煤巷掘进过程中煤与瓦斯突出危险性研究

 通过分析含瓦斯煤体的力学性质及其破坏类型,说明了突出的发生是由于含瓦斯煤的Ⅱ类破坏和瓦斯高速渗流耦合作用的结果,为掘进工作面前方煤体的应力分布特点及防止突出的发生提供了理论依据。分析了煤巷掘进过程中卸压区宽度与突出危险性的关系,推导出煤巷巷帮在支护条件下的卸压区安全宽度公式,并针对某矿区的实际情况进行了验证。所得结论对预测预报掘进工作面突出、合理确定巷道支护形式具有重要的意义。     

松软煤层煤巷掘进卸压槽防突技术

煤与瓦斯突出事故是煤矿灾害中的主要事故之一,煤与瓦斯突出往往发生在煤巷掘进工作面或石门揭煤掘进工作面.特别在瓦斯含量高且松软的煤层,掘进工作面的防突工作更为艰巨.论述了通过对掘进工作面施工卸压钻孔,利用其对煤体的卸压作用产生的裂隙,进而进行瓦斯抽放和煤层注水的卸压槽技术.通过对各种预测指标的考察,证明了在松软煤层煤巷掘进工作面利用卸压槽技术能起到很好的消突作用.     

厚煤层浅孔低压注水防突技术

应力增高区是煤与瓦斯突出事故的多发区,采取有效防突措施消除突出危险,对煤巷安全掘进很有必要。浅孔低压注水使煤的含水量增加,使煤的力学性质发生变化,塑性增强,减少了煤体内部的应力集中,降低了瓦斯放散的速度,从而使煤层透气性增大、瓦斯充分释放、煤体瓦斯潜能降低,达到消突的作用。鹤壁中泰煤业公司在掘进工作面采取了浅孔低压注水防突措施,研究总结了浅孔低压注水消突技术参数和施工工艺,消除了掘进工作面突出危险,提高了掘进进尺。     

煤巷掘进面应力场演化特征及突出危险性评价模型

针对掘进工作面煤与瓦斯突出灾害多发的现状,分析突出矿区原岩地应力场特征,利用FLAC3D计算分析多种条件下煤巷掘进面的采动应力和破坏区分布特征,建立煤巷掘进面突出危险性评价模型,研究煤巷掘进面突出危险性的主控因素及影响机制。结果表明:我国突出矿区浅部最大水平应力较高,深部逐渐过渡为准静水压力场;煤巷掘进面前方存在明显的采动应力分区和渗透性分区现象,最大主应力方向控制着卸压区和塑性变形区的发育特征,三向应力不均时掘进面突出危险性加大;在卸压区和塑性变形区内,煤体内垂直于巷道轴向的应力与距迎头煤壁水平距离近似呈线性关系;掘进面过软硬煤变化带时,前方煤体采动应力出现明显异常,当煤巷由硬煤区进入软煤区时极易发生煤与瓦斯突出灾害;掘进面巷道断面尺寸、沿巷道轴向的水平应力及瓦斯压力梯度越大,卸压区越短,煤体强度越低,则煤巷掘进面突出危险性越高;垂直于巷道轴向的应力通过控制煤体剪应力大小、煤的破坏程度和强度、煤体渗透率和瓦斯压力梯度等影响着掘进面突出危险性大小。     

煤与瓦斯突出煤层巷道掘进工作面综合防突技术

本文阐述了掘进工作面瓦斯预抽、超前卸压孔、高压注水、震动放炮相结合的综合防突技术,并结合在新景矿芦南二区3#煤层煤巷掘进中的效果检验,阐述应用综合防突技术措施在煤与瓦斯突出煤层巷道掘进中的作用,对煤与瓦斯突出煤层巷道快速掘进具有指导意义。     

小煤矿急倾斜突出煤层开采方法探析

为防止煤与瓦斯突出,利用急倾斜突出煤层上分层或阶段开采后对下部一定范围内煤体的卸压保护,将石门揭煤、煤巷掘进和回采工作面均布置在这一范围内,达到预防煤与瓦斯突出的目的,实现煤矿安全生产。     

单一煤层底板巷穿层钻孔预抽煤巷瓦斯条带区域防突技术

为了降低单一突出煤层煤巷掘进突出危险性,研究了运用煤层底板抽放巷穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯为主的区域消突措施,使煤层卸压,瓦斯含量与压力降低,改变煤体应力分布,消除突出危险性。在区域措施效果检验超标的局部地点辅助采用水力冲孔增透措施增加煤层透气性,提高穿层钻孔瓦斯抽放率,实现突出煤层向非突出煤层转化,保证煤巷安全掘进。     

底板巷穿层钻孔水力冲孔防突技术

针对新安矿14211运输巷掘进过程中面临的煤与瓦斯突出问题,为了研究和确定适合新安煤田三软煤层赋存特点的水力冲孔工艺和消突评价体系,使其快速消除工作面突出危险性,提高煤巷掘进速度,采用底板巷穿层钻孔水力冲孔防突措施,按照考察出的冲孔影响半径均匀布置钻孔,排出部分煤体和瓦斯,使煤体卸压增透.试验结果表明,底板巷穿层水力冲...     

低透气性高突煤层深孔控制爆破的应用

在低透气性高突出煤层煤巷掘进过程中掘进速度缓慢，并且煤与瓦斯突出的危险性随时都可能发生。为了解决这一矛盾，提出了一种新的局部防突措施－深孔控制爆破。文章全面介绍了深孔控制爆破的机理及其施工工艺。现场试验效果证明，深孔控制爆破技术使工作面前方一定范围内煤体裂隙增大，煤体瓦斯得到有效释放，且使煤体应力分布均匀，从而降低了煤与瓦斯突出的危险，大大地提高了煤巷掘进速度。     

突出矿井采空区侧向瓦斯卸压带分布特征

为掌握采空区侧向瓦斯卸压带的分布特征,提出了基于侧向支承压力的煤层瓦斯卸压带边界判定方法,并采用数值模拟手段,对采空区侧向支承压力的演化规律进行了模拟研究。结果表明:采空区侧向瓦斯卸压带宽度随煤层采高、工作面斜长的的增加而增大,但受煤层采高影响最为明显;缓倾斜煤层采空区侧向瓦斯卸压带宽度不能完全覆盖沿空掘巷实体煤侧15 m范围煤体,仍需对巷道实体煤侧15 m范围煤体执行区域综合防突措施。     

低透气性突出煤层煤巷“三带”的研究与应用

针对车集煤矿2309工作面煤层瓦斯含量较高、煤层透气性较差等问题,采用Origin数值分析,对2309工作面切眼两侧顺层钻孔内瓦斯浓度变化规律及2309工作面切眼两侧卸压带宽度进行了研究。研究得出:2309工作面切眼卸压带内宽度自巷道左帮开始为0~12.7 m,应力集中带位于12.2~16.7 m,原始应力区为大于16.7 m。因此,2309工作面向前掘进时进尺不大于12.7 m,且对本煤层施工的顺层钻孔封孔长度不小于12.7 m,才能够有效保证钻孔的抽采效果;同时根据钻孔瓦斯浓度衰减规律,要求顺层钻孔在封孔结束后30 d内必须保证抽采负压,确保钻孔的抽采效果。研究为矿井的瓦斯抽采和巷道掘进速度提供技术支撑,有效保证了突出煤层瓦斯防治的治理水平。     

采空区边缘下方回撤通道护巷煤柱合理宽度研究

为了研究浅埋近距离煤层中下煤层回撤通道护巷煤柱合理留设宽度,采用理论分析、相似模拟和数值模拟的研究方法,研究了下煤层回撤通道护巷煤柱覆岩结构特征,确定了采空区边缘下方回撤通道护巷煤柱合理留设宽度。研究表明:在上煤层开采完毕后,由于上煤层停采线煤柱的原因,下煤层回撤通道因布置位置不同将造成护巷煤柱的覆岩结构存在较大差异,从而导致煤柱所承载的荷载出现不同;在煤柱宽度留设时,从采空区压实区到卸压区应逐渐减小,从卸压区到上煤层实体煤下应逐渐增大,采空区压实区煤柱宽度应小于实体煤区。通过建立工况条件下采空区边缘下方回撤通道数值模拟模型,确定了护巷煤柱合理留设宽度为18 m。     

三软煤巷掘进工作面应力集中数值模拟分析

针对三软煤层特殊地质条件下煤巷掘进工作面前方应力分布规律不清的问题,利用COMSOL软件对三软煤层煤巷掘进工作面建模,选取相似参数,研究巷道周围应力集中宽度。分别开挖5,10,15 m的距离,观察应力云图和应力变化曲线,同时分析工作面前方煤体Y方向应力图及沿路径Y方向应力变化曲线,得出掘进工作面前方卸压区范围为0~2 m,应力集中范围为2~20 m,峰值距工作面4~6 m;巷道两侧卸压区范围为0~2 m,应力集中范围为2~16 m,峰值距工作面4~5 m的结论。通过煤巷掘进工作面应力集中范围数值模拟分析得出的结论,能够为巷道两帮顺层钻孔封孔长度及锚杆支护的深度提供理论依据。     

煤层地质异常区域掘进防突技术

针对瓦斯地质异常区域煤层特点,分析了异常区域执行防突措施存在的问题;研究了地质构造异常区域防治煤与瓦斯突出的技术原理、方法;确定了预测突出危险性指标;应用地质前探、超前排放、浅孔抽放瓦斯和卸压综合防突方法,现场实践表明,在突出危险性较大的煤层地质异常区域进行卸压、排放瓦斯,使原始高地应力场发生改变,并使高地应力场沿巷道掘进方向向前方煤体和巷道两帮深部转移,提高了煤层透气性,减少了突出势能,能够有效防治煤与瓦斯突出。     

基于高压水力割缝工艺的煤巷快速消突技术

突出煤层的煤巷掘进是突出矿井瓦斯灾害治理的重点之一。降低突出煤层的瓦斯压力、含量,转移其承载的地应力是解决问题的关键。通过水力割缝工艺,从地应力角度入手,在煤体中利用水力割缝形成空间,人为再造裂隙和微裂隙,使突出煤层的瓦斯得到释放,地应力得到转移。现场试验表明,水力割缝后煤巷钻孔瓦斯涌出初速度q值得到降低,瓦斯钻屑量S值明显降低,巷道月平均进尺由80～90 m提高到90～110 m,同时由于水力割缝钻孔有效影响半径的增大,减少32.6%的钻孔施工量。     

近距离煤层群下保护层开采卸压保护效果研究

为了防治石屏一矿近距离煤层群开采过程中存在的煤与瓦斯突出风险,运用FLAC3D数值模拟软件分析了11025下保护层开采对上覆C19主采煤层卸压保护效果。研究结果表明:平均厚度1.3 m的下保护层开采后,距离20.9 m的上覆煤层应力释放呈现很强的分区分带性,采场中部一定范围内的应力明显降低,靠近采场边缘应力增大,中心最大位移量约为440 mm。基于法向应力和膨胀变形率指标确定煤层倾向方向卸压角运输巷侧为δ1=60.4°,风巷侧为δ2=67.9°,走向方向两端卸压角δ3=δ4=58.7°。下保护层开采后,卸压范围内C19主采煤层透气性系数提高7倍,最高瓦斯抽采速率1.13 m3/min,瓦斯压力降为0,起到了良好的卸压保护效果。     

地应力主导型突出危险煤巷水力扩孔卸压防突技术研究

为了防治桑树坪煤矿松软3#煤层地应力主导型突出灾害,提出了采用水力扩孔卸压增透技术进行煤巷条带区域防突的防治措施。采用理论分析、FLAC3D数值模拟软件获得了扩孔后煤体破坏形态、塑性区范围及应力分布规律,据此确定水力扩孔合理布孔参数。并提出以残余瓦斯含量、扩出煤屑率作为防突效果的双重评价指标,从而提出穿层钻孔水力扩孔卸压防突技术,并进行了现场应用。应用表明:扩孔后煤层卸压增透及防突效果显著,瓦斯流量衰减系数降低65%~74%,自然瓦斯涌出量提高2~3倍。残余瓦斯含量的临界值为8m3/t,煤层正常、异常区域扩出煤屑率的临界值分别为3%、5%,可实现煤巷安全高效掘进。     

低透气性煤层回采工作面消突技术实践

为了解决低透气性煤层回采工作面采取顺层钻孔抽采后,在预计的抽采时间内未消突且在运输巷补打钻孔后抽采效果依然未达标的问题,提出了在工作面布置瓦斯治理巷,施工顺层倾斜钻孔,与原抽采钻孔形成交叉。通过在602回采工作面进行试验,发现采取瓦斯治理巷,并布置倾斜抽采钻孔技术措施后,回采工作面突出危险性预测超标率为0,割煤期间回风流瓦斯浓度由1.0%降至0.4%,实现了安全回采。证明布置瓦斯治理巷,并施工倾斜抽采钻孔的技术措施,可以有效使煤体卸压,倾斜钻孔可以有效抽采回采期间卸压瓦斯,解决回采期间回风流瓦斯超限的问题。