采动裂隙带卸压瓦斯合理抽放效果分析

分析采动裂隙带中卸压瓦斯的运移特征与提出合理有效地抽采裂隙带卸压瓦斯措施对确保回采工作面高安全高效生产意义重大.建立采动裂隙带卸压瓦斯运移FLUENT数值模拟模型,模拟分析确定U(U型通风模式)+L(内错尾巷)+走向高抽巷型通风模式下高抽巷和联络巷最佳布置参数以实现最理想的瓦斯抽放效果,在此基础上提出U+L(内错尾巷)+走向高抽巷型立体化采动裂隙带卸压瓦斯治理方案.     

近距离煤层群采动卸压规律及瓦斯抽采技术

近距离高瓦斯煤层群开采时,受采动卸压作用工作面上部煤层瓦斯及底板下部煤层瓦斯均会对工作面造成影响导致瓦斯超限,需同时治理。针对杏花煤矿28#煤层右二工作面近距离高瓦斯煤层群开采时瓦斯涌出量大的问题,通过理论计算及数值模拟分析了顶底板煤岩破坏卸压规律为抽采工程设计提供了依据,结合工程经验采用了高位钻场、低位钻场及高抽巷相结合的立体化抽采措施控制本煤层及邻近层瓦斯,并取得了良好的应用效果。     

采动压力对瓦斯抽放影响的考察

由于煤体结构不同，其受采动影响时瓦斯抽放量的变化也不同。本文较详细地介绍了抽放量增加或减少的原因是煤结构在采动应力作用下是否被破坏所造成。     

高瓦斯薄煤层采动裂隙演化规律及瓦斯抽采技术

针对鸡西矿区某矿薄煤层工作面瓦斯涌出量大,现有风排措施难以控制,需采用抽采措施减小瓦斯量的问题。运用理论计算及数值模拟分析了顶板采动裂隙的发育规律,发现薄煤层工作面顶板环形裂隙圈的宽度较小,且不能使上部亚关键层破断,使得亚关键层及以上岩层中不能发育贯通裂隙富集瓦斯。因此应将抽采工程布置在亚关键层下的裂隙带内,根据分析进行了抽采工程设计并取得了良好的应用效果。     

采动覆岩卸压采空区瓦斯抽采技术及工程应用

结合采空区顶板覆岩移动破坏规律,通过数值模拟研究了采空区瓦斯渗流场随通风方式和抽采参数的变化规律,在此基础上提出了"良性通风,高位钻孔,低位埋管"的瓦斯抽采技术,通过实现Y形通风、优化布置顶板覆岩钻孔参数和采空区埋管相结合的瓦斯抽采技术,大幅度降低了隅角及采空区瓦斯浓度,保障了工作面的安全生产。     

远程卸压瓦斯抽采特征与采动裂隙演化的数值模拟

为了解远程卸压开采中的瓦斯抽采特征及裂隙演化过程,以朱集矿首采工作面综合抽采为例,对比分析了各措施抽采参数变化规律。研究结果表明:留巷埋管和地面钻井抽采瓦斯浓度较高,穿层钻孔因顶板运动可能造成钻孔错断,尚不能准确实现远程定点抽采,各孔瓦斯抽采纯量和浓度差异较大,在钻孔布位和维护方面仍有较大的优化空间。运用UDEC软件模拟了采动裂隙的演化进程,模拟结果与瓦斯抽采参数的监测结果和来压规律较为吻合,可辅助查明留巷内穿层钻孔的损毁原因。     

基于渗透率变化的煤层瓦斯抽采特性理论分析

煤层瓦斯抽采实现是防治煤与瓦斯突出、防止瓦斯爆炸和瓦斯燃烧的基本措施。目前钻孔对煤层进行瓦斯抽采期间,煤层渗透率的变化规律以及由渗透率变化引起的煤层瓦斯抽采特性是现场生产过程中经常忽略的问题。为分析瓦斯抽采期间煤层渗透率变化规律以及由渗透率变化引起的煤层瓦斯抽采特性,以渗透率主导影响因素有效应力和基质收缩效应作为切入点,主要采用理论分析的方法开展研究。结果表明:钻孔抽采使煤层有效应力增加、基质收缩;有效应力的增加使煤层渗透率降低,基质收缩使煤层渗透率增大;煤层瓦斯抽采呈现有效应力与基质收缩一负一正、先后占据主导作用的影响效应。     

贵州省煤层瓦斯抽采技术探讨

针对贵州突出低透煤层的特点,结合中岭煤矿具体瓦斯抽放方法、开采巷道布置和回采工艺特点,应用现有的技术手段,提出了煤层瓦斯井上下同抽共采的想法,即增加对煤层气的利用率,并加以综合利用,可取得一定的经济效益;减少温室效应,改善能源结构,可取得较好的社会效益。     

五阳煤矿本煤层瓦斯超前采动卸压抽采试验

为了研究工作面超前支承压力对本煤层瓦斯采动卸压抽采的影响规律,在五阳煤矿7801工作面进行了试验研究;结果表明:工作面超前支承压力对本煤层瓦斯采动卸压抽采效果具有明显的影响作用,根据本煤层瓦斯抽采钻孔距工作面的位置,钻孔瓦斯抽采效果可划分为4个阶段:原始抽采阶段、超前影响抽采减弱阶段、超前影响抽采增长阶段和抽采衰减阶段。其中,超前影响抽采增长阶段和抽采衰减阶段为本煤层瓦斯超前采动卸压抽采的有效阶段,采用顺层平行钻孔抽采时,工作面前方25.8 m以内范围为有效抽采区域,该区域内瓦斯抽采量占顺层平行钻孔抽采总量的61.75%;采用顺层斜向钻孔抽采时,工作面前方44.8 m以内范围为有效抽采区域,该区域内瓦斯抽采量占顺层斜向钻孔抽采总量的37.89%。     

南庄煤矿12~#煤层上邻近层采动卸压瓦斯协同抽采技术研究

以南庄煤矿12#煤层4611工作面为工程背景,探索适合南庄煤矿12#煤层的上邻近层采动卸压瓦斯抽采技术,以控制上邻近层采动卸压瓦斯涌出,达到降低工作面风流瓦斯浓度、提高瓦斯抽采量和抽采率以及工作面推进效率和资源利用率的目的,延长矿井的服务寿命,对实现该矿区的安全、高效和绿色开采有着积极的经济、社会和环境意义。     

低透气性煤层水力冲孔和抽采钻孔瓦斯治理模拟研究

为消除平煤十矿己_15-16-24100工作面在准备和回采过程中的突出危险,精细化模拟研究了水力冲孔结合抽采钻孔的瓦斯治理过程。分析了瓦斯解吸、渗流及煤岩变形的相互作用,构建了煤层瓦斯运移应力—渗流耦合数学方程,采用有限元软件对其求解,通过数值模拟己_15-16-24100工作面顺层钻孔、底板巷穿层钻孔、水力冲孔掩护风巷、机巷和开切眼掘进及本煤层回采全过程,研究瓦斯抽采对降低工作面突出危险性的影响,并结合现场监测结果对抽采效果进行验证。研究结果表明:对己_15-16煤层进行\     

顶底板岩层透气性对煤层瓦斯抽采的影响研究

为了考察煤层顶底板岩性对瓦斯抽采的影响,基于含瓦斯煤流固耦合方程,利用COMSOL Multiphysics软件对透气和不透气2种顶底板岩层进行了钻孔瓦斯抽采数值模拟,其中透气性顶底板岩层孔隙率设置为20%,不透气性顶底板岩层孔隙率设置为0。研究结果表明,不同顶底板岩性条件下在抽采过程中瓦斯总是沿钻孔径向流动,但煤层顶底板岩性对煤层瓦斯流场有明显影响;不同顶底板岩性条件下钻孔瓦斯抽采时间越长,钻孔影响的范围越大,同时距离钻孔中心越远煤层残存瓦斯含量越大,但透气岩层模型的瓦斯压力衰减更快,残存瓦斯压力更低;顶底板岩性对煤层瓦斯抽采有效范围有显著影响,与不透气岩层相比,透气岩层的钻孔有效抽采范围更大。研究结果对穿层钻孔瓦斯抽采具有一定的指导意义。     

考虑启动压力梯度的低渗透煤层瓦斯渗流耦合模型及应用

低透气性煤层瓦斯低速渗流时具有非Darcy渗流的特征,为揭示非Darcy渗流现象的渗流机理,开展了包含非Darcy渗流现象的瓦斯渗流与煤岩变形耦合作用规律研究。根据低透气性煤层瓦斯渗流特征,考虑启动压力梯度作用下的非Darcy渗流规律,研究游离瓦斯渗流、吸附瓦斯扩散流动机理和煤岩变形等过程,建立含启动压力梯度的渗流耦合模型,并利用该模型开展本煤层预抽钻孔数值模拟研究,结果表明,考虑启动压力梯度的模拟结果更符合低渗透煤层瓦斯运移规律,依据模拟结果布置井下钻孔,工作面预抽钻孔抽采瓦斯量为1.09 m³/t,抽采效果理想。     

气相压裂增透技术强化煤层瓦斯抽采效果的研究

针对高瓦斯低透煤层瓦斯抽采效果差、抽采成本高、抽采时间长等问题,通过应用气相压裂增透技术来强化煤层的瓦斯抽采效果,实验和现场测试分析压裂前后煤样的孔隙裂隙基本参数变化情况,明确增透强化的机理。结果表明:气相压裂煤层孔容和比表面积均以大孔为主;在不同吸附平衡压力和粒径下,压裂煤层的扩散系数随着时间的延长减小的幅度存在差异;气相压裂后煤层孔隙裂隙基本参数都呈现增大的趋势,有利于缩短瓦斯扩散路径,提高瓦斯扩散系数;气相压裂后,钻孔有效抽采半径、煤层透气性系数和渗透率分别提高了2.1~4.3倍、54~96倍和7.54~30.40倍,从而判定压裂煤层由原始难抽采煤层转化为易抽采煤层,气相压裂增透强化瓦斯抽采效果明显。     

高瓦斯低渗煤层水力造穴增透技术优化研究北大核心

为解决高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采浓度低的问题,探究低渗煤层水力造穴过程中各特征参数变化对卸压效果的影响,开展了水力造穴特征参数优化试验。首先,通过单一因素试验研究了不同出煤量、造穴次数及孔间距对水力造穴效果的影响;其次,根据Box-Benhnken理论设计了17组试验,对结果进行方差分析并建立了合适的二次模型;然后,通过响应曲面进一步分析了3个影响因素对试验结果的显著性。最后,利用Design-Expert软件确定水力造穴特征参数最优组合为:单孔出煤量0.7 t,单孔造穴次数12次,孔间距8 m。选取潞安集团某矿进行现场工业性试验,通过对比同一位置试验造穴孔与普通造穴孔的瓦斯抽采浓度与瓦斯抽采量发现:试验孔瓦斯抽采量提高了3倍以上,瓦斯抽采浓度提高了2倍以上,达到了卸压的目的。     

综合抽采瓦斯方法在低透气性薄煤层矿区的应用研究

七台河矿区属典型的低透气性薄煤层,随着煤矿井下开采深度的增加,用单一的通风方法已不能消除瓦斯威胁。本文结合实际探索了在掘进卸压区内进行钻孔抽采、采空区瓦斯埋管抽放及地面抽放等综合抽采的具体做法,并与传统方法进行了对比,效果明显。     

Technique of coal mining and gas extraction without coal pillar in multi-seam with low permeability

Aimed at the low mining efficiency in deep multi-seams because of high crustalstress,high gas content,low permeability,the compound three soft roof and the trouble-somesafety situation encountered in deep level coal exploitation,proposed a new idea ofgob-side retaining without a coal-pillar and Y-style ventilation in the first-mined key pressure-relieved coal seam and a new method of coal mining and gas extraction.The followingwere discovered:the dynamic evolution law of the crannies in the roof is infl...     

基于深孔预裂爆破增透技术的低透气性煤层瓦斯抽采研究

为了有效地对低透气性煤层进行瓦斯抽采,确保矿井的安全开采,研究了深孔预裂爆破增透技术对煤体的致裂机理,分析了控制孔对裂隙发育的影响,确定了爆破影响半径和裂隙区的范围,采用数值模拟分析研究了不同时间段煤体受力状态和裂纹扩展情况以及爆破孔附近煤体裂纹的长度及数量。研究有效地解决了低气性煤层的瓦斯抽采问题,具有一定的推广应用价值。     

重复水力压裂技术在深井低透气性煤层中的应用

随着井下煤矿开采深度的不断加大,煤层透气性进一步降低,煤层瓦斯抽采难度亦同时增加,对于单一无保护层煤层来说,大多数需要人为地增加渗透率,水力压裂因其增透范围广,性价比相对较高而取得广泛的应用。对于深井低透气性煤层来说,为了进一步提高瓦斯抽采效率,单次的水力压裂增透技术已然不能满足需要,因此提出了井下重复水力压裂技术,并且论述了重复压裂原理及工艺流程。根据十二矿己_(15)-31040工作面地质情况,设计了相关水力压裂参数,并进行了重复水力压裂和压裂之后瓦斯抽采的效果检验。结果表明:煤层经过重复水力压裂后,煤层残余瓦斯含量较单次压裂降低明显,而且瓦斯抽采浓度和纯量亦增加显著。试验结果表明重复水力压裂可以明显提高深井低透气性煤层瓦斯抽采效率,具有一定瓦斯防治的应用价值。     

厚煤层综采矿井瓦斯抽采系统扩能优化技术研究

瓦斯灾害是困扰厚煤层开采矿井生产的棘手难题。五虎山煤矿由于抽放设备的机械效率、设备使用年限等原因使得乙泵站内2BEC52型水环式真空泵实际抽放能力已达到最大抽放能力,而井下增加两台移动抽放泵用以辅助抽放采空区瓦斯,但移动抽放泵抽放能力较小、只能临时解决局部区域瓦斯涌出量大的问题,为解决高瓦斯大采高综采工作面的瓦斯抽放问题,对抽放系统进行优化设计和科学选型,建立了完善可靠的抽放系统,解决了工作面在高效快速推进中的瓦斯抽放的难题,为工作面的高产高效提供了保障。