近距离煤层群瓦斯立体抽采技术研究

针对桐梓煤矿近距离煤层群开采,首先选择瓦斯含量较小、突出危险性低的煤层作为保护层进行开采,利用其开采扰动作用提高下部卸压煤层的透气性。采用顺层钻孔、低位走向穿层钻孔、采空区埋管和底板上向穿层钻孔等措施对煤层群进行立体化综合抽采,试验表明：保护层工作面瓦斯预抽采率在55%以上,消除了煤与瓦斯突出危险性,工作面开采后上隅角瓦斯体积分数控制在1%以下;6号、7号和9号被保护煤层经卸压后透气性系数分别增加了392、320和289倍,瓦斯抽采率超过60%,实现了煤与瓦斯安全高效共采     

伏岩煤业3~#煤层瓦斯抽采合理孔口负压研究

通过对伏岩煤业3#煤层二采区走向鉴定副巷与北胶带大巷瓦斯抽采参数(负压、流量、浓度)的现场实测,研究了瓦斯抽采负压与纯流量之间的关系。结果表明,二者之间的关系可用3次幂函数表示,即q=Ap3+Bp2+Cp+D,并提出了最优的孔口负压为40⁴5 kPa。     

新大地煤矿本煤层瓦斯超前卸压抽采试验研究

对新大地煤矿15101综放工作面利用工作面超前支承压力作用提高低透气性煤层瓦斯抽采效果进行了现场实测研究,结果表明:本煤层瓦斯抽采效果受工作面超前支承压力的影响十分明显,根据本煤层瓦斯抽采钻孔所处位置,其抽采效果可以大致分为4个时期:原始抽采期(工作面前方50 m以外)、抽采减弱期(工作面前方50~20 m)、抽采增长期(工作面前方20~7.38 m)及抽采衰减期(工作面前方7.38 m以内)。其中,抽采增长期和抽采衰减期钻孔瓦斯抽采纯量分别为原始抽采期的7.03倍和6.19倍,是本煤层瓦斯卸压抽采的最佳时期,该时期内钻孔抽采量占本煤层瓦斯抽采总量的57.83%。     

采动煤层瓦斯充分卸压应力判别指标理论研究

针对高瓦斯低透气性煤层群瓦斯卸压抽采时,瓦斯充分卸压范围的确定问题,运用断裂损伤力学理论,分析了煤岩层卸压过程中应力应变关系,提出以应力卸压比（卸压后应力值/原岩应力值）作为煤层是否充分卸压的判别指标;并结合阳泉矿区高瓦斯煤层赋存条件,对应力卸压比作为判别指标的可行性以及煤层充分卸压时应力卸压比的影响因素进行了研究。结果表明：阳泉三矿3号煤理论计算充分卸压时卸压比为0.445,与实际吻合。充分卸压时的应力卸压比与被保护煤层埋深有关,埋深越大,卸压比越小;埋深100～500 m时,应力卸压比变化较大,而埋深大于500 m时,应力卸压比变化缓慢。     

卸压瓦斯抽采技术研究及其效果

矿井瓦斯既是煤矿的一大危害,又是一种可以利用的能源。按采动影响下煤层瓦斯产生“卸压增流效应”的煤与瓦斯共采理论认识,提出了几种井下抽采卸压瓦斯的方法,并列举了煤与瓦斯共采产生的社会经济效益情况。     

观文煤矿煤与瓦斯共采中瓦斯抽采前期研究

 摘要： 以低透气性、强突出危险煤层群矿井—观文煤矿为研究对象,深入研究该矿的瓦斯抽采方案设计。抽采方案主要包括：保护层回采区域顺层钻孔预抽、邻近层卸压瓦斯、采空区瓦斯抽采、底板穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯、煤巷掘进工作面边掘边抽。     

基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量测定抽采半径技术研究

瓦斯抽采半径直接影响着瓦斯抽采率的大小,是煤层瓦斯预抽钻孔布置的主要依据。分析现有测定方法,提出基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量的测定方法,可准确测定瓦斯抽采有效半径,并应用回归分析方法推导了瓦斯抽采半径的测定依据。选取贺西矿4#煤层进行了现场试验,对现场抽采孔进行了连续60天的流量监测,并结合验证孔瓦斯残留量和预抽率进行对比验证,准确测定出瓦斯抽采时间达到180天时,钻孔瓦斯抽采半径为6.5m,钻孔间距可设置为13m。     

采动压力对本煤层瓦斯抽采效果的影响研究

为了提高本煤层瓦斯抽采效果,对富山煤矿21051工作面超前支承压力范围内的顺层钻孔抽采效果进行了现场观测研究,结果表明:在超前支承压力范围内钻孔抽采瓦斯情况大体分为"稳定—衰减—增长—衰减"4个阶段,在工作面前方0~20 m范围内瓦斯抽采效果最好,应尽量保证该区域钻孔正常抽采瓦斯,从而提高本煤层瓦斯抽采效率。     

瓦斯流量法测定煤层瓦斯抽采半径的试验研究

为了提高瓦斯抽采中钻孔布孔间距的合理性,将瓦斯流量作为考察指标,对豫西白坪矿二1煤层开展了顺层钻孔有效抽采半径的测试研究。结果表明:瓦斯流量法测定顺层钻孔的有效抽采半径是一种有效的方法,并确定了白坪矿采用89 mm的钻孔进行煤层瓦斯预抽,抽采3个月时,其有效抽采半径为1.5 m。     

高瓦斯和突出煤层瓦斯抽采技术

我国煤矿瓦斯事故严重,煤层透气性系数低,瓦斯抽采难度大.随着开采深度的增加,煤层瓦斯含量逐渐增高,因此需要研究我国煤层条件下的瓦斯抽采技术.     

采动裂隙煤岩体应力与瓦斯流动的耦合机理

采用渗流力学理论分析方法,对煤层采动裂隙、采动应力与瓦斯流动的耦合作用进行了研究。对采动过程中煤层及其覆岩的裂隙,采动应力和瓦斯压力进行了现场实测,并对三者之间的相互影响作用进行对比分析。研究结果表明：采动影响下裂隙煤岩体的渗透率与裂隙宽度、裂隙贯通情况、裂隙不平整度、裂隙间距裂隙法向刚度和采动应力等有关,裂隙煤岩体瓦斯流动与其裂隙发育情况有着极其密切的关系,瓦斯渗透率与裂隙宽度呈正相关,与裂隙间距呈负相关。基于工作面煤层采动裂隙、采动应力与瓦斯流动耦合作用,依据裂隙煤岩体瓦斯渗流定律,构建了裂隙煤岩体采动应力-瓦斯渗透的力学模型,揭示了裂隙煤岩体的采动裂隙、采动应力与瓦斯流动的耦合机理。     

典型开采条件下煤与瓦斯共采实践与思考

针对我国煤层瓦斯高应力、高瓦斯压力、高瓦斯含量及低渗透性赋存特点,从煤层瓦斯抽采基础理论、技术方法及环境与安全效益等方面,系统分析总结了我国煤与瓦斯共采理论与技术进展,介绍了松软低透煤层群、高瓦斯原生结构煤层、山区松软低渗突出煤3种典型开采条件下煤与瓦斯共采技术体系与应用实践,进一步指出了我国煤与瓦斯共采面临的问题与挑战,认为我国应坚持煤与瓦斯共采的科学开采方法,从基础理论研究、关键技术及装备研发及示范工程建设方面提高煤与瓦斯精准共采技术整体水平,实现不同开采条件下煤层瓦斯资源的有效开发利用。     

瓦斯安全抽采及其建模

为提高煤矿瓦斯抽采运行过程的安全性,围绕瓦斯抽采过程由于空气的导入而造成抽采区域煤自燃、抽采管网中瓦斯燃爆等潜在风险开展研究,明确给出了瓦斯安全抽采的概念,提出了瓦斯安全抽采的定量评价指标——抽采安全度,并通过联立煤层瓦斯抽采中气体扩散-渗流,煤-氧反应以及热量传输方程,定量描述了抽采过程中场流演化,建立了抽采安全度的计算模型。以盘江煤电山脚树矿瓦斯抽采工程为例,揭示了抽采负压、封孔质量、巷道卸压区渗透率、煤层瓦斯吸附特性及煤自燃特性等因素对抽采安全度的影响机理,给出了提高抽采安全度的技术措施。     

近距离煤层群立体抽采瓦斯流动规律的模拟

对近距离煤层群采空区垮落带破碎煤岩的渗透率进行量化研究,得出其分布规律;采用Fluent软件模拟了近距离煤层瓦斯立体抽采防突过程,得出了抽采钻孔周围的瓦斯流动规律,抽采钻孔周围煤体中瓦斯压力分布,从钻孔中心向外0～8 m范围内呈增大扩散,抽采钻孔周围煤体中瓦斯流动速度场分布,从钻孔中心向外0～2 m范围内呈减小扩散,确定了相关的抽采负压、流量和抽采半径等参数。     

Gas drainage technology of high gas and thick coal seam

Gas drainage in Jincheng Mining Group Co., Ltd. was introduced briefly and the importance of gas drainage in gas control was analyzed. Combined with coal-bed gas occurrence and gas emission, the double system of gas drainage was optimized and a progressive gas drainage model was experimented on. For guaranteed drainage, excavation and mining and realization of safety production and reasonable exploitation of gas in coal seams, many drainage methods were adopted to solve the gas problem of the working face.     

煤与瓦斯共采中煤层增透率理论与模型研究

地下开采中瓦斯抽采的针对性与有效性是煤与瓦斯共采的关键问题,其核心是在理论和技术上对采动引起的裂隙网络所形成的增透性进行定义和分析。在综合考虑煤体在不同开采方式形成的支承压力、孔隙压力和瓦斯吸附膨胀耦合作用对损伤裂隙煤体体积改变的影响的基础上,定义了一个新力学量--增透率,来反映单位体积改变下煤体渗透率的变化,推导了4种增透率的理论表达式,并对工程实例进行数值分析,定量描述了开采过程中覆岩和煤层中增透率的分布和演化,结果表明增透率能够反映开采扰动对煤岩体裂隙网络渗透性的影响,为煤与瓦斯共采工程中的煤层增透效果评价提供定量指标和科学方法。     

保护层开采与先抽后采的综采面瓦斯涌出规律

为了掌握在开采保护层与抽放煤层瓦斯前提下的瓦斯涌出规律,对南山煤矿盆底区南翼15号突出危险煤层采煤方法和瓦斯治理研究.结果表明,顶分层平均瓦斯涌出量最大,回采期间应采用了边采边抽增加供风等措施防止瓦斯超限;底分层煤层瓦斯涌出量较顶分层少73%,应采取综采放顶煤开采方式;开采高瓦斯突出煤层时,应采用预抽技术结合顶分层保护层开采技术以消除底分层的突出危险;外延面直接采用综采放顶煤开采方式.通过对突出危险区域的预先长期的瓦斯抽放,可以消除其突出危险性,简化生产系统的布置与施工,降低生产成本;采用放顶煤技术.可以降低巷道掘进工程量,利用有限两条巷道进行整个煤层的开采,经济效益更加显著.     

被保护层卸压瓦斯立体抽采技术

论述了保护层开采和瓦斯抽采对于煤矿安全生产的重要性及对环境保护的意义,并阐明了其理论依据.介绍了适合我国煤层赋存条件的立体化瓦斯抽采新技术,并举例说明了保护层开采和立体化抽采技术所取得的效果及其对遏制瓦斯灾害、充分利用资源的重要性.     

我国深部煤与瓦斯共采战略思考

我国是世界上瓦斯灾害最严重的国家之一,煤炭资源禀赋与长期的旺盛需求导致我国煤炭开发以每年10~25 m的速度快速向深部转移,深部煤炭开采面临的瓦斯问题更加严峻,从安全、能源、环保3个方面考虑,都需要加大深部煤层煤与瓦斯共采力度。分析了我国深部煤层煤与瓦斯共采现状与面临的问题,指出了我国深部煤层煤与瓦斯共采发展对策,认为我国深部煤层应坚持地面和井下相结合的"两条腿走路"的煤与瓦斯共采模式,从基础理论研究、关键技术及装备研发、示范工程建设、政策扶持等方面提高深部煤层煤与瓦斯共采技术整体水平。     

近距离煤层群底抽巷瓦斯抽采实验研究

针对山西焦煤集团屯兰矿近距离煤层群开采过程中,采煤工作面底板瓦斯超限的问题,通过对近距离煤层群采掘工作面底板煤岩增透机理分析及回采工作面邻近层瓦斯涌出量计算,得出18205工作面底板瓦斯涌出量增大原因:18205工作面底板受采动影响,煤岩体形成裂隙带和卸压带,煤岩透气性系数成百倍增加,渗透率增大,为下邻近层瓦斯涌出提供了通道;下邻近层9#煤层瓦斯涌出量占18205工作面瓦斯涌出量的比例高达11.4﹪。结合理论分析、计算及开采条件,进行了底抽巷瓦斯抽采实验研究。结果表明:底板瓦斯浓度由0.46%降至0.1%,瓦斯抽放率提高了17%,矿井通风能力得到了提升。