RFPA~(2D)数值模拟在高位钻孔参数优化中的应用

基于准确划分煤层上覆岩层"竖三带"的煤层法向分布范围,以及有效提高高位钻孔瓦斯抽采效果的重要性,应用RFPA2D软件数值模拟祁南煤矿714工作面顶板垮落情况,初步分析了"竖三带"的煤层法向分布范围,并结合经验公式的计算结果,综合判定距71煤层顶板上方18.4～49.0m的岩层区域为裂隙带,高位钻孔法距参数的取值范围优化选择为18.0～34.0m。现场应用表明,高位钻孔的法距参数施工控制在20.0～35.0m时,钻孔抽采瓦斯体积分数均在30%以上,最大为53.2%。同时,高位钻孔的平均瓦斯抽采量为7.32m3/min,占工作面总瓦斯涌出量的60.6%,远高于采空区埋管技术的瓦斯抽采量,并且工作面的平均瓦斯抽采率提高到60.0%。     

采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯机理研究

为了提高采空区顶板高位走向长钻孔瓦斯抽采效率,消除工作面上隅角瓦斯超限事故,以山西华晋吉宁煤业有限责任公司2102综采工作面为研究对象,采用数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法,利用3DEC软件模拟计算2102综采工作面回采期间采空区顶板裂隙场演化过程,根据裂隙场、应力场和应变场分布模拟结果在沿工作面推进方向上划分采空区顶板裂隙加强区范围与压实区范围,工作面推进期间煤层顶板在时间上先后经历裂隙加强区和重新压实区,处于裂隙加强区的钻孔部分为钻孔高效抽采作用区域,钻孔高效抽采段长度与钻孔高效抽采段裂隙发育程度共同决定高位走向长钻孔抽采效率,揭示了采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯作用机制;在此基础上,在采空区顶板裂隙带高度范围内布置多个高位试验钻孔,进行钻孔瓦斯抽采效果考察,研究结果表明:在保证高位钻孔布置于回风巷内侧顶板裂隙带前提下,最佳布孔层位为距煤层底板60 m左右,同时在高位试验钻孔作用下,上隅角瓦斯体积分数最大值由1.1%降低至0.6%,说明根据回风巷内侧采空区顶板裂隙带高度范围,布置高位走向长钻孔能显著降低上隅角瓦斯浓度。     

采空区顶板高位定向钻孔差异化布置与抽采效果分析

为解决高瓦斯矿井采空区上隅角瓦斯超限问题,基于回采工作面回采过程中顶板破坏规律,结合顶板高位定向钻孔抽采采空区和上隅角瓦斯治理技术原理,提出采空区顶板高位定向钻孔差异化布置。通过数值模拟寺河矿E5302工作面顶板破坏规律,得到距回风侧煤壁90 m范围内不同位置张拉破坏高度关系式,为高位定向钻孔在回采面回风侧横向一定范围内差异化精准布置提供参考依据,确定采空区顶板高位定向钻孔布置层位为距顶板垂直距离30~45 m;现场试验期间,差异化布置顶板高位定向钻孔抽采瓦斯浓度高、流量稳定,整体抽采效果较好,有效抽采瓦斯时间达50 d以上,在抽采稳定时期钻场钻孔平均纯瓦斯抽采量达15.5 m~3/min,上隅角瓦斯体积分数控制在0.44%左右,保障了矿井回采期间安全。     

祁南煤矿714工作面高位钻孔优化研究

为了有效地提高高位钻孔瓦斯抽采效果,利用相似材料模拟试验,分析了祁南煤矿714工作面顶板冒落规律,结合经验公式,综合判定了煤层上覆岩层"竖三带"的分布范围,确定了裂隙带为距71煤层顶板上方18.4～49.0m的岩层区域,最终高位钻孔法距参数取值范围选择为18.0～34.0m。     

高产高效工作面顶板走向钻孔瓦斯抽采技术

以祁南煤矿349工作面为工程背景,结合采场围岩控制理论,分析了高产高效工作面采空区上覆岩层移动及裂隙发育特征;得出工作面推进速度与顶板走向抽采钻孔在垂向上的布置高度成反比关系.349工作面顶板走向钻孔参数优化和抽放效果实践表明,当工作面推进速度为5～6 md时,顶板走向钻孔应布置在冒落带范围的岩层中,即钻孔终孔与煤层顶板垂距为10～15 m,前后钻场钻孔压茬为50 m,可以确保顶板走向钻孔较高的利用率,并得到很好的抽采效果,满足采煤工作面的安全生产要求.     

高瓦斯综采工作面定向高位钻孔瓦斯抽采技术研究

为改善成庄矿采空区高位钻孔瓦斯抽采效果,采用理论计算和数值模拟的方法研究采动裂隙演化规律,分析顶板裂隙发育范围,通过在裂隙带范围布置不同层位的高位钻孔模拟研究了其瓦斯抽采效果和瓦斯治理效果,得出了高位钻孔最佳布置层位。结果表明:顶板岩层垮落、裂隙发育贯通整体呈拱形分布,裂隙带范围为21.90～62.54 m;将高位钻孔布置在距煤层顶板45 m的位置,既可以抽采到高浓度瓦斯,又能对工作面上隅角瓦斯起到良好的治理作用;现场施工定向高位钻孔后,瓦斯抽采浓度、纯量可以在较长的一段推进度内保持较高水平,工作面回采期间,上隅角最大瓦斯体积分数为0.69%,保证了安全生产。     

采煤工作面高位钻孔抽采采空区瓦斯技术研究

为解决鹿台山煤矿2^#煤层回采工作面上隅角瓦斯浓度频繁超限的问题,以2205工作面为例对高位钻孔抽采技术进行优化。通过UDEC软件模拟研究表明,采空区导气裂隙带发育高度为80 m,“O”形圈宽度范围为距采空区边缘10～46 m,确定最佳布置层位为距煤层顶板50 m,设计高位钻孔的布置参数。工作面回采期间,高位钻孔平均抽放量31 246.5 m³,上隅角瓦斯浓度稳定在0.14%～0.47%,抽采效果良好,保障了工作面的安全高效生产。     

近距离高瓦斯煤层群采动裂隙带瓦斯抽采技术

为了解决沙曲矿近距离高瓦斯煤层群开采过程中瓦斯超限这一难题,运用理论分析和数值分析相结合的方法对沙曲矿南翼4号煤开采采动裂隙演化规律进行了分析,确定了高位裂隙钻孔组的合理布置位置。结果表明:采空区垮落带和裂隙带高度分别为8、36.5 m,贯通裂隙带距工作面顶板垂高8~23 m,非贯通裂隙带距工作面顶板垂高23~42 m,工作面上方22 m左右裂隙分布密集且覆岩整体结构相对稳定,将钻孔延深至该区域能有效提高瓦斯抽采的浓度、抽采量和稳定性。现场实践表明:利用DDR-1200型千米定向钻机,将钻孔布置在距工作面上方22 m处时,瓦斯抽采效果明显,平均瓦斯抽采体积分数90.68%,平均瓦斯抽采纯量达11.58 m3/min。     

基于采空区瓦斯运移规律的抽采钻场设计

为了对高瓦斯工作面采空区抽采钻场进行设计,使采空区及工作面上隅角瓦斯得到有效控制,通过数值模拟分析了采场覆岩结构及裂隙发育规律;根据模拟结果利用实验室试验分析了抽采钻孔在不同位置时采空区瓦斯的运移规律,得出终孔位置距煤层顶板上方30m左右,距回风巷水平距离10～20m时抽采效果最佳;且终孔高度应根据工作面覆岩结构形态有所区别,靠近回风巷的钻孔高度应控制在规则冒落带上部,靠近工作面中部的钻孔应布置在裂隙带内。     

冲击地压煤层高位钻孔抽采参数优化研究

为优化高位钻孔参数,提高冲击地压煤层采空区上隅角瓦斯治理效果,以唐口煤矿5304工作面为工程背景,运用FLUENT流体仿真软件对不同参数高位钻孔瓦斯抽采模型进行了模拟分析。结果表明:高位钻孔终孔高度6倍采高,距煤层底板距离为27 m,钻场内钻孔数量为2个时可以达到最优抽放效果。现场实践表明采用优化钻孔可以控制工作面回风瓦斯体积分数最大值为0.56%,平均值为0.39%。     

晨光煤矿煤与瓦斯突出危险性预测

煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全的重要灾害之一。煤与瓦斯突出矿井的突出危险性预测评估工作,对规范矿井生产、科学制定矿井瓦斯灾害防治措施、指导保证生产安全有着十分重要的意义。通过对煤的各项单项指标的测定(包括相对瓦斯压力、煤的破坏类型、煤的坚固性系数、煤样的瓦斯放散初速度),结合煤的初始释放瓦斯膨胀能指标对煤层的突出危险性进行综合性预测。     

张双楼煤矿煤炭氧化自燃实验与分析

为了找出张双楼煤矿预测预报煤层自燃的可靠指标,通过对该矿烟煤的升温氧化试验,全面地分析了烟煤氧化的气体成分变化规律,得出烟煤氧化存在五级氧化过程。张双楼煤矿预测预报煤炭自燃应采用以CO为主、C2H6和C2H4为辅的标准气体指标。     

矿井煤与瓦斯突出防治实践

结合义安煤业有限公司矿井具体瓦斯地质条件与12120工作面的瓦斯抽放实践,介绍了该矿煤与瓦斯突出危险性的预测办法及参数指标的预测步骤,详细分析了该矿防治煤与瓦斯突出的治理技术及应用效果,通过采取符合该矿具体实际的防突技术,提高了矿井瓦斯抽放效果,保证了矿井的安全生产。     

选煤厂煤仓瓦斯积聚规律探讨及治理

针对岳城洗煤厂煤仓瓦斯积聚、局部通风机排放瓦斯效果不理想的情况,分析了煤仓瓦斯放散规律,提出了改造方案;通过加装煤仓对流通风口和瓦斯收集器,达到加强煤仓自然通风的目的。现场验证,甲烷浓度值均低于0.5%,满足安全生产要求。     

建设煤矿68~#煤层瓦斯地质规律研究

采用瓦斯与地质相结合的方法,依据在现场系统收集大量的瓦斯与地质资料,结合大量的实测数据,研究地质构造、顶底板岩性、煤层底板标高对瓦斯赋存的影响,分析瓦斯突出危险性分区分带特征,总结得出建设煤矿的瓦斯地质规律。     

宁发一矿煤层瓦斯参数测定及瓦斯分布规律预测

煤层瓦斯参数是矿井瓦斯防治的基础数据,内蒙古宁发一矿属于技术改造矿井,以往煤层瓦斯参数测定数据极少,日常瓦斯管理工作缺乏技术依据。简述了宁发一矿煤层瓦斯参数的测定方法和过程,测定矿井主要煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数等参数,丰富了矿井瓦斯基础数据体系。评价主要煤层瓦斯可抽性,预测煤层瓦斯分布规律,为矿井瓦斯赋存规律研究和瓦斯防治提供了技术支撑。     

鹤煤公司矿井瓦斯综合治理与利用

鹤煤公司多数矿井属于瓦斯突出矿井,瓦斯治理一直是制约企业安全生产的瓶颈。为有效治理瓦斯,近年来,鹤煤公司通过矿井瓦斯综合治理相关制度建设以及先进技术的应用实施,带动了企业、技术、经济等各项管理工作再上新台阶,实现了矿区持续稳定安全发展。同时为合理利用资源、减少环境污染,鹤煤公司兴建了瓦斯发电站,利用国内开发的发电设备实现了瓦斯发电及余热利用。     

大东庄煤矿瓦斯涌出量预测

采用井下钻屑解吸法对大东庄煤矿4#煤层的瓦斯含量进行了实测,根据瓦斯含量测值和组分确定了4#煤层处于瓦斯风化带中的氮气带。依据煤层瓦斯风化带下限瓦斯涌出量指标对4#煤层相对瓦斯涌出量和绝对瓦斯涌出量进行预测,得知大东庄煤矿4#煤层属于低瓦斯矿井。     

永盛煤矿南井主采煤层煤与瓦斯突出危险性评估

选用永盛煤矿南井主采2#和9#煤层作为研究对象,根据该煤层最大瓦斯压力和煤样瓦斯基本参数测试结果,评估其突出危险性。测试结果表明:永盛煤矿南井2#和9#煤层突出危险性单项指标和综合指标均超过了《防治煤与瓦斯突出规定》规定的临界值;该井田范围内无明显直达地面的断裂构造,瓦斯难以从构造带释放;煤层埋藏较深且上覆岩层大多为透气性差的岩层,瓦斯保存条件较好。分析确定永盛煤矿南井2#、9#煤层为具有煤与瓦斯突出危险性煤层。     

山西大远煤业2号煤层瓦斯赋存及涌出规律

为搞清山西大远煤业有限公司煤层瓦斯赋存情况,采用井下钻屑解吸法对煤层瓦斯含量进行测定。通过对煤层埋深与瓦斯含量参数回归,得出二者的线性关系。使用2号煤层最大埋深处的原煤瓦斯含量作为基本参数对矿井2号煤层开采时瓦斯涌出量进行预测,并采用瓦斯地质法分析了影响2号煤层瓦斯赋存规律的地质因素,为该矿矿井通风和瓦斯治理提供依据。