单一煤层底板巷穿层钻孔预抽煤巷瓦斯条带区域防突技术

为了降低单一突出煤层煤巷掘进突出危险性,研究了运用煤层底板抽放巷穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯为主的区域消突措施,使煤层卸压,瓦斯含量与压力降低,改变煤体应力分布,消除突出危险性。在区域措施效果检验超标的局部地点辅助采用水力冲孔增透措施增加煤层透气性,提高穿层钻孔瓦斯抽放率,实现突出煤层向非突出煤层转化,保证煤巷安全掘进。     

瓦斯综合防治措施在突出煤层沿空掘进中的应用

突出煤层煤巷掘进过程中如果发生瓦斯事故,将严重制约掘进速度.为了提高突出煤层煤巷沿空掘进速度,采取瓦斯综合防治措施,消除了煤层突出危险,提高了煤巷掘进的有效进尺,实现了矿井安全生产.     

基于稳态渗流的煤巷掘进瓦斯涌出连续性预测

为了寻求一种简便的预测方法实现煤巷掘进过程中瓦斯涌出的动态连续预测,在对煤层进行近似假设的基础上,研究了煤巷掘进过程中煤层瓦斯流动及涌出规律,给出了煤巷掘进时煤层瓦斯压力分布和煤壁瓦斯渗流速度的分析解,采用积分的方法建立了掘进巷道瓦斯涌出连续预测模型,并介绍了该模型的计算方法。通过实例计算表明：该模型利用巷道掘进速度、掘进长度和煤层瓦斯基本参数这些易得数据实现了对煤巷瓦斯涌出的动态、连续和快速预测,且预测值与实测值基本一致。     

煤巷掘进工作面瓦斯预抽防突措施及效果研究

在分析穿层钻孔防突机理的基础上研究了运用煤层底板巷穿层网格钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的区域消突措施,设计优化了钻孔技术参数;采用间接法及自编软件通过现场测定的残余瓦斯含量反算了残余瓦斯压力,各项指标较抽采前均有较大的降低,降到了临界值以下。通过拟合曲线及现场测定计算了瓦斯抽采率,达到了抽采要求。煤巷掘进过程中未再出现动力现象,解决了采掘失衡的问题,保证了煤巷安全快速掘进。     

穿层深孔预裂爆破防治高应力高突区域煤巷突出的试验研究

首山一矿首采面己15-12010工作面属于高应力高突区域。为有效消除或降低该区域煤层突出危险性,防止煤巷掘进过程中煤与瓦斯突出事故的发生,利用机、风巷的高抽巷进行了穿层深孔预裂爆破防治高应力高突区域煤巷突出的试验研究。研究结果表明：高应力高突区域经穿层深孔预裂爆破后,工作面前方集中应力带及高瓦斯带向煤体深部转移,煤体应力得到释放,地应力降低,顶板裂隙增大,煤层瓦斯压力及瓦斯含量降低,煤层突出危险性大大降低;穿层深孔预裂爆破技术作为防治高应力高突区域煤巷突出的有效措施之一,可大大提高掘进速度,确保煤巷安全、快速掘进,具有良好的经济效益和社会效益。     

煤巷综掘面掘进速度与瓦斯涌出量平衡关系研究

近年来,煤矿开采技术水平和机械化程度显著提高,煤巷掘进都进入了快速掘进模式。而随着我国煤矿开采深度越来越深,开采煤层出现瓦斯压力大、含量高、抽采难度大等情况,瓦斯治理工作日趋艰难。瓦斯含量高的掘进工作面在生产过程中掘进速度过快往往会导致短时间内瓦斯涌出量过大,容易造成瓦斯报警,瓦斯的均衡涌出与高效掘进的平衡关系成为制约现代化煤巷快速掘进的关键因素。通过研究煤巷综掘工作面的掘进速度与瓦斯涌出量的关系,从而确定最优割煤速度,通过控制割煤时间、优化掘进工艺,达到减缓掘进期间的瓦斯涌出速度,降低掘进过程中瓦斯报警的几率,进而保障矿井的安全生产。     

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。     

基于短孔快速抽采的低透煤层煤巷掘进技术

针对煤层透气性差、钻孔瓦斯流量衰减较快、采取迎头超前长钻孔抽采效果不佳而导致煤巷掘进速度慢等问题,提出利用检修班时间采用短钻孔进行掘进迎头快速集中抽采,通过短时间、高强度抽采小范围瓦斯,减小通风压力,提高煤巷掘进速度的新思路。通过在霍尔辛赫煤矿3605回风巷应用表明,在检修班采用短钻孔快速抽采工艺,在回风流与工作面瓦斯浓度降低20%的前提下,工作面月进尺提升50%,实现了对低透气性煤层煤巷工作面瓦斯的有效治理。     

绿塘煤矿超高压水力割缝卸压增透效果考察及应用

为有效解决绿塘煤矿低透气性突出煤层煤巷掘进区域验证指标超标、瓦斯浓度超限导致的煤巷掘进效率低的问题,采用超高压水力割缝卸压增透技术在该矿6_中S204回风巷煤巷条带进行试验与应用,考察确定了6_中煤层的合理割缝压力、切割半径和抽采瓦斯纯流量等参数。结果表明：超高压水力割缝技术能够有效改善煤层透气性,大幅提高瓦斯抽采效率,煤巷掘进进度由20.0～30.0 m/月提高到87.5 m/月,解决了低透气性突出煤层煤巷掘进瓦斯治理难题,可为类似矿区煤巷条带的瓦斯高效治理提供经验和技术指导。     

突出矿井底抽巷抽采瓦斯效果分析

以贵州嘉龙煤矿11703运输巷掘进为工程背景,本矿为突出矿井,煤层瓦斯含量高、压力大,为防止掘进过程中产生瓦斯突出危险,运用底抽巷对煤层瓦斯进行治理,结果表明,底抽巷瓦斯抽放效果及消突效果明显,为煤巷安全掘进提供了有效保障。     

煤层瓦斯含量与瓦斯压力反算关系研究

通过对煤层瓦斯压力产生原因及瓦斯储层研究,确定了煤层中瓦斯压力(含残余瓦斯压力)与瓦斯含量(包括参与瓦斯含量)的关系,煤层保持完整或较完整状态时煤层瓦斯压力可以与瓦斯含量采用朗格缪尔方程互相反算,煤层处于破碎离散状态时,则煤层以块状呈现,煤层中存在瓦斯含量但相对瓦斯压力煤层瓦斯压力与瓦斯含量不适用朗格缪尔方程互相反算。     

注液冻结法在石门揭煤中防突作用的可行性研究

根据人工冻结工程实践和注液冻结法的防突原理,通过冻结成型煤样力学实验,获取冻结煤层抗压强度等力学参数,定量分析了突出煤层注液冻结后力学性能和卸压区安全宽度的变化。根据煤层瓦斯含量公式,计算出不同冻结温度下煤层瓦斯压力。从降低煤层瓦斯压力、提高煤层力学性能、增大卸压区强度及减小瓦斯突出危险系数等方面论证了注液冻结法作为石门揭煤防突方法的可行性。     

基于层次分析法的煤与瓦斯突出预测研究

为了对煤与瓦斯突出进行预测,采用层次分析法研究了煤与瓦斯突出预测方法,分析了煤与瓦斯突出因素,对煤与瓦斯突出瓦斯压力和瓦斯含量临界值进行了确定。建立了煤与瓦斯突出的相关指标的层次分析模型。研究得出,某矿5号煤层的煤层瓦斯压力指标临界值为0.68 MPa,5号煤层瓦斯含量指标临界值为10.8 m³/t;影响煤与瓦斯突出的指标依次为煤的破坏类型和坚固性系数、顶板强度和厚度、煤层厚度、瓦斯压力、地质构造、瓦斯含量和埋深。研究为类似条件下煤与瓦斯突出预测提供了技术支持。     

煤中可溶有机质对瓦斯吸附与解吸特性的影响

为了研究煤中可溶有机质对瓦斯吸附与解吸特性的影响,在常温、常压下,用四氢呋喃抽提了淮北矿区的青东8煤、许疃3煤和孙疃8煤中的有机质,对比分析了原煤和残煤的瓦斯吸附量,常压真空解吸量和放散初速度Δp的变化规律。结果表明：抽提后,青东8煤和许疃3煤瓦斯吸附量减少,抽提前后瓦斯吸附增量随压力增加先增大后减小,Δp减小;孙疃8煤瓦斯吸附量无明显变化,Δp增大;3种煤样的常压真空瓦斯解吸量均增大。分析认为：突出煤层中,瓦斯溶解于煤中可溶有机质,形成固溶体,增加了煤层瓦斯含量,提高了瓦斯放散速度,煤层突出危险性增大;非突出煤层中可溶有机质占据了部分孔隙,可减缓瓦斯释放,降低瓦斯释放速度。     

中寨煤矿煤层瓦斯含量影响因素探析

煤矿瓦斯的析出对矿井安全生产影响极大,通过分析瓦斯含量的影响因素可有助于降低瓦斯事故的发生。通过收集中寨煤矿煤质、瓦斯、钻孔等地勘资料,结合其煤层瓦斯的分布规律,采用多因素综合分析方法分别对瓦斯含量的影响因素进行逐个分析,探讨各因素对煤矿瓦斯含量的影响程度。结果显示煤层中瓦斯含量与地质构造、沉积环境、煤层埋藏深度、煤变质程度及围岩性质等均有一定影响,需全面考虑煤层气瓦斯含量对煤矿生产的影响。研究成果为瓦斯分布含量确定的准确性提供依据,据此可采取措施以加强对瓦斯危险性的防范和管控并避免瓦斯安全事故发生。     

沙曲矿2号煤层瓦斯赋存规律研究

瓦斯是地质作用的产物,从地质角度研究煤层瓦斯赋存规律及其控制因素是矿井瓦斯防治最为基础的工作和行之有效的方法。基于煤田地质勘查、矿井地质及相关瓦斯测试参数等资料,采用瓦斯地质理论和数理分析方法,对沙曲矿2号煤层瓦斯赋存规律进行了研究。研究结果表明:沙曲矿2号煤层瓦斯赋存规律主要受地质构造、地下水动力条件、煤层埋深、煤层围岩特征、煤变质作用等地质因素及其耦合作用控制。地质构造多具有封闭保存瓦斯性能,是控制煤层瓦斯赋存局部不均衡性的关键地质因素;地下水动力弱且具有承压性,对瓦斯保存起到良好的封堵效应;一定厚度的泥质岩是瓦斯保存的良好盖层,埋深与瓦斯含量关系显著,埋深越大,瓦斯含量越高,反之亦然;煤的变质程度相对较高,煤层生烃动力强,有利于煤层生烃和提高瓦斯含量。     

深部煤层区域预测指标临界值的研究

《防治煤与瓦斯突出细则》推荐的区域预测临界值指标分别为瓦斯压力074 MPa(相对)、瓦斯含量8 m3/t,然而实际生产过程中,深部煤层经区域预测瓦斯压力小于074 MPa或者瓦斯含量小于8m3/t的煤层也曾多次发生突出。鉴于此,在考虑温度和地应力对煤层瓦斯赋存影响的基础上,对区域预测瓦斯压力和含量临界值进行了修正,修正系数为075。研究表明,考虑地温和地应力的影响修正得到的区域预测指标临界值对深部煤层的防突工作具有一定指导意义。     

煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤层深孔爆破中的研究与应用

针对高瓦斯低透气性煤层,从理论上探讨了煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤层深孔中爆破时,炸药爆炸冲击波初始峰值压力和传播到孔壁处的入射压力以及孔壁煤面上的透射冲击压力。建立了炮孔周围煤体中的动态应力场,分析了爆源区径向裂隙区的形成和扩展半径。最后将裂隙区半径应用于煤层爆破孔和抽采孔布置参数设计,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破孔和瓦斯抽采孔的合理间距,并进行工程实践。结果表明该方法为高瓦斯低透气性煤层增透,进而为解决煤层瓦斯抽采提供了一条有效的解决方案。     

外加水分对煤层瓦斯压力测定的影响分析

针对钻孔及煤岩层水对瓦斯压力测定的影响问题,从宏观影响和微观效应两方面分析了水对直接法测定煤层瓦斯压力的影响。宏观影响主要是由水的重力产生的,可以通过测试后计量钻孔中水分进行修正;微观效应通过实验室开展水对煤中瓦斯的置换实验进行分析。实验表明:水能够置换煤微孔隙中的瓦斯,使吸附态的瓦斯变为游离态瓦斯;在未饱和状态下,煤中含水率在2%～10%时,瓦斯的置换量随含水率的增大而增大,最终平衡的瓦斯压力也变大;从置换速率来看,初期置换速率迅速增加到最大,达到顶峰后进入衰减阶段,衰减趋势比较符合指数衰减规律;从卸压后的瓦斯解吸规律来看,煤样瓦斯解吸量随煤层含水率的增大而减小。考虑到现场测试时测压气室的体积、水对煤的润湿范围、煤的含水率等不确定影响因素,现场尚不能进行水对瓦斯压力影响的定量研究。     

瓦斯压力在线监测技术在揭煤巷的应用研究

有效监测预警是煤矿瓦斯突出灾害防治的重要环节,我国大多数煤矿主要采用不连续的直接指标法和连续的间接指标法对瓦斯突出灾害进行监测预警,现场缺少瓦斯突出灾害连续直接监测技术。为了获得揭煤巷煤层瓦斯抽放过程中的瓦斯压力变化特征,设计了以连续监测、直接监测为核心的煤矿瓦斯突出灾害实时监测预警系统,采用分区布置多测点实时监测方法,验证了该系统的可靠性和监测数据的准确性,获得了瓦斯压力与抽放时间关系规律。研究表明:煤层瓦斯压力变化与抽放时间、瓦斯解吸状态相关,随着抽放时间延长,煤层瓦斯压力总体上呈降低趋势;随着瓦斯解吸量的增加,煤层瓦斯压力总体上呈升高趋势;随着抽放时间延长,抽放区域瓦斯压力为0.07～0.20 MPa,已低于突出临界值0.74 MPa,验证了煤层瓦斯抽放时间是防治瓦斯突出灾害的重要指标。研究可为煤矿瓦斯突出灾害有效监测预警和防治提供理论基础和技术手段。