岳城矿上分层工作面采空区瓦斯治理技术研究

针对岳城煤矿3号煤层瓦斯含量大、回采过程中造成大量瓦斯涌向采空区、进而容易引起上隅角瓦斯体积分数超限问题,采用横川千米走向高位钻孔与倾向高位钻孔相结合的瓦斯治理方法对上分层采空区进行瓦斯抽采,并在1310(上)工作面进行采空区瓦斯抽采试验。试验结果表明:当回采至120 m时,横川千米走向高位钻孔与倾向高位钻孔的瓦斯抽采体积分数达到30%,抽采纯量6.5 m3/min,上隅角处的瓦斯体积分数降至0.3%以下,并随着工作面的继续推进抽采的体积分数及抽采的纯量呈上升态势。这为集团其它高瓦斯及突出矿井上分层工作面采空区瓦斯治理积累了宝贵的经验。     

大直径钻孔瓦斯抽采技术在高瓦斯矿井中的应用

针对新村煤矿开采的3号煤层综采工作面采空区内瓦斯集中涌出量大、上隅角瓦斯高、治理难度大等问题,对3号煤层瓦斯分布规律及抽采可行性进行研究分析,提出大直径钻孔瓦斯抽采技术治理工作面上隅角采空区瓦斯,并制定大直径抽采钻孔施工方案。现场应用效果表明:大直径钻孔抽采瓦斯浓度达到2%以上,工作面回采期间上隅角瓦斯浓度控制在0.15%～0.65%,回风瓦斯控制在0.1%～0.75%,回采期间未发生过瓦斯超限事故。     

大直径钻孔“以孔代巷”上隅角瓦斯治理参数优化及应用

为解决回采工作面上隅角瓦斯超限问题,提出大直径钻孔"以孔代巷"上隅角瓦斯抽采技术,应用数值模拟方法,对大直径钻孔参数进行了优化,确定了最优孔径、孔距和终孔位置。大直径钻孔"以孔代巷"上隅角瓦斯抽采技术在西曲矿18401工作面现场应用效果表明:大直径钻孔间距为5 m、孔径为350mm及钻孔终孔位置至顶板距离为0.3m时,上隅角瓦斯浓度降至最低,抽采效果最佳;与施工高抽巷抽采进行瓦斯抽采相比,大直径钻孔"以孔代巷"上隅角瓦斯抽采技术施工难度低速度快,成本降低85.79%;工作面回采过程中,上隅角瓦斯浓度均保持在0.2%以下,有效解决了采煤工作面上隅角瓦斯易于集聚的难题,保障了工作面的安全生产。     

高位大直径定向钻孔治理上隅角瓦斯技术实践

针对王庄煤矿综放工作面瓦斯涌出量大、上隅角瓦斯积聚的情况,提出采用高位大直径定向钻孔技术治理采空区和上隅角瓦斯超限问题。通过研究采空裂隙随工作面推进的演化过程,分析顶板裂隙发育高度,确定大直径高位定向长钻孔最佳布孔层位及钻孔结构,并进行工程实践。结果表明,在高瓦斯工作面通过布设大直径高位定向长钻孔,初始时钻孔瓦斯浓度相对较高,但随工作面的不断推进,钻孔抽采瓦斯浓度开始下降,且大直径高位定向长钻孔抽采上隅角瓦斯持续时间长,抽采瓦斯纯量稳定,钻孔抽采期间平均纯量为4.3 m3/min,钻孔平均抽采浓度为11.1%,有效解决了上隅角瓦斯超限问题,保障工作面的安全回采。     

青龙矿11615工作面高位定向长钻孔瓦斯抽采分析

为解决青龙煤矿11615回采工作面上隅角瓦斯浓度超限难题,结合该工作面实际瓦斯赋存情况,采用高位定向长钻孔瓦斯抽采技术方法开展瓦斯抽采。对比了瓦斯抽采效果与钻孔距回风巷距离远近的关系,研究了瓦斯抽采效果与回采里程的关系,总结了高位定向长钻孔的瓦斯抽采规律。研究结果表明：回采过程中,通过高位定向长钻孔抽采采空区上覆岩层瓦斯,回采工作面上隅角瓦斯浓度降低到0.25～0.35%,解决了该采空区上隅角瓦斯浓度超限问题;钻孔距回风巷距离为40 m时,抽采瓦斯浓度基本稳定在18.5%左右,抽采效果最佳;随着回采里程的增加,钻孔抽采效果呈上升趋势,但在抽采末期有所下降;说明高位定向长钻孔对降低采空区及回采工作面上隅角瓦斯发挥了一定作用,提高了回采过程中瓦斯治理效率。     

大直径多分支长距离高位钻孔抽采技术研究

为了解决综放工作面采空区瓦斯大量涌出造成上隅角瓦斯超限的问题,通过采用大直径多分支长距离高位钻孔顶板裂隙瓦斯抽采技术,实现了精准定位钻孔层位,高效抽采瓦斯,消除上隅角瓦斯超限,减少了钻场巷道和钻孔工程量,节省巷道、钻孔施工时间,有效缓解了生产接替紧张局面,确保了回采期间上隅角瓦斯浓度符合要求,实现了矿井生产安全高效的目的。     

采动裂隙带高位定向长钻孔瓦斯抽采技术

为解决高瓦斯综采工作面采空区瓦斯涌出量大而导致的上隅角瓦斯超限问题,提出采用高位定向长钻孔瓦斯抽采技术对采空区瓦斯进行治理。数值模拟计算了工作面开采时上覆岩层裂隙带发育高度,设计了合理的定向长钻孔抽采参数。现场应用结果表明：采用高位定向长钻孔瓦斯抽采技术,瓦斯抽采浓度高、流量稳定、有效抽采时间长,回采期间尚未发生上隅角瓦斯超限,瓦斯抽采效果显著,保证了矿井安全高效生产。     

王坡煤矿3310综放面瓦斯综合治理技术

为保证王坡煤矿3310综放面回采时期安全开采,防止瓦斯超限,结合工作面瓦斯赋存概况,采用“卸压带抽采+上隅角插管+横川埋管抽采”的模式治理瓦斯,对瓦斯综合治理进行方案设计。结果表明,综合治理瓦斯后,工作面回采期间相对涌出量22.36 m3/t,上隅角没有出现瓦斯超限,治理模式满足矿井安全生产要求,提高了安全开采的可靠性。     

青龙煤矿11615工作面高位定向长钻孔瓦斯抽采分析

为解决青龙煤矿11615回采工作面上隅角瓦斯浓度超限难题,结合该工作面实际瓦斯赋存情况,采用高位定向长钻孔瓦斯抽采技术方法开展瓦斯抽采。对比了瓦斯抽采效果与钻孔距回风巷距离远近的关系,研究了瓦斯抽采效果与回采里程的关系,总结了高位定向长钻孔的瓦斯抽采规律。研究结果表明:回采过程中,通过高位定向长钻孔抽采采空区上覆岩层瓦斯,回采工作面上隅角瓦斯浓度降低到0.25%～0.35%,解决了该采空区上隅角瓦斯浓度超限问题;钻孔距回风巷距离为40m时,抽采瓦斯浓度基本稳定在18.5%左右,抽采效果最佳;随着回采里程的增加,钻孔抽采效果呈上升趋势,但在抽采末期有所下降。说明高位定向长钻孔对降低采空区及回采工作面上隅角瓦斯发挥了一定作用,提高了回采过程中瓦斯治理效率。     

工作面煤层瓦斯立体抽采时空效应分析

针对低透气性煤层瓦斯难以抽采的问题,以新集二矿220112工作面回采区域煤层为背景,采用倾向顺层钻孔、底板穿层钻孔、顶板定向钻孔及上隅角埋管抽采相结合的立体瓦斯抽采系统抽采瓦斯。瓦斯抽采数据表明,回采煤层瓦斯抽采具有一定的时间效应和空间效应,抽采瓦斯的混合量和瓦斯浓度随着抽采时间和推进距离的增加呈现减小趋势,并趋于稳定;上隅角埋管和高抽巷抽采瓦斯浓度和混合量与顶板周期来压具有较好的一致性,上隅角埋管抽采瓦斯受周期来压影响较大,在周期来压前,应加强上隅角瓦斯抽采,防止周期来压时上隅角瓦斯超限。抽采效果表明,工作面回采区域瓦斯预抽率为31.9%,实测最大残余瓦斯含量为3.5 m³/t,最大残余瓦斯压力0.25 MPa,回采期间钻屑瓦斯解吸指标最大值为90 Pa,钻屑量最大值为2.6 kg/m,取得了较好的抽采效果,实现了回采工作面的安全开采。     

特厚煤层综放工作面瓦斯抽采技术研究

为解决蒋家河煤矿采空区瓦斯涌出量大、上隅角瓦斯超限和回风平巷风排瓦斯量大等问题,提出了本煤层预抽、专用瓦斯抽放巷抽采和上隅角埋管抽采瓦斯相结合的方法对该矿ZF202综放工作面进行瓦斯治理,进行了现场实测和瓦斯抽采效果分析。结果表明,本煤层预抽后,瓦斯含量由7.92 m^3/t下降为4.21 m^3/t,瓦斯压力由0.72 MPa下降为0.38 MPa;上隅角瓦斯浓度由0.78%下降至0.4%左右。通过对比,专用瓦斯抽放巷的抽采纯量是高位钻孔的2.5倍,抽采效果好于高位钻孔,使工作面和上隅角瓦斯浓度保持较低水平,有效地解决了特厚煤层综放工作面瓦斯超限问题,为安全生产提供了重要保障。     

高位定向长钻孔抽采技术在上隅角瓦斯治理中的应用

根据象山矿井5#煤层煤系地层赋存条件,分析了采空区瓦斯富集区层位,设计施工5个顶板高位定向长钻孔进行采空区瓦斯抽采治理。现场抽采结果表明:顶板高位定向长钻孔布置层位高度20~22m,水平内错距离0~45m较为合理;通过进行5#煤层顶板定向长钻孔抽采技术应用,工作面日产量大幅提升,而工作面上隅角瓦斯浓度由此前长期维持在0.7%降至0.4%左右,有效遏制了上隅角瓦斯超限事故,实现了取消高位裂隙钻孔和采空区埋管抽采的目标。     

大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术研究

针对高瓦斯厚煤层高强度开采条件下“三进两回”型通风系统回风隅角瓦斯治理的难题,通过对矿井回采工作面通风方式进行优化,使工作面形成偏“Y”型的通风方式,并与大直径水平钻孔施工工艺相结合,提出了大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术,应用于保德煤矿综采放顶煤回采工作面的采空区瓦斯抽采。结果表明:偏“Y”型通风方式可减少工作面巷道掘进工程量,缩短准备周期,为瓦斯抽采创造了良好的时空条件;大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术的应用效果明显,可连续、高效实施采空区的密闭抽采,有效控制采空区瓦斯涌出强度;大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术能够实现对抽采负压的有效控制,有利于进一步提高采空区瓦斯抽采效果,并且其抽采支管可回收,可降低矿井瓦斯治理的成本。     

突出煤层采面高位拦截预抽技术优化研究

针对突出煤层采煤工作面回采过程中上隅角及回风瓦斯超限等问题,提出施工高位拦截钻孔预抽卸压瓦斯的思路。通过高位拦截预抽机理分析、数值模拟、工程实践验证等手段,改进优化了高位拦截钻孔施工参数,包括钻场布置、钻孔长度、终孔位置等。首先通过高位拦截预抽机理“O”形圈理论分析及数值模拟研究,分析煤层开挖后围岩应力分布情况和围岩塑性区发育情况,确定“O”形圈范围及高位拦截位置。最后对其高位拦截效果进行工程实践验证,实践表明,优化高位拦截钻孔参数后,可以大幅减少钻孔工程量、延长钻孔有效抽采周期,单孔瓦斯浓度最高达到90%,有效解决了工作面回采期间瓦斯超限的问题,对突出煤层工作面的瓦斯治理具有重要的指导意义,高位拦截钻孔布置在煤层或软弱岩层中具有推广意义。     

近距离煤层群高位定向长钻孔瓦斯抽采实践

为有效解决青龙煤矿21602工作面采煤期间上隅角瓦斯浓度超限问题,利用定向钻进技术的轨迹可控、覆盖区域广等优势,在21602工作面布置高位定向长钻孔抽采采动卸压瓦斯。介绍了高位定向长钻孔瓦斯抽采技术原理,分析了钻孔布置层位及设计方案,通过现场实践确定了21602工作面高位定向长钻孔优先布置在顶板距离煤层16～28 m区域。实践表明,21602工作面采煤期间上隅角瓦斯浓度由抽采前的最高值0.72%降低到抽采期间的0.20%～0.40%,单孔抽采瓦斯纯流量达1.58 m³/min,有效保证了工作面的高效安全回采,可为近距离煤层群上隅角瓦斯治理提供经验。     

基于超大直径钻孔的瓦斯治理技术研究

针对天地王坡煤矿井田地质情况及瓦斯抽采钻孔易塌孔、施工难度大、成本高等技术难题,进行了煤层超大直径钻孔技术装备及瓦斯治理工艺研究。提出了"以孔代川"的瓦斯治理工艺新方法,研制出基于螺旋钻杆与外护管同步钻进技术的超大直径钻孔装置,有效解决了工作面瓦斯超限问题。     

1304工作面瓦斯抽采问题分析及技术优化措施

从抽放钻孔长度、钻孔成孔率、封孔质量以及抽采率等方面,分析了1304 T作面瓦斯抽采存在的主要问题,对原抽采工艺进行优化,采用了“风尘分离+泡沫抑尘”联合钻孔施工工艺,“本煤层交叉斜角钻孔+裂隙带高位钻孔”联合瓦斯抽采施工工艺以及PD新材料封孔工艺。优化后工作面及回风隅角瓦斯浓度控制在0.5%以下。     

大直径定向钻孔高效成孔钻进技术应用

为了提高寺河煤矿工作面上隅角和回风瓦斯的治理效果,根据工作面顶板覆岩地质特征及开采条件,在煤层上覆顶板岩层内施工顶板高位大直径定向钻孔,依据经验公式确定了顶板大直径高位定向钻孔布置层位。针对顶板硬岩大直径定向钻孔施工过程中先导定向钻孔钻进及分级扩孔效率低的问题,将冲击螺杆马达、扭力冲击器与双级双速扩孔钻具分别应用于定向先导孔与扩孔施工,以提高顶板高位大直径定向钻孔整体施工效率。应用效果表明：冲击螺杆马达成孔技术与扭力冲击旋转扩孔技术提速效果显著,最高钻进速率分别为13.6m/h和11.1m/h,最终形成的200mm大直径高位定向长钻孔保证了钻孔轨迹在煤层顶板裂隙带内有效延伸,实现了对采动卸压瓦斯的持续稳定抽采,取得了良好的瓦斯抽采和治理效果,平均单孔瓦斯抽采量达到3.36m/min,单孔瓦斯瞬时最大抽采量可达26.0m/min。     

五虎山煤矿010910工作面下隅角瓦斯治理

针对五虎山煤矿010910工作面下行通风条件下,现有瓦斯治理技术对采空区瓦斯治理不彻底,造成工作面下隅角瓦斯频繁超限的问题,在分析了工作面瓦斯涌出来源及下隅角超限原因的基础上,选取大直径钻孔抽采、高位钻孔抽采等瓦斯治理技术,解决了工作面下隅角瓦斯超限问题,确保了该工作面的安全高效回采。     

薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术应用实践

针对薄煤层快速回采工作面瓦斯涌出量大,工作面上隅角、回风流等多处局部瓦斯超限现象,采用分源瓦斯分析方法,确定工作面瓦斯来源及含量,并采用本煤层预抽、高位顶板裂隙抽放、采空区插管埋管抽放等综合抽放瓦斯措施,对工作面瓦斯进行综合治理。试验结果表明:综合抽放瓦斯措施分别解决了快速回采期间落煤及采动引起的工作面瓦斯涌出量大、上邻近层卸压瓦斯向采空区大量涌入、下邻层卸压瓦斯向采空区涌入、U型通风工作面上隅角瓦斯聚集和超限问题。薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术能够有效治理矿井瓦斯,不仅实现了薄煤层工作面安全高效开采,同时为类似矿井瓦斯治理提供了借鉴。