基于极近距离煤层综放工作面回风隅角瓦斯治理研究

针对极近距离煤层群开采过程中,覆岩裂隙发育、瓦斯运移复杂、回风隅角瓦斯易超限等问题,本文以某煤矿EIN₅6-5综放工作面回风隅角瓦斯超限案例为研究背景,采用理论分析、数值模拟及现场实践的方法,分析了瓦斯超限影响因素,模拟分析了工作面覆岩破坏过程及应力分布,提出了“分阶段、差异化”的瓦斯治理思路,并在EIN₅6-5综放工作面实践应用。研究结果表明：EIN₅6-5工作面回风隅角瓦斯超限是由上覆坚硬顶板、瓦斯抽采措施不合理等多种因素耦合造成的;工作面垮落带最大高度为8.95 m,裂隙带最大高度为20.33 m;工作面后方自燃三带范围分别为：0～25 m为散热带、25～70 m为升温氧化带、70 m以内为窒息带;通过合理的瓦斯抽采措施实施,瓦斯抽采率达到77%,回风隅角及回风巷未发生瓦斯超限,进而确保了工作面的安全回采。     

厚煤层采动覆岩裂隙分布特征及卸压瓦斯抽采技术

针对崔家沟煤矿2303综放工作面瓦斯涌出量高易造成瓦斯超限的安全难题,应用采动裂隙椭抛带理论,在分析特厚煤层综放开采覆岩破坏特征的基础上,采用物理相似模拟和UDEC数值模拟试验研究了采空区覆岩"三带"演化规律,建立了采动裂隙椭抛带数学模型,确定出了覆岩裂隙瓦斯抽采有利区,提出了低-中-高位钻孔相组合的瓦斯抽采方案,并进行了工程应用。结果表明:2303综放工作面垮落带高度为33 m,断裂带高度为110 m,距离煤层底板35 m以上55 m以下与外椭抛面交集的范围为瓦斯抽采的有利区域;通过低-中-高位钻孔抽采方案的实施,上隅角瓦斯浓度小于0.6%,回风巷瓦斯浓度小于0.5%,有力保障了工作面的安全高效回采。     

高瓦斯倾斜煤层综放工作面抽采瓦斯技术

为解决工作面回采期间上隅角瓦斯超限问题,针对硫磺沟煤矿(4-5)04工作面实际情况,采用物理相似模拟方法,对工作面采动覆岩"三带"分布特征及规律开展研究,结合工作面实际情况设计高位钻孔抽采上隅角瓦斯,并对抽采瓦斯效果开展实时观测与分析。研究结果表明:(4-5)04工作面上隅角处的垮落角为71°左右且顶板裂隙较为发育;该工作面垮落带高度为25~26.8 m,断裂带高度为109.2~110 m,初次来压步距为36 m,周期来压步距平均为16.6 m,切眼附近裂隙区宽度约为40 m,回风巷及进风巷附近约30 m,工作面附近约20~40 m;高位钻孔抽采浓度为19.85%~23%,抽采过程中上隅角及工作面的瓦斯浓度分别为0.15%~0.48%及0.08%~0.45%,避免了回采期间上隅角瓦斯超限,保证工作面安全高效回采。     

特厚煤层综放工作面U形通风回风隅角瓦斯防治

四棵树煤炭有限公司8#井B51107综放工作面采用上行通风方式后,为了防治回风隅角瓦斯超限,通过对特厚煤层走向长壁综放工作面开采采空区覆岩垮落形态、采空区瓦斯赋存特点、工作面瓦斯涌出来源等分析,建立二维采空区风量与瓦斯浓度关系数学模型,选择适合的风量和回风隅角瓦斯防治措施,杜绝了回风隅角瓦斯超限现象,取得预期效果,有力保障了工作面的安全生产,为类似条件下的工作面回风隅角瓦斯防治积累了成功经验。     

高位定向钻孔合理层位确定及抽采效果分析

为了有效解决临近层卸压瓦斯通过采动裂隙扩散至本煤层工作面，导致采空区上隅角及工作面回风巷瓦斯浓度超限的问题。以某矿9103工作面为工程背景，采用理论分析与数值模拟相结合的手段，对工作面上覆岩层裂隙演化规律进行分析研究。研究表明：采用UDEC数值模拟软件分析工作面上覆岩层破坏时垮落带和裂隙带演化规律及裂隙带高度分布范围与理论计算结果基本一致，覆岩垮落带最大高度4.9 m，裂隙带最高13.44 m。基于此，确定了工作面覆岩高位钻孔设计方案：在9#煤层上方10 m位置的粉砂岩中，采用高位钻孔技术抽采瓦斯，整体抽采浓度较高，进一步验证了高位钻孔布置参数设计的合理性。     

沟谷及坡角对浅埋特厚煤层顶板导水断裂发育规律影响研究

以不连沟煤矿F6201采区为工程背景,采用沟谷坡角60°的模型试验和数值分析相结合的方法,研究沟谷坡角对浅埋特厚煤层开采顶板覆岩运移及导水裂隙发育规律的影响。结果表明:顶板覆岩运移规律受主亚关键层控制:工作面推进112.5 m时,亚关键层1发生5次周期性垮落,垮落高度15 m,与大采高经验值(16.5±2.2)m相符;工作面推进120 m时,亚关键层2发生垮落,垮落高度37.5 m。此时,主关键层与亚关键层3同步发生垮落,整体垮落高度64.5 m;沟谷两侧导水裂隙发育高度分别为63、81 m;导水裂隙发育高度随沟谷坡角的增大而增大,以沟谷坡角≤30°和≥30°为界限划分为两区域,沟谷坡角60°的导水断裂带发育高度95 m,与试验垮落总高度102 m相吻合。     

塔山矿地面L型钻孔抽采瓦斯技术应用

为了验证地面L型钻孔抽采采空区瓦斯效果，以塔山矿8214综放工作面为研究对象，采用数值模拟和理论分析相结合的方法，确定了抽放钻孔布置位置和钻孔结构，设计了L钻孔抽采瓦斯方案。研究结果表明：塔山矿8214综放工作面垮落带高度为35m，裂隙带高度为60m，顶板最大悬露空顶长度为45m，垮落角为45°国钻孔应布置在距采煤工作面顶板40～60m，距帮26～30m，有效解决了工作面上隅角和低位抽采巷的瓦斯超限的问题|钻孔的终孔始终位于工作面上隅角的后上方，有效解决了钻孔与工作面推进在瓦斯治理中的时空匹配问题，达到了高效稳定治理采空区瓦斯的目的。     

裂隙带抽采在漳村煤矿综采工作面的应用

针对漳村煤矿2503工作面回采过程中上隅角超限问题,通过对工作面上覆岩层垮落特征分析,研究在回风巷顶板打设高位裂隙钻孔抽采采空区裂隙带瓦斯进行治理。回采过程中钻孔瓦斯抽采量随工作面推进先增大后减小,上隅角和回风流瓦斯涌出量逐渐降低,工作面上隅角瓦斯未出现超限现象。     

高瓦斯厚煤层覆岩裂隙瓦斯分布规律及抽放研究

为了研究某煤矿厚煤层综放面开采覆岩裂隙演化和瓦斯运移规律,用理论分析和现场工程实践相结合的方法,在某矿进行了煤与瓦斯共采试验。研究得出,经过几次周期来压后,采空区的中部裂隙被压实,形成了通裂隙发育的“O”形圈;经过瓦斯抽采效果分析得出,在距离顶板大约40 m位置处、水平距回风巷33~43 m位置处,是布置抽采钻孔最合适的区域;采用顶板裂隙带钻孔+瓦斯尾巷抽采技术,可有效解决工作面回风巷上隅角瓦斯超限的问题。研究为实现煤与瓦斯共采提供了一定的技术支持。     

低瓦斯煤层高强开采覆岩卸压瓦斯抽采合理布置研究

针对低瓦斯厚煤层高强综放开采卸压瓦斯治理问题,采用物理模拟、数值分析和现场监测方法,研究工作面开采初期和稳定时期覆岩结构演化及裂隙场分布特征,揭示了考虑采动裂隙场的卸压瓦斯场分布特征;依据研究获得采动瓦斯聚集区分布,提出采用高位定向长钻孔治理采空区卸压瓦斯,并进行了效果检验。结果表明:工作面推进至135 m后,覆岩结构和裂隙演化基本稳定,垮落带发育高度为25～27 m,裂隙带发育高度为75～95 m,弯曲下沉带发育高度达到110 m左右;采动裂隙带瓦斯聚集区位于距回风巷25～55 m、高度距煤层顶板25～50 m范围内;高位定向长钻孔瓦斯抽采技术实施后,抽采平均浓度为5.8%,平均流量为0.71m~3/min,工作面上隅角和回风流瓦斯浓度均小于0.8%,瓦斯治理取得较好效果,为类似条件下的卸压瓦斯治理提供参考。     

高河能源高瓦斯综放工作面瓦斯防控体系研究

为解决高瓦斯综放工作面瓦斯超限难题,针对高河矿W1309综放面实际地质条件和开采技术水平,在分析W1309综放面双U型通风系统的基础上,结合Y型通风方式在防治综放面瓦斯超限的优势,提出“Y型通风+高抽巷”的工作面瓦斯防控模式。为充分发挥走向高抽巷的作用,运用Fluent软件对高抽巷不同垂距、不同平距下Y型通风工作面瓦斯分布规律进行数值模拟。结果表明：当高抽巷布置于煤层底板之上30m,与回风顺槽平距为25m的裂隙带中时,瓦斯抽采效果最好,抽采纯量达到18.52m_³/min,抽采浓度最高,可达8.11%,且上隅角瓦斯浓度最低0.61%。通过现场监测记录数据,得出现场数据与模拟值基本吻合,验证了数值模拟结果的可靠性,为工作面瓦斯防控体系的升级提供了理论指导。     

综放工作面上隅角瓦斯治理技术实践

为解决瓦斯矿井综放面推采过高瓦斯区域时,上隅角瓦斯易超限的问题,结合赵庄二号井2309工作面地质情况,研究实施了工作面采空区瓦斯抽采和上隅角软管抽放的综合治理技术。实践表明:在2309综放工作面回采期间,上隅角瓦斯浓度得到有效控制,平均为0.15%,最高为0.36%,为工作面安全生产提供了有力保障。     

上隅角埋管抽放前后采空区瓦斯运移规律研究

针对新安煤矿14211沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯浓度超限问题,对综放开采工作面采空区瓦斯运移规律进行了研究。根据CFD数值模拟的理论,建立采空区瓦斯渗流的三维非均质模型,并得到了模型中相应参数的确定方法。利用Fluent数值模拟软件,对比分析了沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯有无情况下的采空区瓦斯运移及浓度分布规律。模拟结果表明:通过上隅角瓦斯抽放可平均减少42%的上隅角和采空区的瓦斯,有效解决了沿空留巷综放开采工作面上隅角瓦斯积聚问题,从而保障了综放开采工作面的安全生产。     

高位抽放巷防治上隅角瓦斯积聚数值模拟

上隅角瓦斯积聚是高瓦斯综放工作面必须解决的问题。根据塔山煤矿8103工作面的实际情况,提出了设置高位抽放巷引排采空区瓦斯的方法,根据CFD理论建立数学物理模型,计算了综放工作面及采空区内空气、瓦斯流动的规律,分析了高位抽放巷解决上隅角瓦斯积聚的可行性和可靠性,并通过工程实践进行了检验。     

特厚煤层综放工作面瓦斯抽采技术

崔家沟煤矿2303综放工作面存在抽采难度大、瓦斯涌出量大的问题,为此进行了特厚煤层综放工作面瓦斯抽采技术实践。分析综放工作面瓦斯赋存情况,首先采用分源预测法对2303工作面进行瓦斯涌出量预测,然后采取本煤层钻场扇形钻孔预抽、上隅角采空区埋管抽采、回风巷钻场高位钻孔抽采及顶板高位大直径定向长钻孔相结合的方法进行了瓦斯抽采。实践结果表明,采用分源预测法不仅预测了瓦斯涌出量,也可以掌握瓦斯的涌出来源;该方法对瓦斯抽采效果较好,抽采率满足要求,从而在一定程度上保证了工作面安全高效生产,可以为本矿其他综放工作面及同类高瓦斯矿井特厚煤层瓦斯抽采技术提供参考依据。     

急倾斜特厚煤层综放工作面采场运移与巷道围岩破裂特征

急倾斜煤层的赋存环境及水平分段综放的开采方式加剧了综放工作面采场结构与应力演化的复杂性,增加了综放工作面稳定性评估的难度,为此采用多手段联动的方法对煤岩体结构与巷道围岩破裂特征进行综合探测。通过急倾斜煤层综放工作面覆岩结构与应力分析巷道围岩产生分区破裂的力源条件;基于钻孔应力监测、声波探测、光学钻孔摄像等监测方法,获得了巷道围岩质量与离层区分布位置,钻孔内壁裂隙发育程度、裂隙数量与长度以及动态破裂演化特征。综合分析表明：急倾斜特厚煤层巷道围岩破碎具有分区分布特征,顶板与两帮裂隙呈现不规则的分区演化特征,裂隙区与完整区交替出现,煤体侧巷道帮的裂隙分布区域大于岩体侧。     

极软易燃特厚突出煤层综放面瓦斯排放理论及实践

瓦斯不均衡异常涌出是极软易燃特厚高瓦斯突出煤层综放开采的主要技术难题,本文提出的"来压倍增"的认识以及采用顶板巷排放瓦斯的实践,成功地防治了综放工作面上隅角及回风巷和顶板巷瓦斯超限问题。     

保德煤矿81304综放工作面上隅角瓦斯治理

以保德煤矿81304综放工作面日常瓦斯浓度测定数据为基础,结合工作面煤层赋存特征,找出了上隅角瓦斯超限的根源,并有针对性的提出了均压和采空区埋管抽放的综合治理措施,彻底解决了工作面上隅角瓦斯超限的问题。     

沟壑地貌下综放开采覆岩破断特征研究

针对沟壑地貌下综放开采工作面矿压显现强烈、来压规律异常的现象,论文以某矿12309工作面经过沟壑地貌下的推进过程为工程背景,综合采用数值模拟和相似模拟的研究方法,分析了工作面推进过程中的覆岩运移和破断特征以及塑性区演化规律,揭示了沟壑地貌对综放开采矿压显现的影响机理。研究结果表明：主关键层的破断将引起基岩和黄土层之间的离层,使得裂隙贯通至地表形成裂缝,此时沟壑地貌的地表不均布载荷易于和采动应力相互影响,造成工作面覆岩和黄土层上坡段区域出现向采空区回转的趋势,导致综放工作面矿压显现异常剧烈;同时相似模拟结果量化了12309工作面基本顶初次破断步距为35 m,周期来压步距介于23~34 m。数值模拟分析了工作面覆岩塑性区演化规律,与相似模拟结果相互吻合。该研究结论可为相似条件下的工作面推进规划提供借鉴。