水力造穴技术在增加高瓦斯煤层透气性方面的研究应用

水力造穴技术是指采用高压水射流冲出煤层中大量煤炭及瓦斯,形成若干较大的洞穴,使得洞穴周围煤层透气性增加,从而大大提高煤层瓦斯抽采效果。影响水力造穴技术应用效果的主要因素有造穴尺寸(包括造穴长度、直径、造穴间距)、施工工艺(包括前进式造穴和后退式造穴)和技术参数(包括造穴水压、造穴时间、出煤量)。同时,分析了该技术在各矿井的应用推广效果,发现不同矿井之间的应用效果存在较大差异,甚至同一矿井不同地点的应用效果也存在较大差异,说明水力造穴技术应用效果与很多因素有关,需要进一步研究。     

水力造穴技术在本煤层瓦斯抽采中的应用

为增加煤层透气性,提高顺层钻孔抽采流量,在N101工作面及3119运巷里段进行水力造穴技术试验,通过水力造穴技术对抽采钻孔进行扩孔,卸压,增加煤层透气性。通过试验后的统计数据可知:生产期间工作面瓦斯涌出量和预抽前工作面瓦斯涌出量对比下降50%,煤体瓦斯含量下降1.68m~3/t,达到快速降低低透气煤层瓦斯含量的目的。     

本煤层分段水力造穴增透技术影响因素现场试验研究

以山西潞安集团古城煤矿N1305工作面煤层及瓦斯赋存条件为工程背景,在该工作面A、B、C 3个区域分别进行了水力造穴抽采试验,验证钻孔施工倾角、造穴方式和造穴参数对水力造穴效果的影响作用。结果表明,随着钻孔倾角的增大,水力造穴钻孔单孔平均抽采浓度逐渐增大,提升了瓦斯抽采效率;在不考虑钻孔围岩塌孔压杆等钻孔事故的条件下,本煤层钻孔分段后退式水力造穴工艺对钻孔围岩的增透效果要大于前进式水力造穴方式,对瓦斯抽采纯量的提升作用更加明显;水力造穴单穴长度和造穴半径的增加有利于造穴影响范围的增大,从而有效增加钻孔瓦斯涌出量。     

基于COMSOL的煤层分段水力造穴卸压增透效果数值模拟研究

针对潞安矿区低渗厚煤层开采的复杂条件,以渗流理论及流固耦合机理为基础,利用COMSOL多物理场耦合分析软件建立煤层损伤-应力-渗流耦合数值模型,以高河能源南北翼煤层及瓦斯赋存条件为工程背景,进行高河能源3号煤层水力造穴卸压机制以及增透效果数值模拟研究,其结果表明:造穴半径越大,洞穴周围煤体卸压面积越大,应力集中现象减弱,监测点卸压和渗透率增幅都越明显,瓦斯抽采效果越好;造穴间距越小,洞穴周围煤体卸压面积越大,渗透率增幅和压力降幅越明显,瓦斯抽采效果越好。     

顺层水力造穴卸荷增透机制及在掘进工作面瓦斯抽采中的应用

以新景矿3号煤层掘进工作面顺层水力造穴强化瓦斯抽采为工程背景,采用FLAC^3D数值模拟软件对顺层水力造穴的卸荷增透机制进行数值分析;研发出履带式钻冲一体化水力造穴装备,建立了高低浓度瓦斯抽采系统,并对顺层水力造穴技术在掘进工作面瓦斯抽采过程中的应用情况进行了系统性考察。数值分析结果表明,采用新技术后,造穴洞室四周煤体渗透率显著改善;造穴半径越大,造穴长度越长,煤体的卸荷增透区域效果越好。现场应用情况表明,采用新技术后,掘进工作面的瓦斯抽采效果显著改善,钻孔工程量降低了75.0%,平均瓦斯抽采纯量和平均瓦斯抽采浓度分别提高了4.6倍和1.5倍,巷道掘进过程中实测的钻屑指标K₁值和S值均显著降低。     

水力大直径分级造穴卸压效果数值模拟研究

为了提高低透气性煤层瓦斯抽采效果,利用水力大直径分级造穴技术,研究低透气性煤层卸压增透效果。通过对煤体受力平衡方程、瓦斯渗流方程以及耦合方程,分析了煤体中的瓦斯吸附、解吸、渗流过程以及同应力之间的耦合关系。利用COMSOL Multiphysics软件,构建了零透气性边界的抽采、造穴三维计算模型,研究了不同抽采时间和不同造穴半径(0.3 m、0.6 m、0.9 m)条件下的卸压抽采效果。研究结果表明,煤层造穴后随着瓦斯不断抽采,钻孔周围瓦斯压力随之下降,随着抽采时间逐渐增加,瓦斯压力降低区逐渐扩大,卸压范围不断增大。半径0.9 m的造穴孔腔模型瓦斯压力下降速度更为明显,能在更短时间内对煤层进行卸压增透,实现煤层消突。     

我国煤层造穴增渗技术研究现状与进展

我国主要煤矿区主采煤层渗透率普遍较低,严重制约了井下瓦斯治理和地面煤层气开发效果的提高。煤层造穴是低渗煤层增渗改造的一种有效技术途径。对我国煤层造穴增渗技术研究现状进行了梳理和总结,重点介绍了水力造穴、机械造穴、空气动力造穴、爆破造穴4种造穴技术的发展现状,分析了各种技术的基本原理、装备组成、工艺流程、现场应用情况,总结了其适用条件和优缺点,并结合煤矿科技发展需求分析了煤层造穴增渗技术的发展趋势。     

本煤层分段水力造穴钻孔抽采半径考察试验研究

针对本煤层分段水力造穴钻孔抽采半径定义不明确、难以确定的问题,以古城煤矿3号煤层为背景,开展本煤层分段水力造穴钻孔抽采半径考察现场试验研究,结合不同试验钻孔的瓦斯抽采流量现场监测,运用瓦斯储量法考察了本煤层分段水力造穴钻孔和普通钻孔的抽采半径,获得了不同类型试验钻孔的抽采半径时变规律以及本煤层分段水力造穴对瓦斯抽采半径的扩大作用。结果表明:①在相同抽采时间内,前进式本煤层分段水力造穴钻孔和后退式本煤层分段水力造穴钻孔的抽采瓦斯纯量平均值分别是普通钻孔的3.08倍和3.79倍,抽采半径分别是普通钻孔的2.14～5.62倍和2.58～5.88倍,本煤层分段水力造穴钻孔能够显著提高钻孔瓦斯抽采纯量,有效扩大钻孔瓦斯抽采半径,且后退式本煤层分段水力造穴钻孔的扩大作用更加显著;②普通本煤层抽采钻孔和本煤层分段水力造穴钻孔的瓦斯抽采半径均具有时变特性,即抽采半径随着抽采时间的延长而相应扩大,并逐渐趋于某一极限值;抽采240 d后,普通钻孔的抽采半径基本达到极限,60 d内仅增长了0.01 m左右,钻孔瓦斯流量逐渐衰竭,而本煤层分段水力造穴钻孔的抽采半径仍能随时间延长而有效增长,瓦斯流量仍保持稳定,...     

煤层间垮落上行开采技术探讨

因各种原因,煤炭开采时先行开采了下部煤层,在后续开采上部煤层时,形成了上行开采顺序。本文针对煤层间垮落上行顺序采煤法,分析了可以采用上行式采煤的先决条件及采用上行式采煤的条件,论述了垮落上行顺序开采时应注意的几个问题,并结合山西某煤矿上行开采实践给出了具体的可行性判别方法。     

厚煤层炮采放顶煤开采工艺探讨

叙述了炮采放顶煤在河南省小煤矿生产中的作用，分析了该项工艺的优缺点。     

放顶煤液压支架适应“三软”煤层的技术改造应用

针对ZF6000/17.5/28型放顶煤液压支架在"三软"煤层综放工作面使用过程中暴露出的问题进行技术改造,实践证明,改造后的液压支架更适应"三软"煤层的地质条件。     

石炭系特厚煤层综放开采技术实践

塔山煤矿综采放顶煤工作面煤层厚度大、结构复杂,煤层自燃发火期短,煤尘有爆炸性.通过分析顶煤的冒放性,合理布置回采巷道、设备选型及工艺配合,并采取了防治煤层自燃发火措施,同时进行了综合矿压监测,克服了影响工作面生产的不利因素,保证了采煤工作面安全高效生产.     

特厚煤层综放工作面放顶煤液压支架的技术与实践

通过对塔山煤矿3种架型液压支架使用情况的总结,阐述了特厚煤层放顶煤液压支架在结构设计、液压系统设计等方面应采取的措施。为研究液压支架和确定液压支架的合理参数提供理论依据。     

石炭系特厚煤层综放开采技术实践

塔山煤矿综采放顶煤工作面煤层厚度大、结构复杂,煤层自燃发火期短,煤尘有爆炸性,通过采取合理的技术手段,克服了影响工作面生产的不利因素,保证了采煤工作面安全高效生产。     

特厚煤层工作面顶煤冒放性评价及放煤工艺

顶煤冒放性与放顶煤工艺设计密切相关,以塔山煤矿特厚煤层为工程背景,采用隶属度评价方法进行了顶煤冒放性评价。结果显示,一盘区8117工作面和二盘区8209工作面顶煤冒放性好,二盘区8234工作面和三盘区8303工作面顶煤冒放性一般。基于此,选择了工作面放煤工艺,并对8234工作面放煤效果进行了现场实测,结果显示顶煤放出率和工作面来压情况呈现正相关。     

水力压裂对煤层应力影响的实验研究

为了研究水力压裂过程中注水压力和周围煤层应力的变化规律,在实验室开展了相似材料模拟实验,结果表明：注水压力的增加、煤体破裂的速度均受地应力影响,地应力越大,注水压力越大、煤体破裂的速度越慢;距注水孔半径75 mm圆形区域内为钻孔水力压裂实验的卸压范围,注水后煤体应力往深部方向转移;裂隙以水力压裂孔为中心,沿半径方向延伸分为3个等级,即半径40 mm圆形区域内裂隙范围最大,40~65 mm圆环区域裂隙范围次之,65~80 mm圆环区域裂隙范围最小。根据实验结果,在小庄煤矿40201工作面开切眼以内200 m区域进行现场应用,抽采瓦斯浓度相比常规抽采提高了20%,钻孔抽采瓦斯流量相比常规抽采提高了40%。     

厚煤层综采放顶煤采煤技术研究

基于放矿理论重点分析了顶煤放出规律,指出了影响顶煤放出率及安全的因素,介绍了综采放顶煤工艺及相应的配套设备,给出了急倾斜厚煤层和缓倾斜厚煤层中的巷道布置方式、采高及采区走向长度的计算方法,根据放顶煤采煤法易于自燃的实际情况提出防止自燃发火的措施。