综放面初采期瓦斯防治方法的探讨

基于综放面瓦斯来源的分析,阐明了综放面初采期进行瓦斯抽放的必要性和可行性,创造性地提出采用后高抽巷处理综放面初采期瓦斯。实践应用结果表明,后高抽巷瓦斯抽采技术可从根本上解决综放面初采期瓦斯超限问题,实现了综放面安全高效生产。     

高瓦斯综放工作面双尾巷瓦斯治理技术研究

针对大采长高瓦斯综放面瓦斯超限严重的问题,某矿K8205大采长综放面采用"U+II(双尾巷)"型通风方式,为验证双尾巷对大采长综放面瓦斯治理效果,对K8205工作面回采期间的瓦斯涌出规律进行了分析,并通过与单尾巷大采长综放面瓦斯涌出规律的对比分析,得出双尾巷可以减轻回风巷排放瓦斯负担,相比单尾巷时回风巷风排瓦斯率降幅达13%;双尾巷与回风巷风量分配合理时,工作面产量可大幅提高.采用双尾巷瓦斯治理技术,瓦斯将不再是制约大采长综放面高产高效的主要因素.     

特厚煤层大采高综放开采关键技术

大采高综放是特厚煤层的主要开采方法,但随着割煤和放煤高度的增加,将带来矿压显现剧烈、工作面煤壁片帮严重、顶煤采出率低、瓦斯涌出量大等突出问题。笔者在分析我国煤炭综放开采技术发展历程的基础上,以塔山煤矿8105工作面为工程背景,研究了14~20 m特厚煤层大采高综放工作面顶煤顶板运移规律,成功研发了大采高综放工作面片帮综合防治技术、高效高采出率放煤技术和“低瓦斯赋存,高瓦斯涌出”条件下安全保障等关键技术。井下试验表明：塔山煤矿8105工作面采出率达88.9%,较8104工作面提高5.9%;工作面设备平均开机率达92.1%,2011年累计生产原煤1 084.9万t,首次实现了大采高综放开采全国产技术工作面年产1 000万t的目标。     

后伪高抽巷治理综放面初采瓦斯在三矿的应用

通过研究、分析阳煤集团三矿综放工作面初采瓦斯的治理技术及效果,创造性地提出采用后伪高抽巷处理综放工作面初采瓦斯,消除了制约高产高效的障碍,从根本上解决了阳煤集团三矿综放工作面初采瓦斯治理问题,进而解决了综放面实现高产高效的"瓶颈"问题。     

特厚煤层综放工作面瓦斯抽采技术

崔家沟煤矿2303综放工作面存在抽采难度大、瓦斯涌出量大的问题,为此进行了特厚煤层综放工作面瓦斯抽采技术实践。分析综放工作面瓦斯赋存情况,首先采用分源预测法对2303工作面进行瓦斯涌出量预测,然后采取本煤层钻场扇形钻孔预抽、上隅角采空区埋管抽采、回风巷钻场高位钻孔抽采及顶板高位大直径定向长钻孔相结合的方法进行了瓦斯抽采。实践结果表明,采用分源预测法不仅预测了瓦斯涌出量,也可以掌握瓦斯的涌出来源;该方法对瓦斯抽采效果较好,抽采率满足要求,从而在一定程度上保证了工作面安全高效生产,可以为本矿其他综放工作面及同类高瓦斯矿井特厚煤层瓦斯抽采技术提供参考依据。     

高抽巷的合理空间层位及抽采效果分析

为解决综放面、采空区及上隅角瓦斯频繁超限问题,以五阳煤矿7603综放面为工程背景,提出了高抽巷抽采瓦斯方案,通过理论计算得到高抽巷与煤层顶板垂直距离为35m,与回风巷水平距离为40m;利用数值模拟对5种方案下瓦斯抽采效果进行分析,得到当高抽巷位于层位2时,即S=40m,H=35m时瓦斯抽采效果最好,上隅角和回风巷瓦斯浓度为0.5%~0.7%;工业性试验结果表明:正常生产期间回风巷瓦斯浓度在0.5%~0.6%范围内,上隅角瓦斯浓度在0.6%~0.8%范围内,瓦斯浓度能够控制在0.8%以内,保证了7603综放面正常安全高效生产,为类似条件工作面回采提供指导。     

双尾巷在大采长综放面瓦斯治理中的应用

针对阳泉三矿K8206大采长综放面瓦斯超限严重的问题,在K8205工作面开展了"U+II(双尾巷)"型通风方式对大采长综放面瓦斯治理效果的现场考察。结果表明:①双尾巷布置时,双尾巷风排瓦斯量明显大于回风巷风排瓦斯量,在风排瓦斯中占主导地位,而采用单尾巷布置时,单尾巷风排瓦斯量与回风巷风排瓦斯量相当;②当回风巷风量占总回风量的60%时,大采长综放面采用双尾巷布置的瓦斯治理效果最好。     

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。     

大倾角特厚煤层综放面瓦斯治理技术

本文以赵各庄矿3237西上面为研究对象,根据3237西上面的地质条件及开采工艺,分析3237西上面的瓦斯来源,探讨该面瓦斯易于积聚的原因,在本煤层预抽不理想的情况下,提出对角引巷抽采、顶板走向高抽巷抽采技术,其中对角引巷抽采起到了类似Y型通风系统的效果。瓦斯治理技术实施后,综放面所需风量由最高的1500m3/min降低到990m3/min左右,回风巷瓦斯浓度不超过0.4%,为大倾角特厚煤层条件下综放面的安全高效开采提供了方法。     

新大地煤矿煤与瓦斯共采技术模式优化研究

15201综放面在推进的不同阶段形成了"U+L型通风+高抽巷瓦斯抽采"与U+I型通风+高抽巷瓦斯抽采"2种抽采技术模式,对这2种瓦斯抽采技术模式的应用效果进行考察。结果表明,"U+I型通风+高抽巷瓦斯抽采"技术模式有效降低了15201综放面回风巷的风排瓦斯量,减轻了回风巷排放瓦斯的负担,通风方式更加有效、合理,对新大地煤矿后续工作面瓦斯抽采技术模式的优化选择具有重要意义。     

上隅角埋管抽放前后采空区瓦斯运移规律研究

针对新安煤矿14211沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯浓度超限问题,对综放开采工作面采空区瓦斯运移规律进行了研究。根据CFD数值模拟的理论,建立采空区瓦斯渗流的三维非均质模型,并得到了模型中相应参数的确定方法。利用Fluent数值模拟软件,对比分析了沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯有无情况下的采空区瓦斯运移及浓度分布规律。模拟结果表明:通过上隅角瓦斯抽放可平均减少42%的上隅角和采空区的瓦斯,有效解决了沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯积聚问题,从而保障了综放开采工作面的安全生产。     

漳河水库下厚煤层综放开采技术研究

为保障五阳煤矿7802工作面漳河水库下厚煤层综采放顶煤安全开采,研究综放开采导水裂缝带高度发育规律,探讨了综放采场覆岩结构破坏及采动渗透性间关系,计算了水库下综放开采安全所需防水煤柱高度,制定相应的防治水技术措施。结果表明:中至坚硬覆岩综放开采导水裂缝带发育高度基本与煤层一次采高成正比,比例系数为20.22;煤层顶板基岩厚度大于水库下安全开采所需煤柱高度;监测知井下工作面涌水与地表水体没有水力联系,实现水库下压煤安全开采。     

综放沿空巷道帮锚杆剪切变形分析

综放沿空巷道锚杆在巷道围岩大变形过程中通常会承受较大的剪切变形,为保证综放沿空巷道的安全正常使用,从理论上分析了综放沿空巷道帮锚杆承受剪切变形的机理,并用数值模拟的方法模拟分析了综放沿空锚杆支护巷道受力特征及帮锚杆剪应力分布情况.然后分析了影响沿空锚杆支护巷道支护效果的主要影响因素,并提出了相应解决措施.现场实践应用表明,只要措施得当,综放沿空留巷采用锚梁网索支护是有效的.     

综采工作面初采期局部高抽巷瓦斯治理效果分析

以开元煤矿9801综放工作面为研究对象,针对综放工作面初采期瓦斯频繁超限的问题,结合工作面上覆煤岩层覆存状态及采动破断规律,提出了9801综放工作面初采期局部高抽巷布置方案：局部高抽巷分为初采倾向高抽巷段、走向高抽巷段和辅助倾斜高抽巷段3段,顺序联结成抽采系统;初采倾向高抽巷段布置在6号煤层中,至开切眼水平距离为15 m;走向高抽巷段布置在3号煤层中,至工作面的垂直距离为43 m,与回风巷的距离为4 m。现场实际应用表明：回风瓦斯体积分数控制在0.6%左右,尾巷瓦斯体积分数控制在1.4%左右,较好地解决了9801综放工作面初采期瓦斯超限断电问题。     

大倾角综放工作面超前支承压力实测

为了使煤矿回采工作面安全、高产高效开采,针对开滦赵各庄矿地质采矿技术条件,利用深基点观测法,在3237综放工作面设置矿压观测站,对大倾角综放面顶煤的不同层位的超前支承压力进行了现场观测.掌握了大倾角条件下综放面矿压显现的规律;对支架的适应性、支柱载荷、超前支承压力等问题进行了分析,目的是防止掘进巷道和回采巷道顶板的灾害事故的发生.     

大采高综放开采及其应用可行性分析

根据当前综放开采技术发展水平,通过分析影响综放工作面产量进一步提高的主要原因,提出了大采高综放开采的概念并指出该方法是综放工作面实现年产1000万t的重要途径。按大采高综放工作面实现年产1000万t的要求,主要从设备配套的角度分析了大采高综放开采应用的可行性。     

彬长矿区坚硬特厚煤层综放面矿压显现特征

为了确保矿区坚硬特厚综放开采条件下安全生产,采用物理相似模拟和现场观测的方法,对综放工作面覆岩移动、矿压显现特征进行了分析研究,总结了坚硬特厚综放工作面矿压显现特征.研究结果表明,工作面来压过程中覆岩破坏范围大,支架载荷较大并具有一定的瞬时冲击性,矿压显现剧烈.可为坚硬特厚煤层综放工作面矿压显现规律的认识和顶板管理提供借鉴.     

提高综放工作面端头煤层放出率的试验

为了提高综放工作面端头顶煤的放出率,进行了软厚直接顶(顶煤)条件下综放工作面端头区放煤的现场试验。实测研究了综放面端头区放煤条件下的矿压显现特征,优化了端头区放煤参数,并对放煤效果进行了实测分析。试验结果表明,软厚直接顶及顶煤具有较好的随动性和充填程度,利于端头放煤的安全高效实施。综放面端头区顶板压力很小,是工作面中部的6.54%。由于端头放煤后端头区顶板活动加剧,顶板压力增大了26.64%。综放面端头区放煤的顶板控制关键是"护"和"稳",改善端头支护系统的稳定性是端头区安全放煤的保障。根据综放面端头顶板的稳定性程度,合理确定了端头区的可放煤区域和双轮或三轮顺序不等量控制放煤工艺。     

重型综放工作面快速回撤与末采期顶板控制技术

为了研究重型综放工作面快速安全回撤技术,选取不连沟煤矿F6201工作面末采期为研究对象,采用理论分析和工程类比的方法,对重型综放工作面合理的支架工作阻力、放煤停止位置、快速回撤技术和回撤通道支护形式进行研究。结果表明：支架工作阻力满足15 000 kN,回撤通道与工作面放煤停止处的距离为25 m,采用小断面调节巷和高程测量法相结合的手段控制工作面顶底板标高以及回撤巷道选用锚网索和H型钢梁组合支护形式,能保证工作面安全回撤的同时提高回撤速度。     

孤岛综放工作面终采及回撤期间防灭火技术

为了提高易燃厚煤层超长孤岛综放工作面在终采和回撤期间的防火安全,根据煤自然发火防治理论和孤岛综放工作面自燃特点,提出了全工作面支架壁后铺设风筒布堵漏防灭火技术,研究了快速回撤工艺,开发出快速装卸平台.现场应用表明,铺风筒布防灭火技术堵漏效果显著,防灭火效果好;快速回撤工艺和快速装卸平台提高了工作面设备回撤速度,使超长孤岛综放工作面在20 d内回撤完毕,为快速封闭赢得了时间,起到了安全防火目的.