保护层开采效果考察及应用

分析了平煤股份十二矿开采己₁₅保护己_16-17煤层的可行性,研究了保护层开采效果考察方案,并在己_16-17-17180工作面进行了方案考察,主要考察了保护效果和保护范围。研究表明:己₁₅煤层作为保护层开采,对于降低己_16-17煤层原始瓦斯压力、降低原始瓦斯含量、增强煤层透气性系数具有非常有效的作用。在保护范围内,一般可使己_16-17煤层瓦斯压力降低到0.34 MPa以下,可使其瓦斯含量降低到5.42 m³/t以下,各项防突预测指标均达到安全开采的临界值以下,充分说明经过上保护层的开采后,被保护层的煤与瓦斯突出危险性得到了消除,为实现被保护层安全、高效开采提供了可供技术支撑。     

低透气性煤层群保护层开采保护范围及效果考察研究

开采保护层区域防突措施是当前行之有效的防突治本措施。以施茶亭煤矿为例,试验考察确定了保护层开采有效保护范围,并对保护效果进行了分析。开采上保护层2#煤层后,通过测定被保护层3#、4#煤层瓦斯压力、钻孔流量、相对膨胀变形率,得出3#煤层沿倾斜方向下方卸压角为75°,4#煤层沿倾斜方向下方卸压角为73°,3#煤层走向方向卸压角为60°,4#煤层走向方向卸压角为60°。3#、4#煤层最大残余瓦斯含量分别为4. 39 m3/t、4. 96 m3/t,小于8 m3/t,表明在保护层卸压保护范围内为无突出危险区。3#煤层透气性增大1812倍,4#煤层透气性增大664倍,保护效果非常明显。对于低透气性煤层群开采具有重要工程应用价值。     

保护层开采过程中增透效果及卸压范围研究

基于保护层开采条件下煤层变形破坏特征,采用RFPA2D-flow数值模拟软件,对被保护煤层的应力分布特征、煤层透气性变化规律和煤层变形量进行了数值模拟分析;同时对潘三矿近水平煤层进行下保护层开采试验研究,考察了保护层开采保护边界范围的卸压增透效果.结果表明,保护层开采后,过渡卸压区内煤体膨胀率为1.85％,煤层透气性系数可增大到原来的70倍.结合瓦斯抽采可以使保护层在走向方向和倾斜方向的有效保护卸压角从原来的锐角扩展到90°,使被保护煤层的卸压范围得到扩大.     

被保护层工作面瓦斯来源分析及治理技术

为研究被保护层高瓦斯工作面瓦斯来源,综合运用分源预测、统计、碳同位素分析等方法,首次发现了被保护层工作面上覆围岩一次破坏形成的裂隙中残存有大量游离瓦斯。在朱集东煤矿被保护层1111（3）工作面进行工程实践,优化了“顶板走向钻孔+边孔”系统布置,改进了护孔套管连接方式,“管到底”率达到95%,单孔瓦斯抽采量增加3.5倍左右,工作面瓦斯抽采率达到88%,回风瓦斯浓度控制在0.36%以下,平均0.12%,平均日产量8 300 t,实现了安全高产高效。     

金佳矿下保护层开采保护范围考察技术方案研究

 突出矿井首次开采保护层作为区域防突措施时,须对保护范围进行实际考察,为被保护层工作面的合理布置、简化防突措施、安全生产提供科学依据。以金佳矿中煤组下保护层开采为实例,根据金佳矿下保护层工作面及上部巷道布置、卸压瓦斯抽采方式等因素,提出了以煤层瓦斯压力和煤层应力两个指标来考察保护范围的方案。由于受围岩破碎、煤层顶底板泥岩及施工地点瓦斯超限的影响,导致煤层应力和瓦斯压力钻孔无法施工。最终煤层应力的考察结合中煤组煤岩层的力学性质,采用数值模拟进行。煤层瓦斯压力的考察结合矿井下一步的采掘计划,在下保护工作面回采结束,被保护层工作面111811巷道形成后,利用111811工作面的巷道施工瓦斯解析钻孔进行。通过比较直接法和间接法测定的煤层瓦斯压力值,分析得出采用瓦斯解析钻孔来考察保护范围的方案有效、可取,且数值模拟煤层应力释放率达10%以上的区域也在考察得出的保护范围内。     

近距离上保护层开采卸压保护效果研究

为了研究近距离上保护层开采对被保护层的卸压保护效果,对被保护层的残存瓦斯参数、煤层透气性系数等指标进行测定。结果表明,保护层开采后被保护层的残存瓦斯压力和瓦斯含量都远低于原始数值,工作面突出危险性指标都小于临界值。     

K_1煤层开采后保护范围的考察

介绍了中梁山矿务局北矿对Ｋ１煤层上阶段开采后，下阶段沿倾斜方向保护范围的考察，为开采突出煤层的突出危险性划分提供了依据，具有明显的社会经济效益。     

下保护层开采瓦斯治理技术及保护范围研究

针对金佳矿中煤组瓦斯含量大,煤层具有突出危险性,采用下行式开采,瓦斯治理效果差,推进难度大等问题,通过理论分析、数值模拟、现场实测等方法就中煤组首采煤层的选择、保护层工作面瓦斯治理及保护范围等方面进行研究.结果表明,中煤组22号煤层最适合作为保护层,开采后对中煤组主采煤层保护效果好,沿倾向的保护范围卸压角δ1和δ2分别为54°和82°,沿走向的保护范围卸压角δ5为53°;保护层开采过程中,采取瓦斯抽采措施,平均抽采瓦斯量72.9 m3/min,工作面瓦斯抽采率达84.3％～91.6％,回风巷平均瓦斯体积分数为0.25％,瓦斯治理效果显著.     

近距离上保护层开采工作面瓦斯涌出及瓦斯抽采参数优化

为确保近距离上保护层工作面的开采安全,同时有效抽采下被保护层的卸压瓦斯消除其突出危险性,开展了近距离上保护层开采工作面的瓦斯涌出规律研究,在此基础上对被保护层的卸压瓦斯抽采参数进行了优化。研究结果表明：下被保护层12煤层位于上保护层开采后形成的底臌断裂带内,层间裂隙发育充分,保护层工作面瓦斯涌出量大多来自被保护层的卸压瓦斯;在采用底板岩巷上向网格式穿层钻孔对被保护层进行卸压瓦斯抽采时,被保护层卸压瓦斯流向保护层工作面还是穿层钻孔由瓦斯在裂隙中流动形成的沿程阻力决定;被保护层12煤层穿层钻孔间距确定为1倍层间距大小,即穿层钻孔间距为16 m。工程应用表明,该设计参数能够满足保护层安全开采及被保护层消除突出危险性的要求。     

俯伪斜下保护层开采保护范围的现场考察分析

开采保护层是在突出矿井开采煤层群时的重要的安全措施,考察保护范围对安全生产起着指导作用。为了划定俯伪斜下保护层开采急倾斜煤层群保护范围,对某煤矿下保护层6#煤层工作面3601对应的被保护层4#煤层布置压力孔和流量孔进行了现场观察。分析表明:保护层开采导致被保护层瓦斯压力呈现"四带"分布以及瓦斯流量呈现"M"状态分布;在压力变化的基础上,划分出下保护层倾向下山方向的卸压保护角为86°;在综合压力变化和流量变化基础上,划分出下保护层沿走向的卸压保护角范围为45°～72.47°。     

无保护层开采高突工作面“钻抽爆评”一体化综合防突技术研究与应用

为解决平煤股份十矿戊9-20180综采工作面煤与瓦斯突出危险这一技术难题,采用了无保护层开采、本煤层钻孔瓦斯抽采、分段间隔打钻抽采、深孔预裂爆破技术及煤与瓦斯突出工作面定期安全评价的管理机制.试验表明,煤体瓦斯含量由原来的8～13 m3/t下降到3.2932 m3/t,杜绝了煤与瓦斯突出事故的发生,确保高浓度瓦斯工作面回采期间安全生产.     

新庄孜煤矿B_8煤层瓦斯基本参数测定及其分布规律的研究

通过对新庄孜煤矿主采煤层中的B8煤层瓦斯基本参数的测定,考察该煤层瓦斯压力、瓦斯含量与标高之间的相互关系,并确定煤层瓦斯压力、瓦斯含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、钻孔瓦斯抽放半径,为瓦斯抽采设计和瓦斯涌出量预测,以及日常的瓦斯和通风管理等提供依据。     

屯宝煤矿I011502综放面瓦斯预抽必要性论证分析

针对高瓦斯矿井部分煤层瓦斯含量总体不高,采用整体预抽瓦斯增加了生产成本,但部分区域可能煤层瓦斯含量高,还需要抽采才能进行采掘等活动。以屯宝煤矿M₁₅煤层I011502综放工作面为例,通过现场测试及分析,对高瓦斯矿井低瓦斯含量煤层工作面采前瓦斯抽采必要性进行了论证。结果表明,I011502综放工作面可以不采取预抽措施,有效缓解了矿井接替紧张问题,同时节约了生产成本。     

上保护层开采遗留煤柱对保护效果的影响北大核心

为研究上保护层开采遗留区段煤柱对被保护层保护效果的影响,以平煤四矿己;-23160联络巷下帮遗留的4 m煤柱及己_(15)-23140、己_(15)-23160、己_(16.17)-23140工作面为研究对象,采用数值模拟和现场实测相结合的方法进行了研究。研究结果表明:煤柱沿z轴负方向被压实,累计最大位移为0.289 m;煤柱两侧煤壁沿x轴移动方向不同,上壁沿x轴负方向,下壁沿x轴正方向,累计位移量分别为0.055 m和0.156 m,己;-23160工作面采掘活动对煤柱位移影响最为显著;遗留煤柱最大残余高度为0.59 m,相比原始煤柱高度降低1.01 m;深部煤体残余瓦斯含量和钻屑量变化趋势一致,最大残余煤层瓦斯含量2.63 m^(3)/t,煤层瓦斯释放率保持在50%以上,最大钻屑量为3.7 kg/m。残余煤柱影响区内煤层瓦斯得到很好地释放且无明显应力集中,保护层开采遗留4 m煤柱能够达到连续的保护效果。     

近距离被保护卸压煤体透气性变化规律实测研究

为了在井下条件实测采动卸压煤体变化的渗透率,从瓦斯抽采的难易程度出发,通过六氟化硫示踪气体现场参数测试和抽采数据统计对被保护层卸压煤体渗透率进行了实测研究。通过对实测结果的分析,认为被保护层卸压煤体渗透率的变化与煤体应力状态有一定相关性,在保护层开采过程中,距离不同的被保护层卸压煤体都经历了渗透率小幅升高-小幅下降-急剧升高3个过程,距离越远的卸压煤层渗透率变化幅度越小,其变化趋势相对保护层工作面距离也越滞后。     

潘三矿13-1煤层水力冲孔试验研究

为考察潘三矿13-1突出煤层水力冲孔技术措施的消突效果,基于13-1煤层的赋存条件,介绍了潘三矿-650 m东四运输大巷利用穿层钻孔进行水力冲孔试验的过程,研究了水力冲孔的冲出煤量、风流中瓦斯浓度、考察孔瓦斯流量、瓦斯抽采半径和冲孔前后瓦斯抽采流量变化等5个方面。结果表明:在单孔每米冲出煤量达到2.0~3.0 t时,13-1煤层瓦斯抽采半径达到4.5 m,考察孔瓦斯流量为冲孔前的10倍以上,瓦斯流量衰减系数仅为冲孔前的30%,在冲孔控制区域内煤体得到卸压,煤层瓦斯含量降低了近70%,释放了煤层的突出潜能,取得了明显的卸压增透效果。     

综采面顺层钻孔瓦斯抽放消突技术研究

成庄矿为了消除煤层的突出危险性,安全有效地开采井下3号煤层4311综采面,采用顺层钻孔预抽该综采面回采区域煤层瓦斯。成庄矿4311综采面作为试验区进行了消突措施、消突效果技术研究,在该综采面预抽煤层瓦斯过程中以及抽放结束后,进行煤层残余瓦斯含量测定,并对该综采面煤层区域进行预抽煤层瓦斯抽采效果达标和消突效果达标评判。上述措施确保了该矿综采面4311的高产高效安全生产,取得了良好的经济效益。     

巨厚关键层条件下远距离下保护层开采保护效果分析

文章针对登封向阳煤矿巨厚关键层条件下的远距离下保护层开采,理论分析了巨厚关键层的极限跨距,运用数值模拟的方法,模拟巨厚关键层破断前后被保护层的应力、膨胀变形的程度,计算结果表明:由于巨厚关键层的存在,登封向阳煤矿保护层开采后保护效果不太理想,即巨厚关键层从某种程度上屏蔽了保护层的保护作用。此外,开采层过薄、层间距较大也一定程度上影响了保护效果。     

首山一矿大采高综采工作面瓦斯治理技术研究与应用

首山一矿现主采己组（二₁）煤层透气性低、煤体松软、煤与瓦斯突出危险性严重,且大多不具备合适保护层的煤层条件,属于高应力低透气性松软突出煤层。煤层赋存条件差,顶板破碎,瓦斯涌出异常,突出危险性严重,瓦斯压力大,严重导致矿井采掘接替失调。正在开采的己_15-17-12090综采工作面开采高度达到6 m,目前属于平煤集团开采高度最大的综采工作面,采面内煤层结构较为简单,以亮煤为主,玻璃光泽,煤层厚度有一定变化,采面煤层厚度为合层状态,采面己_15-17煤层厚度一般为3.2～6.7 m,平均厚6.2 m,为了提高本煤层瓦斯释放效果,保证综采工作面安全回采,采取在己_15-17-12090综采工作面中煤巷施工水力造穴技术,水力造穴装置前端封闭,具有造穴功能,实现了不退出钻杆钻进、造穴一体化的作用,高压水对煤层进行造穴后形成的洞穴空间,提高煤层的透气性和瓦斯释放能力,经过研究证明:采用水力造穴综合治理技术之后,工作面回风流瓦斯浓度高的问题得到很好的缓解,保证了矿井的安全高效生产,为相关地质条件的采煤工作面瓦斯治理提供参考。