预掘底板岩巷穿层钻孔卸压抽采试验研究

为提高煤层瓦斯抽采效果,提出了预掘底板岩巷穿层钻孔卸压抽采技术。通过考察底板围岩位移量、煤层透气性系数,分析了底板岩巷上覆煤岩层的卸压效果;通过考察底板穿层钻孔的单孔抽采量及抽采半径、煤巷条带的抽采效果、煤巷掘进的预测指标及炮后瓦斯浓度,分析了卸压煤层的抽采效果。实践表明,底板岩巷布置在待掘煤巷正下方8~12 m位置时穿层钻孔卸压抽采效果显著。     

深部煤巷条带预掘底板岩巷卸压抽采防突技术研究

为了防止深部煤巷地应力主导型煤与瓦斯突出,分析了应力、瓦斯对煤岩体力学性质的影响规律,以及深部动力灾害发生机制,研究了深部煤巷掘进煤与瓦斯突出的力学特点及深部巷道围岩分区破裂的非单峰应力分布及演化过程,给出了深部巷道破裂区内、外边界及卸压影响范围的表达式,提出利用预掘卸压底板岩巷对上覆煤岩体进行卸压、穿层钻孔抽排煤巷条带瓦斯的区域防突方法,运用数值模拟方法确定卸压底板岩巷的合理空间位置,并进行了成功应用。实践表明:将卸压底板岩巷布置在煤巷正下方底板8～12 m位置,上覆煤岩层卸压效果显著,煤巷条带区域卸压抽采防突效果明显,实现了煤巷安全快速掘进。     

高地应力突出煤层定向卸压增透集成技术

对以高应力突出煤层快速石门揭煤技术、高低位巷穿层钻孔预抽煤巷条带技术、煤巷掘进钻割一体化技术为主的定向卸压增透集成技术进行了总结。该技术可提高煤层透气性,扩大瓦斯抽采半径,提高瓦斯抽采率,缩短抽采达标时间,对防止瓦斯灾害具有较强的实用价值。     

深部近距离上保护层底板裂隙演化及卸压瓦斯抽采时效性

为解决深部近距离上保护层开采被保护层大量卸压瓦斯通过底板裂隙涌向首层采煤工作面极易造成瓦斯超限的问题,以平顶山天安煤业股份有限公司五矿为研究背景,采用理论分析、实验室实验、现场考察以及离散元数值模拟的手段,研究了深部近距离上保护层开采底板煤岩层裂隙瓦斯通道演化规律及下被保护层卸压瓦斯抽采时效性。研究表明:回采方向上底板煤岩层可分为原始应力区、卸压增透区和重新压实区,卸压增透区内煤体膨胀变形量大渗透率高,卸压瓦斯解吸扩散,底板采动裂隙使被保护层与采煤工作面贯通形成裂隙瓦斯通道。时间尺度上,卸压增透区的形成与上保护层回采到基本顶来压垮落时间段相对应,采动裂隙瓦斯通道伴随基本顶的破断垮落逐渐重新压实消失,卸压增透区范围在基本顶初次垮落前达最大值,回采推进期间与基本顶来压步距正相关。重新压实区域内煤岩层经历应力加载、卸荷、重新加载后可能出现损伤破坏,卸压瓦斯大量解吸引起煤体收缩变形,部分煤岩体受力比其原始应力更大出现压缩变形。卸压增透区是卸压瓦斯产生及运移的主要空间,也是进行卸压瓦斯拦截及抽采的高效区,瓦斯抽采工程需考虑采动裂隙演化的空间和时间效应。     

深部煤巷条带区域双重卸压防突方法研究

针对深部高地应力煤巷条带区域防突,分析了瓦斯抽采对深部煤与瓦斯动力灾害的影响,揭示了深部瓦斯抽采后增加了地应力主导型突出危险的灾害新特点。提出了将卸压底板岩巷预先布置在待掘煤巷正下方一定距离对巷道上覆煤岩体的地应力进行卸压,同时联合使用穿层钻孔对煤巷条带进行卸压抽采的煤巷条带区域双重卸压防突方法,并应用于工程实践。实践表明:卸压底板巷上覆煤岩体的卸压效果显著,穿层钻孔卸压抽采显著提高,实现了同时消除地应力危害和瓦斯危害的双重作用。     

低透气性煤层水力冲孔增透合理冲孔煤量的确定

水力冲孔是低透气性煤层普遍采用的卸压增透措施,合理确定钻孔的冲孔煤量,能够有效保证冲孔区域的瓦斯抽采浓度,加快瓦斯抽采达标速度。针对现场应用水力冲孔增透措施后瓦斯抽采方面存在的问题及对煤巷掘进产生的影响进行分析,探讨了水力冲孔增透合理冲孔煤量的确定方法,进一步指导低透气性煤层瓦斯治理工作。     

高突矿井下水力冲孔有效半径考察及效果验证

基于水力冲孔卸压增透机理,利用底板岩巷钻场对目标开采的高突危险性煤层进行穿层水力冲孔的有效影响半径以及卸压增透效果考察。通过瓦斯实时流量法,监测了冲孔过程中瓦斯流量的增减变化,进而确定了冲孔的有效影响范围;然后结合现场施工条件,对冲孔出煤量以及冲孔前后瓦斯抽采总量进行数据考察,对冲孔效果进行了总体验证。试验结果显示:水力冲孔单孔有效影响范围为6.4 mR8.8 m,该矿水力冲孔施工间距为9 m时可以达到最好的卸压增透效果;抽采时间为6周时冲孔前后抽采量提高了53%左右,完全达到了消突的目的。     

构造煤层水力造穴卸压增透瓦斯抽采技术体系与应用

构造煤层具有渗透率低、煤层强度较低、瓦斯含量较高等特点,易出现堵孔、喷孔等现象,直接导致该类煤层瓦斯抽采难度较大。为解决构造煤层低渗透率导致的瓦斯抽采难题,分析了现有煤层增透技术及优缺点,介绍了一种区域性水力造穴卸压增透技术,提出了水力造穴卸压增透瓦斯抽采技术体系,具体包括水力造穴钻冲装备、煤水分离和煤量计量系统、高低负压独立瓦斯抽采系统。以试验采区为工程背景,介绍并分析了现有煤层增透技术及其优缺点,研究提出了区域性水力造穴卸压增透技术,形成了以水力造穴钻冲装备、煤水分离和煤量计量系统、高低负压独立瓦斯抽采系统为主的区域性水力造穴卸压增透技术体系。现场试验等间距7 m、8 m、10 m、12 m以及变间距水力造穴方案,分析不同钻孔直径的抽采效果,对比分析单孔及组孔的瓦斯抽采效果。研究结果表明,采用变间距水力造穴卸压增透技术,有效保障了煤体卸压增透效果,解决“掘进-抽采”不均衡问题,为解决构造煤层低渗透率导致的瓦斯抽采难题提供一种新技术。     

瓦斯非均衡赋存煤层精准冲孔增透技术及应用

为实现瓦斯非均衡赋存煤层的精准卸压增透，基于理论建模、数值模拟和现场试验的方法研究了水力冲孔关键工艺参数的判定准则和优化方法。构建了卸压煤层多场耦合模型，分析了冲孔最优出煤量的判定指标体系，提出了冲孔最优出煤量的判定准则及方法，绘制了水力冲孔关键工艺参数优化图谱，提出了瓦斯非均衡赋存煤层梯级精准增透强化抽采技术。结果表明：(1)抽采时间一定时，随着冲孔出煤量的增加，煤层残余瓦斯含量逐渐降低，而由于孔间应力集中程度的升高，残余瓦斯压力先降低后升高；(2)冲孔最优出煤量的判定准则包括瓦斯抽采达标约束和巷道失稳风险和施工成本最小化约束，当残余瓦斯含量和压力均小于临界值时，认为抽采达标，在满足抽采达标的前提下，应尽量减小冲孔出煤量以保证煤巷稳定、降低工程成本；(3)冲孔最优出煤量随地应力的升高而降低，随黏聚力、瓦斯压力和钻孔间距的增大而升高。对于给定煤层，冲孔出煤量存在最大值，抽采达标时间存在最小值；(4)综合考虑煤层瓦斯压力、出煤量、钻孔间距及抽采达标时间之间的关联关系，绘制了冲孔关键参数的优化图谱，提出了瓦斯非均衡赋存煤层梯级精准增透强化抽采技术，融合煤层瓦斯赋存特征和冲孔关键参数的优化图...     

单一松软低透气性煤层井下水力压裂技术应用研究

为了有效缓解煤矿瓦斯治理工作的压力,针对豫西煤田某矿的煤层赋存规律和瓦斯地质特征,在底板岩巷利用井下水力压裂技术进行卸压增透,提高瓦斯抽采效率。     

复杂地质条件下煤巷掘进综合防突技术研究与应用

平煤九矿属于煤与瓦斯突出矿井,且该矿地质条件极其复杂,严重影响了矿井安全生产和巷道安全快速掘进。该矿己16-17-22050机巷掘进工作面瓦斯压力大、瓦斯含量高,属于突出危险区域。为了有效消除区域突出危险性,对该巷道煤巷条带采取了低抽巷穿层钻孔预抽瓦斯技术、煤巷条带深孔卸压释放瓦斯技术、煤层注水等一系列综合防突措施。通过区域突出危险性预测、区域综合防突措施、区域防突措施效果检验、区域验证四位一体综合防突技术手段,特别是多手段的综合防突措施应用,成功消除了突出危险性,并结合有效的安全防护措施,为巷道的安全掘进提供了技术支撑。     

低透气性突出煤层巷道快速掘进的试验研究

针对在低透气性突出煤层巷道掘进过程中,煤与瓦斯突出综合检测指标经常超限,掘进速度缓慢等问题,提出了深孔预裂控制爆破和巷帮钻孔边抽边掘相结合的综合防突技术,研究了深孔预裂控制爆破技术的作用机理,阐述了深孔预裂控制爆破技术的工艺流程和巷帮钻孔的布置参数.研究表明：在低透气性突出煤层中采用深孔预裂控制爆破和巷帮钻孔边抽边掘相结合的防突措施,可有效地消除激发突出的应力和煤体结构的不均匀性,提高煤体强度和煤层透气性,使巷帮钻孔瓦斯抽放量大幅度地提高,增大了煤体抑制突出的阻力,能有效地预防和消除在掘进过程中煤与瓦斯突出的危险性,且提高巷道掘进速度3～4倍.     

掘进巷道蝶型煤与瓦斯突出机理猜想

借鉴巷道蝶型冲击地压理论及非线性动力系统理论,提出了掘进巷道蝶型煤与瓦斯突出机理的猜想,认为掘进巷道煤与瓦斯突出的力学本质是巷道掘进工作面前方极短时间内出现一定程度的蝶形塑性区增量,引发围岩内弹性能与瓦斯能的叠加并迅速释放,进而发生煤与瓦斯突出。从蝶型冲击地压与蝶型煤与瓦斯突出在塑性区变化规律上的一致性及突出能量源的大小等方面对猜想的合理性进行了论证,构建了煤与瓦斯突出危险性的评估指标体系,提出了发生煤与瓦斯突出的强度、应力、角度和触发事件等4个必要条件,确定了发生煤与瓦斯突出的充分条件;首次对煤与瓦斯突出现象、发生条件与过程进行了定量分析与定量(非定性)解释。研究成果为煤层巷道煤与瓦斯突出的预测、预报和防治提供了全新的思路。     

无保护层开采突出面瓦斯综合治理技术

无保护层高突矿井,要采取有效治理瓦斯措施,防治突出事故.首山一矿布置抽放巷并施工穿层钻孔掩护煤巷掘进,在运输巷、回风巷施工顺层本煤层抽放钻孔,利用高抽巷穿层压裂消除工作面抽采空白带以达到消突目的,首采面己15-12010采面的成功消突,为高突矿井无保护层开采成功治理积累了经验.     

深孔爆破卸压抽采煤巷消突技术在宣东二矿的应用

针对冀中能源张家口矿业集团宣东二矿煤与瓦斯突出危险性大,煤巷掘进慢,采掘接替紧张的状况,在该矿209区域采用了深孔爆破卸压抽采煤巷消突技术。结果表明:该技术对于宣东二矿防治煤与瓦斯突出、提高煤巷掘进速度(月进尺由34 m提高到70 m以上)、缓解采掘接替紧张、构建安全矿井等方面发挥了重要作用。     

Outburst control technology for rapid excavation in severe outburst coal

The advantages and disadvantages of various outburst prevention measures in heading face were analyzed. The mechanism of outburst prevention about hydraulic extrusion measure was studied, the technological parameters were introduced, and the effect of outburst prevention was investigated. The in-situ experimental results show that the hydraulic extrusion measures are applied in serious outburst mine, not only the stress of stimulate outburst is eliminated effectively but also the gas in coal seam is released efficiently, the measures get obvious effect on coal and gas outburst prevention, and the roadway driving speed is increased by 1.5 times, implementing a safe and rapid excavation.     

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。     

厚煤层构造带切顶卸压巷内复合支护沿空留巷技术研究

为了减少煤与瓦斯突出矿井煤巷掘进工程量,保证矿井正常接续,针对云盖山煤矿一矿“两软一硬”不稳定煤层地质条件和矿井单一综放工作面组织生产,以矿井22202综采工作面切顶卸压巷内复合支护沿空留巷为研究对象,提出了厚煤层构造带巷内采用工字钢棚+锚索梁支护的沿空留巷围岩控制技术。研究表明:沿空留巷顶板最大移近量72 mm,中线至巷道上帮、下帮最大移近量分别为108 mm、63 mm,留巷工艺流程简单、效果显著,实现了厚煤层构造带切顶卸压巷内复合支护沿空留巷技术的成功应用。     

掘进工作面卸压区宽度及其主控因素研究

针对煤巷掘进过程中易发生煤与瓦斯突出的问题,对煤巷掘进工作面煤体的卸压区宽度范围进行了理论分析,得出了卸压区宽度受煤层界面摩擦因数、煤体抗拉强度、煤层厚度、煤岩容重、侧压系数及煤层开采深度等多种因素的影响,采用灰色关联分析法确定了煤体的侧压系数为卸压区宽度的主控影响因素,并采用现场实测的方法验证了卸压区宽度数值分析的正确性。提出了煤巷掘进工作面进行煤与瓦斯突出防治措施应用时,应主要以施加外部荷载的防突措施为主,提高煤体的侧压系数以破坏煤体完整性并增大卸压区宽度,使卸压煤体厚度增大从而抵御煤与瓦斯突出。研究结论可以为煤巷掘进面煤与瓦斯突出的研究提供理论指导。     

淮南高突煤层边掘边抽合理抽放参数研究

在谢一矿高突煤层B11煤层边掘边抽防突措施试验基础上，分析了采动应力集中、瓦斯及煤体结构对煤巷掘进中煤与瓦斯突出的影响，试验研究了钻孔抽放瓦斯后对工作面前方煤体应力集中带前移和煤体瓦斯排放效果，探讨了钻孔孔径、抽放时间、抽放负压对抽放瓦斯效果的影响，确定了谢一矿高突煤层B11煤层边掘边抽的合理抽放参数。