保证高位钻孔布置于回风巷内侧顶板裂隙带前提下,最佳布孔层位为距煤层底板60 m左右,同时在高位试验钻孔作用下,上隅角瓦斯体积分数最大值由1.1%降低至0.6%,说明根据回风巷内侧采空区顶板裂隙带高度范围,布置高位走向长钻孔能显著降低上隅角瓦斯浓度。     

利用顶板冒落规律抽放采空区瓦斯的研究

为了给采空区走向高位瓦斯抽放钻孔的设计提供依据,采用相似模拟试验方法分析了采空区顶板冒落规律、覆岩关键层的破断对采空区顶板冒落形态和采空区瓦斯的富集区域影响。依据瓦斯富集区域、顶板的垮落角和周期来压(垮落)步距给出了顶板瓦斯抽放钻孔的终孔层位、钻场间钻孔的压茬距离和抽放钻孔在倾向方向上控制范围的确定方法,并预测钻孔的抽放瓦斯效果。现场应用取得了良好的效果。     

高位钻孔瓦斯抽采参数优化技术

为确保高位钻孔稳定高效抽采瓦斯,采用相似模拟试验和数值模拟研究了煤层走向开采和倾向开采过程中上覆岩层采动裂隙场、瓦斯场分布特征,查明了在采空区四周采动裂隙发育的分布特征,沿工作面分别将顶板垮落范围划分为3个区域,从而确定了高位钻孔最佳区域。在此基础上,建立了高位钻孔优化设计的流程及体系,通过理论分析得出各参数的确定方法。     

高位钻孔抽放技术在许疃煤矿的应用

基于准确划分煤层上覆岩层"竖三带"的煤层法向分布范围,以及有效提高高位钻孔瓦斯抽采效果的重要性,应用RFPA2D软件数值模拟许疃煤矿3235工作面顶板垮落情况,初步分析了"竖三带"的煤层法向分布范围,确定了32煤顶板走向高位钻孔裂隙带高度,优化了布置钻场钻孔设计参数,提高了工作面上隅角的瓦斯抽放率,改善了工作面的安全生产状况。     

基于相似模拟实验分析的采空区瓦斯抽放设计

为了给采空区瓦斯抽放高位钻孔的设计提供依据,通过物理相似模拟实验,研究分析了东欢坨矿3088工作面覆岩破坏规律。通过研究发现,由于工作面上覆岩层中的灰白色细砂岩具有遇水软化的特性,从而使得采场上覆岩层纵向裂隙在该岩层呈现周期性贯穿-非贯穿的规律,而灰白色细砂岩的这一周期性破坏规律对瓦斯升浮具有重要影响,为达到良好的瓦斯抽放效果,给出了采场抽放钻孔进行高低搭配设计的建议。     

煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采技术的研究与应用

放顶煤开采期间,上覆岩层受到矿压的影响,形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带,工作面采空区遗煤和围岩涌出的大量瓦斯飘浮在上方裂隙带区域,造成瓦斯聚集并向外涌出,形成了安全隐患,因此必须将该区域瓦斯抽出来;以往治理采空区瓦斯主要采用顶板裂隙高位钻场、顶板高抽巷等措施,但是这2种方法施工成本较高,且施工周期长,对生产接替影响较大。煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采采用大功率钻机+定向钻进技术,在裂隙带施工控制整个回采范围的长钻孔,减少采空区和邻近层瓦斯向工作面空间的流动,真正实现了“以孔代巷”,既节省了成本,又缩短了工期,还提高了采空区瓦斯抽采的连续性、稳定性,减少了采空区瓦斯向外涌出,提升了瓦斯抽采效果,促进了煤矿安全高效发展。     

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。     

采空区上覆岩层裂隙发育及瓦斯流动规律分析

针对煤矿采空区上覆岩层裂隙发育,采动裂隙瓦斯流动规律等对合理确定高位钻孔抽采区域的重要性,对采空区上覆岩层的裂隙发育规律和采动裂隙场的瓦斯流动规律进行分析,从采空区覆岩"竖三带"裂隙分布特征、采动裂隙"O"形圈以及U型通风采动裂隙瓦斯流动规律出发,找出采空区对工作面上隅角瓦斯超限影响较大的区域,得出高位钻孔的理论最佳抽采区域大致为工作面后方50 m区域,这个区域的覆岩裂隙发育情况是高位钻孔层位优化设计的关键,为高位钻孔抽采参数优化提供了理论基础。     

高位钻场在李雅庄煤矿的应用效果分析

基于采动裂隙带的演化规律研究及瓦斯在采动裂隙带的升浮—扩散规律研究成果,根据高位抽放巷的工作原理,分析了影响高位抽放巷抽采瓦斯效果的地质、开采、通风、钻场钻孔布置情况以及工作面瓦斯参数等因素,并根据对抽采浓度、混合流量、纯流量的分析,研究了李雅庄煤矿高位钻场瓦斯治理效果,说明抽采钻孔是否布置在采动裂隙带内对瓦斯抽采效果的好坏有直接影响。分析认为:李雅庄煤矿高位钻场距煤层顶板较近,钻孔位于采动裂隙带的下部,抽放效果不佳,但仍能达到治理上隅角瓦斯超限的目的。     

采场覆岩裂隙发育规律及高位钻孔优化

采空区覆岩裂隙发育规律严重影响着高位钻孔的抽放效果,采空区裂隙发育充分的区域是高位钻孔理想的抽放范围,以临涣煤矿Ⅱ926工作面为研究对象,采取理论及数值模拟相结合的方式对采空区覆岩裂隙发育规律进行分析,找出裂隙充分发育区域,优化布置了高位钻孔参数,现场的实践表明,优化后的高位钻孔对采空区瓦斯抽采、防止工作面瓦斯超限作用效果良好,可以在类似矿区推广应用。     

梅河煤矿三井5109采区深部瓦斯综合治理技术

梅河煤矿三井5109采区急倾斜煤层深部瓦斯涌出规律,制订了一套包括顶板穿层钻孔预抽及边采边抽区域煤层瓦斯、顺层交叉钻孔抽采区域煤层瓦斯、高位钻孔抽采采空区及煤层顶板裂隙带瓦斯、高位尾巷埋管抽采采空区瓦斯、顺层下向钻孔边采边抽、全封闭采空区瓦斯抽采的急倾斜煤层分层开采瓦斯治理技术措施。现场应用表明,该技术较好地解决了急倾斜煤层综放工作面的瓦斯问题。     

高位岩石长孔瓦斯抽采在庞庄煤矿的应用

根据徐矿集团庞庄煤矿地质条件复杂、局部瓦斯偏高的情况,通过在75211工作面回风巷内向煤层顶板岩层施工一组钻场,在钻场内向采空区方向施工平行工作面走向的高位钻孔抽采工作面回风隅角瓦斯,分析了"U"型回采工作面回风隅角瓦斯运移过程的积聚原因,通过对比分析,瓦斯高位抽采孔与钻场布置、钻孔夹角、水平长度等关系密切,高位岩石长孔瓦斯抽采是高瓦斯回采工作治理瓦斯有效途径之一.     

厚煤层双重卸压采动覆岩裂隙分布特征及卸压瓦斯抽采技术

针对下石节煤矿222工作面开采过程中双重卸压造成工作面瓦斯涌出量高导致瓦斯超限的安全难题,结合采动裂隙"O"型圈和"环形裂隙体"理论,在分析厚煤层综放开采双重卸压采动覆岩破坏特征的基础上;采用相似模拟和数值模拟研究了双重卸压工作面开采采空区覆岩裂隙演化模型,确定了裂隙场和应力场演化反馈机制,依据裂隙密度,将覆岩裂隙场划分为贯通渗透区、纵向渗透区和水平渗透区;结合Fluent模拟瓦斯流场运移机理,将双重卸压采空区覆岩裂隙场+应力场+瓦斯渗流场相互耦合,进一步补充了采空区瓦斯流场规律:低位低浓度瓦斯流动带和高位高浓度瓦斯流动圈;提出了双重卸压采空区卸压瓦斯治理方式为复合采空区高位定向钻孔瓦斯抽采方案,并进行了工程应用。结果表明:确定卸压瓦斯抽采富集区域范围为回风侧偏向工作面宽度40 m,距离煤层顶板60.8 m以上150 m以下范围内;通过在复合采空区将高位定向钻孔瓦斯抽采方案的实施,上隅角瓦斯浓度低于0.8%,工作面及回风巷瓦斯浓度低于0.3%。     

综采工作面高位钻孔瓦斯抽采技术研究

为保证采煤工作面瓦斯抽采效果,针对挖金湾煤矿采空区瓦斯高、治理难度大问题,提出并实施高位钻孔抽采瓦斯技术。根据工作面采空区覆岩沉降特征,研究高位钻场布置位置,计算确定高位钻孔施工技术参数。通过在8107工作面进行高位钻孔抽采瓦斯技术试验,并与高位顶板抽放巷抽采瓦斯效果进行对比分析,结果表明高位钻孔抽采瓦斯浓度、纯量和有效抽采时间均高于高位巷抽采。     

实施创新瓦斯抽采方法 提高瓦斯抽采率

工作面回采后,上覆岩层会产生三带,即冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。高位抽采钻孔如果打的过低,终孔在采空区冒落带,会增加采空区的漏风,抽放的瓦斯浓度低效果差;如果打的太高会造成流量小效果也不好,只有打在采空区的裂隙带内效果会更好。根据瓦斯上浮移动原理,羊渠河矿采用了顶板双位钻孔抽采瓦斯技术并取得了良好的效果。