亭南煤矿液态CO_2相变爆破强矿压解危技术

为了解决亭南煤矿206工作面回风巷煤柱的强矿压现象,采用研制的液态CO_2相变爆破设备进行卸压爆破。具体研究了206工作面回风巷强矿压现象规律,制定了206工作面回风巷卸压爆破方案与参数设计。爆破后,钻屑量降低至临界值以下,在深度2~6 m钻屑量平均值为2.45 kg/m,在深度7~10 m钻屑量平均值2.78 kg/m;煤体应力由20 MPa降低至15 MPa;每日微震事件平均能量降至3.5×10~4 J以下,卸压效果明显。     

二氧化碳相变预裂增透爆破参数优化研究

为了得到兴县矿区CO₂致裂爆破提高煤层瓦斯透气性系数的钻孔最优布置参数,依据物理爆破原理,推导出了二氧化碳致裂器爆破时产生裂隙圈半径的计算公式;并通过FLAC^3D数值模拟软件进行模拟,得出:爆破孔间距是7 m、爆破器间距是5 m时,液态CO₂致裂爆破可实现最佳的增透效果,当爆破孔间距越大时,透气性系数提高幅度越大,煤层增透效果越显著,抽采效率越高。     

煤层液态CO_2深孔爆破增透技术

为提高低透气性高瓦斯突出煤层瓦斯抽放率,将液态CO2深孔爆破增透技术运用于煤矿低透性高瓦斯突出煤层,考察CO2爆破对煤层透气性、百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽放量、抽放浓度以及突出预测敏感指标的影响。采用液态CO2爆破增透技术后,增大了钻孔瓦斯有效抽放半径和高瓦斯煤层透气性,显著地提高了瓦斯抽放放率。     

液态CO2相变致裂器泄能头气孔压力研究

采用CO₂相变爆破代替传统炸药爆破作为输入能量,对低渗砂岩铀矿层进行“爆破增渗”物理改造,对于提高我国天然铀产量具有十分重要的意义。目前工业化生产的CO₂致裂器主要针对煤岩开采等领域设计,在爆破增渗工况中适应性不佳。为此,对传统致裂器泄能头进行多孔设计、平衡各泄气孔压力,为设计出针对爆破增渗领域的“各气孔压力大且均匀”的致裂器提供理论参考。以RNG k-ε湍流模型为理论基础,基于计算流体动力学（CFD）对致裂器泄能头部分进行了数值仿真试验,分析了泄能头内的气体流动规律及压力分布特征,探讨了位置关系和孔径特征两个因素对泄气孔压力变化的影响规律。结果表明：为保持气孔压力的稳定输出,对称式分布的泄气孔优于交错式分布的泄气孔布置;同时,泄气孔直径设置为由首部至端部递增的非均匀式,可有效降低各气孔之间的压差。上述分析进一步表明：非均匀对称式的泄能头类型更符合爆破增渗的需求。     

煤层液态CO2相变致裂增透技术试验研究

液态 CO２ 相变致裂煤层增透技术可以有效解决煤层渗透性差、瓦斯抽采率低等难题.以长治矿区３号煤层为工程背景,通过理论分析导向裂隙、初始裂隙和裂隙扩展３个阶段的裂隙区半径,利用数值模拟研究单孔、多孔以及不同钻孔间距下的液态 CO２ 相变致裂低透气煤层裂隙扩展规律,并进行 了 现 场 工 业 性 试 验.研 究 结 果 表 明:单 孔 液 态CO２ 相变致裂爆破煤层的最大破坏范围为６m,爆破孔中间设置空孔可以扩大相变爆破致裂的破坏范围;实施液态CO２相变致裂技术后,３号煤层平均瓦斯抽采率由０．５７％增加到０．９２％,单孔瓦斯抽采率提高了１．２５~２．９１倍,瓦斯抽采率明显提升.该研究为液态 CO２ 相变致裂煤层增透技术提供 了理论依据和现场指导.     

液态CO_2相变致裂强制煤层顶板垮落技术

针对我国部分煤矿存在煤层顶板不垮落问题,在现场试验的基础上提出了一种液态CO_2相变致裂强制煤层顶板垮落技术。在工作面内利用液态CO_2相变产生的威力对上覆老顶进行扰动和破坏,使工作面推进后老顶能够顺利垮落,保证工作面生产的正常接替。在焦煤集团九里山矿用该技术处理老顶悬空问题的试验取得理想的效果。该技术优势在于其安全可靠、操作简单。对于强制垮落过程利用COMSOL数值模拟软件进行模拟分析,模拟得到的结果也充分验证了该技术的可靠性。     

王家岭煤矿CO_2相变致裂煤层增透技术应用研究

针对王家岭煤矿2#煤层低透气性的特点,采用CO_2相变致裂技术进行煤层增透现场实验研究,现场测试得出爆破深度在27~30 m内,当爆破孔与控制孔间距1.5 m时,单孔CH_4抽采纯量和浓度分别提高至6倍和5倍,160 min后CH_4浓度衰减明显;当爆破孔与控制孔间距2.5 m时,单孔CH_4抽采纯量和浓度分别提高至4倍,120 min后CH_4浓度衰减明显。说明在30 m爆破范围内,对于王家岭煤矿低透气性煤层CO_2爆破短时间抽采效果明显。     

寺家庄高瓦斯工作面液态CO2预裂增透研究

寺家庄煤矿是阳煤集团的主力矿井,但煤层瓦斯含量高,透气性差。为提高煤层的透气性,增大煤层间瓦斯抽放效率,开发液态CO2预裂增透技术,阐述了在寺家庄矿井进行的3次试验。试验结果显示,液态CO2增透技术对长时间抽采区域的煤层增透和瓦斯置换有明显增强效果;在保证瓦斯开采效率与最少工程量的前提下,抽采钻孔和预裂钻孔的间距应在10~15 m;CO2预裂增透对减轻煤与瓦斯突出现象亦是明显。     

低渗透煤层液态CO2压裂增透研究

针对高瓦斯低的难题,渗透煤层抽采效率低,以山西某煤矿为实验矿井,基于液态CO_2压裂本构模型,采用FLAC数值模拟软件对液态CO_2压裂后的影响区域进行分析,确定了钻孔间距,并根据模拟结果进行了应用分析,研究结果表明,液态CO_2爆破压裂最优的钻孔爆破间距为8.5m;液态CO_2爆破后具有很好的消突效果,爆破后瓦斯抽采浓度增加了45.7%;液态CO_2爆破后,煤层透气性大幅提高,煤层透气性系数提高了18.3倍。     

常村煤矿液态CO_2循环爆破致裂增透技术研究

研究了液态CO_2相变致裂对煤体的致裂效果,对比分析了不同情况起爆的应力波的影响范围与煤层裂隙发育状态。试验分析了瓦斯抽采量的变化情况。研究结果表明:液态CO_2相变致裂后瓦斯浓度、瓦斯抽采纯量与煤层渗透性均明显增加;延时起爆钻孔中煤层渗透性提升较为明显。     

小庄煤矿液态CO2防灭火技术实践

针对小庄煤矿40203综放工作面采空区出现自然发火隐患问题,分析了该工作面自然发火原因、液态CO 2防灭火机理及施工工艺,成功实施了液态CO 2防灭火技术在现场的应用。在向40203综放工作面采空区灌注液态CO 2后,采空区出水温度由灌注前的36℃降至26.5℃,上隅角袋子墙内CO浓度由灌注前的0.0067%降至0.0051%,上隅角采空区19 m处CO浓度由灌注前的0.0072%降至0.0053%,采空区出水温度和CO浓度显著下降并维持稳定。实践表明,该技术成功遏制了采空区遗煤进一步氧化升温,消除了采空区自然发火隐患,保证了工作面的安全回采,也为矿井防灭火工作积累了可借鉴的实践经验。     

液态CO_2相变致裂增透预抽瓦斯技术试验研究

为增加煤层透气性,提高瓦斯抽采效率,基于岩石断裂力学建立了液态CO_2爆破裂纹扩展数学模型,运用COMSOL数值模拟软件,建立了液态CO_2相变瞬态致裂模型,分析了在爆生气压作用下孔周裂隙发育规律,得出爆破后孔周存在破碎区、裂隙区和震动区3个区。阐述了该技术的基本原理、相关设备及应用工艺,并在马堡煤业152运输下山进行了CO_2预裂爆破工业性实验。研究表明:爆破后单孔瓦斯日均抽采浓度是爆破前的1.37倍,单孔瓦斯日均抽采纯量是爆破前的2.95倍,钻孔瓦斯涌出衰减强度减小了82.8%。     

唐安煤矿液态CO2相变致裂强化增透试验研究

文章基于唐安煤矿3号煤层瓦斯赋存条件,介绍了液态CO_2相变致裂强化增透试验实践经验,对液态CO_2相变致裂效果进行了分析总结。相变致裂后,抽采孔瓦斯浓度平均和瓦斯纯量成倍提高,且衰减速度大幅度降低,效果显著。提出了优化施工参数布置的合理化建议。     

CO_2爆破预裂增透试验研究

影响瓦斯抽采效果的主要因素是煤层透气性,为提高瓦斯抽采效果,常村煤矿实施了CO_2爆破预裂增透技术,通过构建ANSYS3D数学模型,研究不同应力下应力波在煤体中的传播范围,分析主裂隙及次生裂隙的发育。现场实践证明,在抽压应力、爆破应力作用下煤层裂隙发育具有明显差异,抽采纯量显著提高,为常村煤矿瓦斯治理提供了指导。     

液态CO2相变致裂在低渗低透强突出煤层的应用研究

针对低透气性煤层瓦斯含量高、预抽效果不理想的问题,采用液态CO₂相变致裂技术,在穿层钻孔中利用瞬间产生的高压CO₂气体冲击煤体,产生大量裂隙并促使裂隙发育、扩展,以达到提高煤层透气性的目的。在绿塘煤矿南二采区S204工作面进行的试验表明：液态CO₂相变致裂技术可有效提高瓦斯抽采效果,试验后平均抽采流量为0.057 m³/min,是试验前的4.3倍,是相同抽采时间内水力冲孔措施平均抽采流量的2.3倍;抽采浓度也有所提升;在试验考察期内流量衰减系数降低到0.046 d^-1,增透效果显著。     

高瓦斯煤层液态CO2驱替瓦斯工艺参数及效果

为了提高煤层采前瓦斯预抽效率,降低矿井瓦斯灾害治理成本,在彬长矿区孟村煤矿开展高瓦斯煤层注液态CO2驱替瓦斯技术工业试验.研究了煤层注液态CO2过程中工艺关键参数和CO2在煤层中的有效影响半径,以期为工艺优化和技术推广提供依据.工业试验结果显示:煤层注液态CO2过程中压力、流量、泵压等关键参数呈现波动特性,反映了煤层注...