西沟煤业3号煤层瓦斯压力测定及煤与瓦斯突出危险性分析

为对西沟煤业现开采区域3号煤层煤与瓦斯突出危险性进行评价,采用在待测区域布置测压钻孔的方式对待测区域煤层瓦斯压力进行测定,同时为验证煤层瓦斯压力的测定结果,采用数据拟合分析验证,并通过测定区域煤层瓦斯含量,对测定区域煤与瓦斯突出危险性进行综合判定。结果表明:测定区域3号煤层的最大瓦斯压力和煤层瓦斯含量分别为0.15 MPa和4.98 m~3/t,无煤与瓦斯突出危险。     

主动式煤层瓦斯压力测定技术改进

为了准确测定煤层真实的瓦斯压力,对主动式煤层瓦斯压力测定技术进行了改进,由过去测压钻孔一次成孔改为注浆后二次成孔。现场应用表明,测压钻孔二次成孔技术提高了测压结果的准确性和可靠性,缩短了测定时间,为煤层瓦斯压力的快速准确测定提供了良好的技术支持。     

仿岩孔条件下顺层钻孔瓦斯压力测定技术研究

在利用煤孔测定本煤层瓦斯压力的过程中,为从根本上封堵煤层钻孔周围的裂隙,解决煤层钻孔易变形、塌孔的问题,提出了仿岩孔瓦斯压力测定方法。钻孔失稳破坏的力学分析表明,钻孔破碎带半径与围岩的岩性有关,提高围岩内摩擦角和内聚力是增大围岩强度的有效途径。通过分析煤层固化成孔的机理和数值模拟发现,高压注浆加固煤体可以增大孔壁围岩强度。现场对比试验表明:仿岩孔测压技术与岩孔测压差值为0.02 MPa,相对误差仅为3.85%,仿岩孔测压技术具有较好的可行性。     

定向长钻孔瓦斯压力直接测定装置研究与应用

准确测定煤层瓦斯压力,是煤矿制订防治瓦斯措施的依据。对于瓦斯含量整体偏小、局部富集的煤层,采取在煤层底板施工巷道布置穿层钻孔测压的方法,巷道施工费用高、时间长。针对该问题,研制了长钻孔定点密封测压装置,提出了利用定向钻机在煤层施工定向多分支长钻孔,在分支孔内安装密封测压装置进行定点测压的方法,并在陈四楼煤矿开展现场工程试验,测定300 m定向多分支钻孔不同位置的瓦斯压力。结果表明,研制的测压装置结构合理、自动化程度高、性能可靠,利用本装置测定的瓦斯压力与底板巷道同一位置穿层钻孔的测定值相吻合,更接近煤层瓦斯压力实际值,为区域预测煤与瓦斯突出危险性提供了科学、准确的基础资料。     

“煤-岩-煤”弧形钻孔测压技术研究

针对矿井单一煤层难以实施岩石段封孔测压问题,提出利用定向钻机施工"煤-岩-煤"弧形钻孔,将测压钻孔分成3段,对第1段煤孔段和第2段部分岩孔段进行水泥浆封孔,封孔长度不少于50 m,将第2段部分岩孔段和第3段煤孔段作为测压室,形成了煤岩混合段的封孔,保障了测压气室的气密性,从而合理地避开了煤层的泄压范围。在晋煤集团成庄矿现场试验表明,利用"煤-岩-煤"弧形钻孔所测得的瓦斯压力与煤层顺层钻孔相比,压力值可提高20%左右,所测瓦斯压力值与实际瓦斯压力值更接近。     

测压钻孔瓦斯涌出的规律

煤层瓦斯压力的测定是有效防治矿井灾害事故发生的重要基础性工作,但压力的测定受煤层埋藏地质条件的复杂性和瓦斯压力测定技术的局限性,煤的变质程度、破坏类型、透气性、瓦斯压力等的差异各个钻孔周围的瓦斯流场不尽相同,使其准确、真实的测定煤层瓦斯压力较为困难.为了能弄清钻孔瓦斯涌出机理,通过分析煤层瓦斯流动理论,建立了测压孔周围煤体内瓦斯流动的均质径向稳定流动模型,找出了测压孔周围三维空间内瓦斯流动规律以及压力分布规律.结果证明,测压孔内瓦斯压力分布曲线为双曲线形.     

顺层钻孔抽采半径优化与研究

针对经坊煤业煤层瓦斯赋存情况,为统筹考虑打钻成本,避免不必要的浪费,在保证工作面瓦斯抽采达标的情况下,用相对压力指标的测定方法测定了顺层瓦斯钻孔抽放半径。通过在煤层打一排测压孔并安设压力表,来记录原始压力,再进行抽放。观察各测压孔瓦斯变化情况,压力下降到稳定压力10%以上的钻孔为抽放影响范围内钻孔,将距抽放钻孔最远的一个抽放影响范围内钻孔到抽放钻孔的距离视为影响抽采半径。通过试验,经坊煤业3~#煤层?113 mm钻孔,抽放时间为180d时,有效抽采半径为2.0m,钻孔间距由3m变为4m。     

钻孔初始瓦斯流量规律研究

为获得钻孔初始瓦斯流量解吸规律,理论分析发现,钻孔初始瓦斯流量与钻孔半径、钻进深度、钻进时间、地应力、煤体强度和瓦斯压力有关。运用自行研制的钻孔初始瓦斯流量实验室测定装置,采集5组有代表的煤样,固定其他5个变量,在不同瓦斯压力下进行50次测定试验(其中48组数据有效)。研究表明:单位长度钻孔中涌出的钻孔初始瓦斯流量之和,即钻孔初始瓦斯涌出量与瓦斯压力近似成正比关系,瓦斯压力越高,钻孔初始瓦斯涌出量越大。对同一煤样,在气体压力相同条件下,充入CO_2时打钻测得的钻孔初始瓦斯涌出量远比充入N2时大的多。钻孔初始瓦斯涌出量的变化能较好的体现煤层突出危险性的变化。     

复杂含水地层精准测压技术

针对煤岩层含水、渗水等地质条件下真实瓦斯压力测定困难的现状,分析测压钻孔出水位置及出水量,对传统测压钻孔施工工艺进行优化,经过现场多次测试,逐步形成了具有杨柳煤矿特色的复杂地质条件下“五步走”精准测压法,实现了煤层原始瓦斯压力精准测定。     

新型煤层瓦斯压力测定封孔技术

煤层原始瓦斯压力的准确测定关系着矿井的安全生产,而测压钻孔的封孔技术是影响煤层原始瓦斯压力测定的重要因素。通过分析现有煤层瓦斯压力测定封孔技术的主要优缺点和适用条件,设计出一种新型煤层瓦斯压力测定封孔装置,包括封孔装置结构,封孔材料和封孔原理,确定了封孔装置的带压封孔工艺。现场工业性试验表明,与水泥砂浆封孔对比,设计的封孔装置封孔测压密封性好,测压成功率高,应用范围广。     

全自动煤层瓦斯压力记录仪应用分析

煤层瓦斯压力是研究煤层瓦斯流动和涌出的基本参数,也是煤与瓦斯突出的动力之一。介绍了义煤集团新义矿现场使用全自动瓦斯压力记录仪的情况,对比分析了全自动瓦斯压力记录仪与压力表测定瓦斯压力的优缺点。分析表明:全自动瓦斯压力记录仪在数据的准确性、测定时间及成功率方面比传统方法测压有显著提高,其测压效果也明显高于传统方法。     

含水煤岩体瓦斯压力测定的水锥效应研究

针对直接法瓦斯压力测定过程中受承压水影响的问题进行分析研究,通过查阅国内外文献发现,目前含水煤岩层瓦斯压力测定过程中,考虑煤层透气性系数、吸附特性的水锥效应尚未有人研究。针对此建立了动态水锥突破钻孔界限理论模型,分析认为瓦斯压力测定过程中放空时瓦斯流量最大,水锥突破速度最快,封孔后气体流量减少后影响变小。推导出了动态水锥上升过程中突破钻孔界限的时间与瓦斯流量、煤层厚度、钻孔深度及煤的孔隙率的关系式。并举例计算了不同流量、煤层厚度及钻孔长度下水锥突破界限的时间,发现,突破时间随流量的增大显著减小,流量一定时,随钻孔深度的增加,先经历一个变化较小过程,然后大幅度减小。工程上利用球向流场进行瓦斯压力时,可以通过缩短放空时间避免煤层水锥效应对测压的影响。     

长距离、多煤层瓦斯压力测定技术的应用

针对双柳煤矿在测定下组煤瓦斯压力时,存在与上组煤距离较大,需穿过太原组灰岩含水层,测定的8~#与9(8+9)~#煤层距离较近,测压时相互干扰等问题,采用长距离测压钻孔封孔、近距离煤层测压封孔和封堵含水层测压封孔技术对下组煤8~#与9(8+9)~#煤层进行了瓦斯压力测定,阐述了该技术的原理与测定流程,所测结果符合煤层瓦斯压力梯度的规律和矿井的实际情况。     

基于压力恢复曲线的富水煤层瓦斯测压结果修正

为了探究下向孔内水对煤层瓦斯压力测定结果的影响,提出了基于瓦斯压力恢复曲线的富水煤层测压结果的修正方法.通过对测压钻孔周围瓦斯压力和水压力曲线分布的分析,发现测压钻孔内瓦斯压力恢复曲线为双曲线形,水压恢复曲线为直线形.针对不同形态的恢复曲线可以用此法剔除钻孔内水压对测压结果的影响,得出煤层瓦斯压力的真实值.在平煤一矿丁6煤层进行现场应用,并根据朗格缪尔公式反演出的瓦斯压力与修正压力进行对比分析,结果表明两者平均误差为0.08MPa,满足实际使用的精度要求,验证了此方法的可靠性.     

长距离下向测压钻孔排水与封孔技术改进

煤层瓦斯压力是反映煤层突出危险性的重要指标,准确的测定煤层的瓦斯压力对预测煤层的煤与瓦斯突出危险性、制定合理的瓦斯治理措施有着重要意义。在富水围岩条件下,采用长距离下向穿层钻孔封孔测压时,由于钻孔中的积水难以排除干净,影响封孔测压工作,难以保证所测瓦斯压力的准确性。针对此问题,根据水泥浆特性,改进原排水与注浆封孔技术,并通过在贵州某煤矿的现场实践,证明此方法的可行性。     

基于“一抽一测”压降法的钻孔有效抽采半径测定

为解决本煤层准确测定瓦斯抽采有效半径问题,对传统压降法钻孔布置方式进行了改进,提出了"一抽一测"的钻孔布置方法。在同一水平高度,分组布置间距不等的抽采孔与测压孔,通过观察测压孔压力变化情况,结合压降曲线确定瓦斯抽采有效半径。现场试验结果表明:随着抽采时间延长,钻孔瓦斯抽采有效半径逐渐增大,抽采12 d时有效半径为1.5 m,20 d时达到2 m,60 d时,有效半径可达3.5 m,抽采90 d时,接近4 m,此后抽采影响范围不再扩大。     

涌水条件下的下向钻孔煤层瓦斯压力测定技术

针对下向涌水钻孔煤层瓦斯压力测定的难点,通过两堵一注的水泥砂浆封孔技术使下向涌水钻孔形成良好的位于裂隙含水层以外的测压气室,较好地封堵裂隙含水层,消除其对瓦斯压力测定的影响。通过对测压钻孔周围瓦斯压力和水压力曲线分布的分析,结合现场封孔测压数据,确保了下向涌水钻孔煤层瓦斯压力测定结果的准确性。     

影响煤层瓦斯压力测定结果的关键因素分析

结合盘江矿区29个煤层瓦斯压力的测定工作,系统分析了影响煤层瓦斯压力测定结果准确性的关键因素,结果表明实现科学测压的技术途径是:合理选择测压地点,避免受巷道或煤层暴露面卸压影响;充分考虑煤层赋存条件(地质构造、水文、邻近煤层等)对测定值的影响;精确设计施工钻孔、优化钻孔参数和优选封孔深度,以减少施工成本和观察周期;采用封孔器封孔时,胶囊膨胀压力大于3MPa。     

基于钻孔瓦斯损失量的瓦斯压力测定方法研究

为了缩短瓦斯压力测定时间,通过分析穿层测压钻孔瓦斯流动规律,建立测压钻孔瓦斯流动方程.利用有限差分法和FORTRAN对测压钻孔瓦斯流动方程进行数值计算.计算得出在不同封孔时间、钻孔穿煤长度和钻孔直径下测压钻孔瓦斯损失量,并对比分析了各个因素对其影响.分析结果表明测压钻孔瓦斯损失量随着封孔时间、穿煤长度和钻孔直径的增大而增大,并提出通过减少封孔时间、减小钻孔穿煤长度和采用小直径钻孔的方法,降低瓦斯损失量,缩短瓦斯压力测定时间.     

上向钻孔直接测定瓦斯压力新技术研究及应用

针对当前瓦斯压力测定技术存在的问题,提出了水—套管带压封孔测压技术,介绍了该技术的原理及工艺,在丁集煤矿13-1#煤层瓦斯压力测定中进行了应用,为了检验水—套管带压封孔技术测定煤层瓦斯压力的准确性,利用煤层瓦斯压力间接计算法计算出煤层瓦斯压力与测值对比,结果表明,瓦斯压力间接计算法求得煤层瓦斯压力在1.42～1.45 MPa之间,其数据与1#、2#钻孔现场测压值1.41～1.43MPa基本吻合.