突出矿井深部新水平开采瓦斯综合治理模式研究

针对矿井浅部瓦斯治理模式已不能保障深部采区安全高效生产的现状,提出一种适宜矿井深部新水平开采的瓦斯综合治理模式.工作面消突采用底板岩巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯;底板岩巷布置“一巷多用”,在工作面回采工程中可兼做回风巷、尾抽巷、措施巷;回采工作面采用沿空留巷Y型通风综合治理瓦斯.其中,顺层钻孔预抽本煤层瓦斯,高位钻场顶板走向钻孔抽采裂隙带瓦斯,上隅角、尾巷埋管抽采采空区瓦斯,形成矿井三维立体瓦斯抽采体系.     

地面群孔瓦斯抽采技术应用研究

为保证新集一矿突出煤层13-1煤北中央采区的安全开采,先后开采131103、131105等11-2煤层工作面作为保护层。首先在上述两个工作面共布置了6个地面钻孔,建立了地面群孔瓦斯抽采系统,预抽采动区被保护层13-1煤瓦斯。接下来对地面钻孔抽采瓦斯参数进行了考察,主要包括基于示踪技术考察了131105工作面采动卸压地面钻孔走向及倾向瓦斯抽采半径,统计分析被保护层瓦斯抽采率,同时就地面群孔与井下底板巷穿层钻孔瓦斯抽采两种方法进行了抽采率、工程费用等方面的对比。研究结果表明：新集一矿的地层条件下地面钻孔抽采煤层卸压瓦斯沿煤层倾向和走向的抽采半径分别不小于160m和240m;采动区地面群孔瓦斯抽采率达35%以上;地面钻孔相对比井下底板巷,在抽采瓦斯方面具有技术上可靠、安全、经济等优点。     

高瓦斯综采工作面瓦斯涌出预测与立体防治技术研究

针对高瓦斯低渗透煤层工作面瓦斯抽采与灾害控制难题,以土城矿15311综采工作面为研究对象,首先,初步分析了工作面瓦斯涌出来源,运用分源预测法预测了其瓦斯涌出含量,接着针对性地在3#煤层运用了顺层钻孔、底抽巷穿层钻孔、高位钻场以及采空区埋管等多种抽采方法,并联合工作面配风提出了立体瓦斯防治技术。最后,通过施工底抽巷截留钻孔对底抽巷溢出瓦斯进行截留抽放,考察了抽采效果。结果表明:15311综采工作面瓦斯来源主要为3#煤层和下邻近层,瓦斯抽采总量为45.4 m3/min,瓦斯抽采率为85.33%,回风流中瓦斯浓度未超过1%,瓦斯抽采达标,有效地控制了工作面高瓦斯的涌出。     

深井煤层群首采下保护层工作面瓦斯治理技术

本文以千米深井——朱集煤矿1242(1)首采工作面的瓦斯治理为例,提出并实施了地面钻井、高抽巷和采空区埋管相结合的瓦斯分源治理综合技术,分别抽采上覆13-1煤层卸压瓦斯、顶板瓦斯富集区瓦斯和上隅角瓦斯。实践表明,1242(1)工作面平均绝对瓦斯涌出量为68.8m3/min,地面钻井平均瓦斯抽采量为28.7m3/min,占瓦斯涌出量的42.2%,高抽巷平均瓦斯抽采量为30.7m3/min,占瓦斯涌出量的45.2%,瓦斯抽采率高达87.4%,回风流瓦斯浓度低于0.4%,实现深井高瓦斯煤层群首采下保护层工作面的安全高效开采。研究成果对类似条件矿井首采层工作面的瓦斯治理有指导价值。     

煤与远程卸压瓦斯安全高效共采试验研究

运用高瓦斯煤层群煤与瓦斯安全高效共采的思想,在淮南潘一矿进行了煤与瓦斯安全高效共采及远程瓦斯抽采的试验研究：首先开采瓦斯含量低、无突出危险的B11煤层,利用其采动影响使处在其上部70m(相对层间距35)的C13煤层卸压,煤层透气性系数增加近3000倍,瓦斯大量解吸并形成了沿顺层张裂隙流动的条件,通过在C13煤层底板沿走向布置的瓦斯抽采巷向C13煤层均匀地打网格式上向穿层钻孔,C13煤层内的卸压解吸瓦斯在煤层残余瓦斯压力和抽采负压作用下沿顺层张裂隙向抽采钻孔汇集,瓦斯抽采率达60%以上,不仅消除了煤与瓦斯突出危险性,而且相对瓦斯涌出量由原来25m^3／t下降到5m^3／t,工作面日产量由原来的1700t提高到5100t,成功地实现了煤与瓦斯两种资源的安全高效共采。     

低透气性近距离强突出煤层群瓦斯治理模式研究

低透气性近距离强突出煤层群首采层打钻极易喷孔,引发瓦斯安全事故。以皖北煤电祁东煤矿II三采区为例,基于首采层7₁煤分段压裂水平井预抽煤层瓦斯改性效果和上区段8₂煤定向长钻孔拦截抽采下临近层9煤卸压瓦斯效果,提出了综合运用分段压裂水平井、定向长钻孔、地面钻井、多用底板巷、顶板走向钻孔等技术的瓦斯治理模式,可有效减少井下工程量,提高钻孔施工及抽采效率,保证煤层安全高效开采。该模式演变后可进一步减少巷道和钻孔工作量,有效缓解接替紧张压力。     

近距离突出煤层群瓦斯治理技术优化的研究

近距离突出煤层群工作面受上下邻近煤层卸压瓦斯的影响,致使回采工作面瓦斯涌出量大、工作面回风隅角及回风巷中的甲烷传感器频繁报警,瓦斯治理消耗大量的人力、物力和时间,严重制约了矿井的安全生产。通过对几种瓦斯治理方案进行分析论证,得出将整个煤层群作为一个治理单元,统筹考虑,将煤层厚度、瓦斯含量相对较小的弱突出煤层作为关键保护层,配合打钻进行立体式抽采,实现上下递进保护,最大限度地抽采邻近煤层的卸压瓦斯的方案。现场实践结果表明,保护层工作面在回采期间瓦斯抽采率高达90%以上,回风隅角瓦斯浓度降至0.6%以下,回风巷风流中瓦斯浓度降至0.2%以下,工作面月平均回采长度由原来的120 m提高至200 m。同时,从根本上解决了被保护层工作面回采期间瓦斯带来的安全威胁。     

基于卸压开采的下向穿层钻孔抽采瓦斯技术

为了实现下伏被保护层的卸压瓦斯抽采最大化,本文提出了保护层开采采用“Y”型通风沿空留巷技术,同时配合下向穿层钻孔的立体式抽采瓦斯技术,优化确定了下向钻孔的技术参数、施工时间、粉尘防治等工艺难题。工程实践表明,下向穿层钻孔单孔抽采瓦斯纯量可达0．2m^3/min,最大约0．45m^3/min,浓度高达60～90％,高效稳定时间约20～30d,可实现卸压瓦斯的抽采最大化。     

朱仙庄煤矿Ⅱ831工作面区域条带消突技术研究

为了解决无保护层的煤层区域瓦斯治理的难点,分析了朱仙庄矿煤层及瓦斯赋存状况,提出了在不具备开采保护层的区域内,采用底板穿层钻孔区域防突措施,对掘进巷道进行打钻预抽。在详细介绍底板穿层钻孔的布置、抽采和计量方式的同时,通过理论计算和实际掘进作业两个方面,共同验证了底板穿层钻孔条带预抽区域措施可行性和可靠性,进而为穿层钻孔预抽区域措施在矿区的推广应用提供了范例。     

无煤柱分阶段沿空留巷煤与瓦斯共采方法与应用

针对深井高瓦斯低透气性煤层群的典型赋存特征,结合淮南矿区千米深井无煤柱煤与瓦斯工程实践,提出了改进Y型通风模式,即分阶段沿空留巷方法,完善了对共采工程的维控预应力锚固技术.工程实践表明:预应力锚固技术可以实现深井强动压开采过程中对沿空留巷和回风巷道围岩稳定的有效维控,至第1阶段结束,留巷顶板下沉量为144mm,两帮移近量为351mm,分阶段沿空留巷对共采巷道的维护时间缩短了4/5.减少了留巷变形速度稳定后累计变形的不利影响.超前工作面布置的瓦斯抽采工程中,单孔抽采瓦斯浓度(体积分数)达到40%,实现了煤与瓦斯共采.     

突出矿井煤层群开采首采保护层区域消突技术实践

以突出矿井谢桥煤矿为例,介绍了煤层群开采首采保护层卸压瓦斯抽采工程设计和被保护煤层卸压瓦斯抽采效果.实践表明,谢桥矿1242(1)保护层开采实践证明,在11-2煤层有效保护范围内的13-1煤层,可充分消除其突出危险性,并有利于被保护层瓦斯治理;经保护层开采后,不仅能最大程度消除高瓦斯突出危险煤层的瓦斯事故隐患,而且极大地提高了巷道掘进速度,从而缓解了工作面接替的紧张局面,有效提高了生产效率.保护层开采区域消突技术是防治煤与瓦斯突出最经济、有效的技术措施.     

Principle and engineering application of pressure relief gas drainage in low permeability outburst coal seam

With the increase in mining depth, the danger of coal and gas outbursts increases. In order to drain coal gas effectively and to eliminate the risk of coal and gas outbursts, we used a specific number of penetration boreholes for draining of pressure relief gas. Based on the principle of overlying strata movement, deformation and pressure relief, a good effect of gas drainage was obtained. The practice in the Panyi coal mine has shown that, after mining the Cllcoal seam as the protective layer, the relative expansion deformation value of the protected layer C13 reached 2.63%, The permeability coefficient increased 2880 times, the gas drainage rate of the C13 coal seam increased to more than 60%, the amount of gas was reduced from 13.0 to 5.2 m3/t and the gas pressure declined from 4.4 to 0.4 MPa, which caused the danger the outbursts in the coal seams to be eliminated. The result was that we achieved a safe and highly efficient mining operation of the C 13 coal seam.     

Pressure relief, gas drainage and deformation effects on an overlying coal seam induced by drilling an extra-thin protective coal seam

Numerical simulations and field tests were used to investigate the changes in ground stress and deformation of, and gas flow from, a protected coal seam under which an extra-thin coal seam was drilled. The geological conditions were: 0.5 meter min-ing height, 18.5 meter coal seam spacing and a hard limestone/fine sandstone inter-stratum. For these conditions we conclude: 1) the overlying coal-rock mass bends and sinks without the appearance of a caving zone, and 2) the protected coal seam is in the bending zone and undergoes expansion deformation in the stress-relaxed area. The deformation was 12 mm and the relative defor-mation was 0.15%. As mining proceeds, deformation in the protected layer begins as compression, then becomes a rapid expansion and, finally, reaches a stable value. A large number of bed separation crannies are created in the stress-relaxed area and the perme-ability coefficient of the coal seam was increased 403 fold. Grid penetration boreholes were evenly drilled toward the protected coal seam to affect pressure relief and gas drainage. This made the gas pressure decrease from 0.75 to 0.15 Mpa, the gas content de-crease from 13 to 4.66 m3/t and the gas drainage reach 64%.     

高瓦斯综放采煤工作面瓦斯综合治理方案

针对佳新煤矿1504综放工作面瓦斯的实际情况,分析了该工作面的瓦斯主要涌出来源及涌出量,结合该矿通风系统及瓦斯抽采现状,在上下顺槽顺层、上隅角、措施巷道等采用钻孔、高位钻场、埋管、吊管多种方式抽放,以及增加工作面风量和局部风机对上隅角供风等综合措施治理瓦斯,从而解决了上隅角及回风巷瓦斯超限问题,确保了工作面安全高效生产,真正实现了高瓦斯综放工作面的高产高效。