穿层钻孔抽放煤层瓦斯数值模拟研究

矿井瓦斯抽放是解决煤矿瓦斯问题、提高资源使用效益、确保煤矿安全生产的一种有效方法。为合理安排矿井抽掘采接替关系,确定穿层钻孔抽放参数,根据煤层瓦斯流动理论、质量守恒方程、真实气体状态方程、气体压缩系数方程,并以朗格缪尔方程作为吸附瓦斯解吸的数学规律,建立了穿层钻孔抽放煤层瓦斯数学模型,采用有限差分数值方法编制了计算程序,以全隐式格式确保计算过程的稳定性,根据实测煤层瓦斯参数进行了数值模拟计算,获得了穿层钻孔抽放条件下钻孔周围瓦斯压力分布情况以及钻孔有效抽放半径等抽放参数。分析表明,低透气性煤层抽放钻孔周围容易形成较高的瓦斯压力梯度,且在有限的抽放时间内有效抽放半径较小。数值模拟结果与现场实践基本一致。     

瓦斯抽放在石门揭煤防突中的应用

利用移动式瓦斯抽放泵站进行石门揭煤前的煤层瓦斯预抽，达到对煤层卸压，预防煤与瓦斯突出的目的。     

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。     

深孔预裂爆破在石门揭煤中的应用

响水矿井石门揭煤时,以前采用先抽后掘的揭煤技术,但瓦斯抽放时间长,抽放效果差,需反复抽放,钻孔数量多,且多次发生瓦斯动力现象。为此,研究采用了深孔预裂爆破技术揭煤,实践表明,该技术对于煤与瓦斯突出的松软煤层的石门揭煤效果显著。     

突出厚煤层交叉钻孔强化抽放快速揭煤技术

为了在有严重突出危险的缓倾斜厚煤层--新安煤田二1煤层实现快速揭煤,采用了交叉钻孔、巷旁隔断截流钻孔瓦斯抽放措施,并结合导硐,研究了石门的快速安全揭煤技术,结果表明这种揭煤技术可以缩短突出危险厚煤层石门揭煤的工期.     

松河矿石门揭煤防突措施及效果分析

针对松河矿近距离两突煤层石门揭煤问题,进行了煤与瓦斯突出危险性评价,通过采用钻孔抽放与排放相结合的防突措施,首次成功、安全揭穿两突煤层,安全与经济效益良好.     

淮南高突煤层边掘边抽合理抽放参数研究

在谢一矿高突煤层B11煤层边掘边抽防突措施试验基础上，分析了采动应力集中、瓦斯及煤体结构对煤巷掘进中煤与瓦斯突出的影响，试验研究了钻孔抽放瓦斯后对工作面前方煤体应力集中带前移和煤体瓦斯排放效果，探讨了钻孔孔径、抽放时间、抽放负压对抽放瓦斯效果的影响，确定了谢一矿高突煤层B11煤层边掘边抽的合理抽放参数。     

煤层瓦斯抽放参数计算

以达西定律为基础,建立了煤层瓦斯流动方程,并利用电子计算机进行数值求解。通过对阳泉七尺煤层现场实测数据的整理分析和模拟计算,探讨了阳泉七尺煤层的瓦斯抽放参数计算问题。由此得出,延长抽放时间对于提高瓦斯抽放率亦具有不可忽视的作用;当抽放时间受到限制时,要想提高瓦斯抽放率,与其增大钻孔直径,不如减小钻孔间距更为合理。     

石门揭煤综合消突技术研究及应用

随着矿井开采深度的不断加深,煤层瓦斯压力及含量不断提高,预防石门揭煤突出尤为重要.结合八矿煤层赋存规律,通过采取石门揭煤交叉抽放钻孔防突技术措施,配合石门小断面震动爆破,采用金属骨架一注马丽散组合加固煤层顶板控制技术,鹤煤公司八矿首次实现了全断面一次揭开突出煤层.该项技术的成功应用,保证了石门揭煤的安全,缩短了揭煤工期,确保了矿井的采掘接替.采用石门揭煤综合消突技术,在揭煤过程中,抽放和揭煤可以平行作业,能够有效地消除石门的突出危险性.     

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。     

钻扩一体化技术在石门揭煤工作中的应用

突出矿井石门揭煤过程中最易引发煤与瓦斯突出事故,而目前石门揭煤工作中防治煤与瓦斯突出的主要措施是穿层钻孔预抽煤层瓦斯,但低透气性煤层中单一采取这一措施难以达到理想的消突效果。钻扩一体化水力扩孔技术,能有效增加煤层透气性和抽采钻孔有效影响半径,辅以严封孔、高负压抽采措施,快速实现抽采达标,保证揭煤安全。     

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。     

复杂地质条件长距离大断面石门揭煤接术

在复杂地质条件下,针对缓倾斜厚煤层大断面石门揭煤距离长的特点,依据煤与瓦斯突出的综合假说和流变机理,准确探明煤层及瓦斯赋存情况,采用帮钻孔抽放截流;利用预抽和超前钻孔加大安全屏障,消除煤与瓦斯突出危险性和巷道周边集中应力;浅进浅掘方式揭穿煤,加强安全防护,采用前探支架配合注浆加固有效地防止悬煤垮落等系列措施,安全效果显著。     

复杂地质条件长距离大断面石门揭煤技术

在复杂地质条件下,针对缓倾斜厚煤层大断面石门揭煤距离长的特点,依据煤与瓦斯突出的综合假说和流变机理,准确探明煤层及瓦斯赋存情况,采用帮钻孔抽放截流;利用预抽和超前钻孔加大安全屏障,消除煤与瓦斯突出危险性和巷道周边集中应力;浅进浅掘方式揭穿煤,加强安全防护,采用前探支架配合注浆加固有效地防止悬煤垮落等系列措施,安全效果显著。     

煤层瓦斯合理预抽期的确定方法探讨

为了合理规划煤层瓦斯的预抽时间,基于煤层瓦斯渗流理论,探讨了合理预抽期的确定方法,建立了抽采钻孔周围煤体的瓦斯流动方程,利用MATLAB编制了解算程序。在杜儿坪矿8#煤层回采工作面进行了应用。结果表明:在同样的预抽时间内,钻孔间距越小,煤层瓦斯预抽率越大。     

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。     

沿沟煤矿煤与瓦斯突出诱发冲击地压事故分析

分析了沿沟煤矿"11·8"石门揭煤特大型煤与瓦斯突出并诱发底板岩层冲击地压事故,并通过煤岩体的稳定性分析和煤岩体受扰动后拉应力的计算阐述了煤与瓦斯突出诱发冲击地压的力学机理,最后对事故原因进行了分析并提出了对策。     

马家沟煤矿石门揭煤发生突出的危险性分析

应用初始释放瓦斯膨胀能指标法和综合指标法,对石门揭煤的突出进行了危险性分析.经计算证明,与常用的预测方法相比,该方法将影响突出的多个因素综合来考虑,跳出了常规预测方法只依靠单一指标进行预测的圈子,提高了预测的准确性.研究结果表明,马家沟矿10水平在石门揭煤条件下具有发生煤与瓦斯突出的危险性.     

土城矿石门跨区段揭煤精准消突技术研究

为有效消除石门揭煤突出危险性,提出石门跨区段施工顺层长钻孔预抽石门揭煤区域瓦斯,充分利用上区段瓦斯治理空间,对石门揭煤区域进行瓦斯超前治理,从而达到精准消突的目的。现场实践表明,该技术钻孔利用率高,揭煤区域瓦斯含量和压力分别下降53%、82%,揭煤期间掘进速率提升61.3%,实现安全、高效、快速揭煤。