深部远距离煤层群卸压主控因素及首采层优选方法研究

为了选取合理的深部远距离煤层群首采保护层,进行了煤层群开采卸压主控因素正交模拟研究,构建了有效卸压的主控因素耦合关系,提出了深部远距离煤层群首采保护层优选方法并开展了工程应用研究,考察了首采层开采对邻近层的卸压保护效果,检验了保护区卸压瓦斯抽采区域防突措施效果,评价了深部远距离煤层群首采保护层优选方法合理性。结果表明:在不考虑煤层群层间厚层坚硬岩层的情况下,远距离煤层群下保护层开采对上覆邻近层的卸压效果影响的关键主控因素为保护层采高、煤层层间距,上保护层开采对下伏邻近层的卸压效果影响的关键主控因素为煤层层间距;常规采高条件下(采高≮10 m),深部远距离煤层群只能选择下保护层开采模式,层间距必须在《防治煤与瓦斯突出细则》要求的最大保护层垂距范围内,且达到不破坏上被保护层的最小理论层间距,同时保护层采高应达到最小保护层厚度要求;朱集西矿远距离煤层群13-1、11-2、8煤层应当选择11-2煤层作为首采保护层,其开采对上覆13-1煤层能够形成有效卸压保护、对下伏8煤层不能形成有效卸压保护,有效卸压保护范围内13-1煤层采用地面井结合井下钻孔进行卸压瓦斯抽采能够实现区域防突措施有效;基于关键主控因素的深部远距离煤层群首采保护层优选方法合理,以此形成的深部远距离煤层群井上井下联合抽采防突技术可靠。     

突出煤层群保护层开采区域防突技术方案优化

针对寺家庄矿15#煤层的煤与瓦斯突出防治问题,分析了上、下保护层开采条件下被保护层的应力释放规律与膨胀变形效果,评价了寺家庄矿实施上、下保护层开采的可行性,提出了寺家庄矿保护层开采区域防突技术最优方案。研究结果表明,寺家庄矿上保护层开采条件下被保护层的卸压膨胀效果不足以消除其突出危险性;15#煤层下部的铝土岩具有一定的开采经济价值,且下保护层开采后,被保护的15#煤层得到充分卸压,被保护层瓦斯能够得到有效抽采,从而消除其突出危险性;寺家庄矿15#煤的合理区域防突技术方案为铝土矿下保护层开采结合底抽巷穿层钻孔抽采15#煤的卸压瓦斯,且保护层采高不超过4.8 m。     

远距离下保护层的保护效果考察与分析

潘一东矿使用层间距较远的11-2煤层作为13-1煤层的下保护层进行区域防突,为确保保护效果达标需要对其进行深入考察。本文从区域边界瓦斯压力、煤层膨胀变形量、透气性系数等方面考察保护效果,确定其保护范围。同时分析了开采保护层对被保护层进行卸压瓦斯预抽对保护边界范围的影响。结果表明,开采保护层使保护区域内瓦斯压力下降明显,结合卸压抽采可以使被保护煤层的卸压范围得到扩大,卸压区内煤体最大膨胀率为19.13%,煤层透气性系数可增大到原来的277.6倍。     

突出煤层群俯伪斜上保护层开采的保护范围研究

为研究突出煤层群急倾斜煤层俯伪斜工作面上保护层开采的保护范围划定问题,对某矿4-6区首采工作面上保护层开采的保护范围进行了现场考察研究。结果表明:上保护层开采后沿倾向上、下边界保护范围的卸压角分别为85.7°和79.5°,沿走向保护范围的卸压角在倾向不同高度呈不规则分布,为47.1°~74.1°,急倾斜煤层俯伪斜工作面上保护层考察的保护范围与防突规定划定范围有明显差异;保护层开采后,被保护层的透气性系数增大了53~360倍,卸压瓦斯抽采体积分数达到40%~65%,平均抽采率达到了79.1%,保护层开采瓦斯区域治理措施有效降低了被保护煤层开采的突出危险性。     

保护层工作面煤气共采技术实践

通过谢一矿5121B10工作面突出危险性小的B10煤层作为上伏B11b、下伏B9b严重突出危险煤层保护层开采实践,在研究保护层采煤工作面回采瓦斯涌出的基础上,针对邻近层卸压瓦斯涌出量大的实际,对保护层工作面采用沿空膏体快速充填留巷的Y型下行通风方式,研究了本层瓦斯排放和邻近层卸压瓦斯立体抽采方式,考察了保护层开采被保护层煤层膨胀变形率,分析了保护层开采对被保护层的卸压保护效果,考察了保护层工作面瓦斯浓度分布规律及被保护区区域防突措施效果.经考察,保护层工作面回采被保护层卸压及瓦斯抽采效果明显,保证了保护层工作面安全高效回采,实现了邻近层的本质消突,达到了近距离煤层群煤气共采,为矿井区域性瓦斯治理提供了技术依据与支撑,对淮南矿区及其类似条件矿井提供了示范作用.     

地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯的试验研究

以地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯原理为基础,对淮南潘一矿地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯技术进行了试验研究。试验结果表明,在开采下保护层的同时配合上覆远距离被保护煤层的地面钻井瓦斯抽采,能有效降低上覆远距离被保护煤层的瓦斯含量,提高下保护层对上覆煤层的有效保护高度和保护效果。该技术对同类型矿区中低透气性、高瓦斯上覆远距离突出煤层的瓦斯抽采和突出防治具有一定的借鉴和指导意义。     

下峪口煤矿中近距离上保护层开采试验研究

针对下裕口煤矿开采2#煤层保护下伏严重突出3#煤层的技术问题,以21326工作面作为试验工作面,测试了保护层开采前后被保护3#煤层透气性系数、钻孔瓦斯自然涌出衰减系数等瓦斯参数,测定了保护范围内外瓦斯含量,验证了划定的保护范围合理性,对被保护层工作面区域防突措施进行了效果检验。研究得到:下峪口煤矿上保护层2#煤层开采最大有效保护垂距、被保护3#煤层倾斜上下方、走向方向卸压角、保护范围内的残余瓦斯含量,上保护层开采结合卸压瓦斯抽采的区域防突措施有效。     

远距离下保护层开采与抽采卸压瓦斯防突措施研究

开采保护层与抽放卸压瓦斯是一种非常有效、非常经济的区域性防治煤与瓦斯突出措施,通过对阳泉煤业集团三矿开采远距离下保护层后抽采卸压瓦斯的研究,表明远距离下保护层开采与卸压瓦斯抽放综合应用在防治煤与瓦斯突出方面具有显著的效果。     

中远距离上保护层开采被保护层卸压时空效应及应用研究

针对祁东煤矿煤层群中远距离上保护层开采时,被保护层施工穿层钻孔发生严重的钻孔突出等问题,研究了上保护层开采被保护层卸压瓦斯流动滞后的时空规律,用于被保护层卸压瓦斯抽采。研究表明:被保护的9煤层底板穿层钻孔滞后上覆71煤层工作面平面位置20~25 m施工钻孔进行卸压抽采,解决了被保护层超前预抽及卸压抽采存在的钻孔突出、煤孔段塌孔,以及卸压抽采封孔段漏气等问题,提高了抽采效果。     

丁集矿下保护层开采卸压保护范围研究

为了防治丁集煤矿主采13-1煤层发生煤与瓦斯突出,依据13-1煤层存在的高瓦斯、高应力条件,采用数值模拟、理论计算及现场测定等方法,分析了丁集煤矿下保护层开采卸压保护范围,并采用保护层开采和地面钻井抽采被保护13-1煤层卸压瓦斯技术进行瓦斯治理,结果表明,在保护层工作面回采完毕并稳定之后,开切眼前方50m到工作面后方60m的范围内存在较为稳定的卸压效果,被保护层的卸压保护角沿走向为60°,沿倾向为78°和82°;经现场对煤层瓦斯基础参数测定、观测及抽采效果分析,测定的卸压保护范围与数值模拟的数据基本吻合。     

煤矿新型让压锚杆研究及应用

针对高应力软岩巷道围岩的大变形特征,设计了一种煤矿新型让压锚杆,主要运用钢套管内部约束热固性聚氨酯弹性材料来达到大变形让压的目的。试验表明,该锚杆与传统让压锚杆相比,具有让压距离大(为传统让压锚杆的3倍)、让压后承载性能稳定的显著特点。工程应用表明,该锚杆对深部高应力软岩巷道围岩稳定性能起到较好的控制作用。     

高压水射流煤层切槽卸压效果的数值模拟

应用数值模拟方法验证了高压水射流切割技术能够克服地质条件等诸多因素的限制,实现本层煤的卸压,卸压范围可达到5m以上,卸压效果较好。     

爆破卸压关键参数对冲击危险性变化趋势的影响规律

从无限煤岩体内爆破后的静态效果角度研究了爆破卸压对冲击危险性变化趋势的影响规律。利用数值模拟手段,重点分析了保护带宽度b和炮孔俯角θ对巷道冲击危险性变化趋势的影响规律。结果表明,b值的合理范围应使卸压侧巷帮呈现小"内峰"、大"外峰"的应力分布状态,其他取值均不利于巷道冲击危险性的降低。爆破孔的俯角θ决定着帮部和底板的卸压效果消长关系。     

卸压煤层气地面井的破坏方式探讨

在介绍卸压开采引起的上覆岩层的移动变形特征的同时,重点分析了卸压开采上覆岩层的移动形式,以及在此基础上分析了卸压煤层气地面井的受力情况,并根据煤层气井的受力情况进一步探讨了卸压煤层气地面井的主要破坏方式,得出了卸压煤层气地面井所受的基本外载力有轴向拉（压）力、径向外挤压力、层间滑移剪切力以及它们的共同作用力,使得卸压煤层气地面井的破坏方式有轴向拉伸变形破坏、径向挤压变形破坏、层间剪切变形和错断破坏、以及双轴共同作用下的错断破坏。研究结果对卸压煤层气地面井的稳定抽采有着重要的意义。     

水力割缝技术在松树镇煤矿的应用研究

低透气性煤层卸压增透技术严重制约煤层瓦斯抽放。针对松树镇煤矿煤层赋存条件,应用水力割缝技术对该矿回采工作面进行了卸压增透,并通过钻孔瓦斯浓度、抽采负压及钻孔瓦斯流量对水力割缝效果进行考察。结果表明,实施水力割缝技术后,钻孔瓦斯浓度明显上升,考察周期内,绝大部分钻孔瓦斯浓度高于10%;各钻孔的抽采负压数值稳定,钻孔瓦斯总平均流量达到0.034 m³/min,远高于普通钻孔的平均流量0.005 m³/min。     

聚能爆破切顶技术在沿空留巷中的应用探讨

为解决官地煤矿12605工作面巷道切顶卸压、围岩不稳定等问题,采用理论分析、数值模拟等手段确定聚能爆破切顶技术参数;采用炮孔深度6.0 m,间距1.0 m布置炮孔方案;确定沿空留巷加强支护方案。确保了沿空留巷的围岩稳定。     

芦岭煤矿冲煤卸压瓦斯治理技术研究与应用

芦岭煤矿煤层为高瓦斯极松软强突出低透气性煤层,为提高区域瓦斯治理效果,在穿层钻孔预抽一段时间后,采取冲煤卸压措施,能够有效降低煤层瓦斯压力,改善区域瓦斯治理效果。通过研究和现场考察,确定了合理的钻孔施工参数和冲煤卸压施工工艺。冲煤卸压措施实施后,瓦斯压力降低了71.4%,瓦斯含量降低了25.1%,取得了较好效果。     

上覆煤层开采后下伏煤层卸压机理分析

以开滦唐山矿Y485工作面受上覆5#煤层采空影响为背景,基于关键层理论,采用数值模拟和现场实测研究了上覆煤层开采后下伏煤层的卸压机理。结果表明:覆岩中往往存在多层关键层,会对工作面支承压力产生影响。卸压开采后上覆关键层发生破断,下伏煤层工作面回采时仅在层间关键层的影响下支承压力的影响范围和峰值显著降低。唐山矿上覆5#煤层工作面回采后,仅在层间关键层的影响下,下伏9#煤层Y485工作面超前支承压力影响范围由73 m减小至38 m,超前支承压力峰值与工作面煤壁的距离由29 m减小至20.5 m。当两煤层间存在厚硬关键层时,开采上覆煤层对下伏煤层进行卸压时,下煤层工作面支承压力峰值的最大值是无关键层时的2.34倍,下煤层回采时仍产生了显著的应力集中。     

急倾斜近距离上保护层开采卸压瓦斯运移规律及抽采参数优化

为高效抽采中梁山南矿急倾斜近距离上保护层开采后的卸压瓦斯,开展了急倾斜近距离上保护层开采卸压瓦斯运移规律研究,利用保护层开采产生的"卸压增透效应",结合该矿实际情况,对被保护层的卸压瓦斯抽采参数进行了优化。