未卸压煤层钻孔瓦斯流量衰减系数测定

介绍了钻孔瓦斯流量衰减系数测定方法,通过现场施工钻孔并测量各钻孔不同排放时间瓦斯流量,运用回归分析计算出试验区域钻孔瓦斯流量衰减系数。为煤矿瓦斯抽采与利用提供理论依据,便于煤矿根据煤层的不同抽放难易程度采取不同的抽采措施。     

钻孔自然瓦斯流量衰减系数合理测定期的探讨

基于钻孔自然瓦斯流量衰减理论,结合在山西晋城阳城矿区3#煤层钻孔自然瓦斯流量的现场实测数据,统计了1～65 d内不同时间段内测定的钻孔自然瓦斯流量数据,然后通过回归分析的方式对比了不同时间内的钻孔自然瓦斯流量衰减系数,进而根据曲线衰减的拟合度探讨测定钻孔自然瓦斯流量衰减系数α的最短有效时间。结果表明:在钻孔自然瓦斯流量较大的无烟煤层,其衰减系数的合理测定时间应为40 d左右。     

相邻煤层钻孔抽采瓦斯效果的观测和分析

根据相邻煤层钻孔瓦斯抽采流量与时间的观测数据,计算了贺西煤矿3号和4号煤层钻孔瓦斯初始流量、衰减系数、煤层透气性系数。研究表明3号煤层卸压保护开采,使4号煤层钻孔瓦斯初始流量和极限抽采量小于3号煤层,而衰减系数和煤层透气性系数却大于3号煤层;影响钻孔瓦斯流量和浓度主要因素是封孔质量。因此,建议延长3号煤层抽采时间,加大4号煤层孔间距,提高封孔质量以提高各煤层综合抽采效果。     

复合作用下煤层瓦斯抽采时空演化及衰减特性研究

针对顺煤层钻孔瓦斯预抽时间无法合理确定的难题,基于煤岩体力学和渗流力学理论分析顺煤层钻孔瓦斯流动特性并确定瓦斯抽采控制因素,对不同抽采时间和复合作用区域的顺煤层钻孔瓦斯浓度和瓦斯流量进行对比。结果表明：单孔瓦斯浓度在上覆煤层采空区-遗留煤柱和断层带复合作用下具有明显的区域差异特性,在不同区域内呈现相似的不稳定升降、大幅度衰减和趋于稳定阶段演化规律|连续钻孔瓦斯流量均呈负指数衰减规律,初始流量和衰减系数在主控因素是透气性系数时不稳定变化,在主控因素是有效应力时趋于稳定,在预抽时间60～120d内抽采效果最优|同时钻孔瓦斯抽采衰减系数可以作为煤层抽放难易程度的一个辅助判断指标。     

高瓦斯矿井穿层钻孔瓦斯流量衰减特征分析

为了研究高瓦斯矿井穿层钻孔单孔瓦斯极限抽采量及其流量衰减特征,利用自行研制的煤层钻孔瓦斯流量及浓度检测装置,对底抽巷穿层钻孔单孔瓦斯流量和浓度进行监测,并绘制单孔瓦斯流量和浓度衰减变化规律曲线,基于高负压抽采条件下的单孔瓦斯流量衰减理论、高等渗流力学及弹塑性力学等相关理论综合分析了钻孔瓦斯流量变化衰减规律。结果表明:(1)钻孔瓦斯流量衰减随时间呈现出3个阶段:线性衰减阶段、不稳定波动阶段、稳定平缓衰减阶段;(2)在测定钻孔瓦斯流量衰减系数时,只需进入相对稳定衰减阶段,即监测周期50 d;(3)基于钻孔周围应力与瓦斯抽采流量的相互关系,确定了瓦斯抽采流量与时间呈现负指数关系式。     

顺煤层钻孔抽采半径与预抽期动态耦合规律

针对煤层瓦斯预抽钻孔盲目布置引起矿井采掘安全隐患凸显及瓦斯治理成本激增的问题,基于瓦斯流量法,对不同钻孔间距下青岗坪煤矿4~(-2)顺煤层瓦斯流量、瓦斯抽采总量与抽采时间对应关系进行考察。结果表明:不同间距(2m、3m、4m、5m)下瓦斯流量均随抽采时间成负指数衰减,抽采总量均随抽采时间成负指数增加,间距越小则初始流量越小而衰减系数越大,间距越大则抽采总量极限值越大;不同间距下瓦斯抽采率均存在极限值,间距越小则极限抽采率增幅越大,间距2m时抽采率达到最大值79%;瓦斯抽采半径与预抽期存在动态耦合关系,综合考虑合理预抽期和瓦斯治理成本,科学确定了现行采掘和抽采条件的有效影响半径,为青岗坪煤矿4-2煤层采掘工作面瓦斯抽采设计提供理论依据。     

钻孔初始瓦斯流量规律研究

为获得钻孔初始瓦斯流量解吸规律,理论分析发现,钻孔初始瓦斯流量与钻孔半径、钻进深度、钻进时间、地应力、煤体强度和瓦斯压力有关。运用自行研制的钻孔初始瓦斯流量实验室测定装置,采集5组有代表的煤样,固定其他5个变量,在不同瓦斯压力下进行50次测定试验(其中48组数据有效)。研究表明:单位长度钻孔中涌出的钻孔初始瓦斯流量之和,即钻孔初始瓦斯涌出量与瓦斯压力近似成正比关系,瓦斯压力越高,钻孔初始瓦斯涌出量越大。对同一煤样,在气体压力相同条件下,充入CO_2时打钻测得的钻孔初始瓦斯涌出量远比充入N2时大的多。钻孔初始瓦斯涌出量的变化能较好的体现煤层突出危险性的变化。     

羽状千米长钻孔抽采效果考察试验

探讨了羽状千米顺层长钻孔区域性预抽煤层瓦斯的特点和优越性,结合煤层瓦斯抽放理论,分析了钻孔瓦斯流量与负压及钻孔长度的关系,指出千米钻孔工艺是针对高瓦斯矿井区域性防突措施和井下煤层气开采的一种新型抽采技术。在山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河煤矿西轨措施巷1号和2号千米钻孔的应用研究表明：区域煤层瓦斯预抽率可达42%以上,且在煤层透气性系数和抽放负压条件相对不变的前提下,钻孔越长,百米钻孔初始瓦斯流量就越大,衰减系数随之减小,相同的时间内抽采率亦相应升高。     

浅析钻孔瓦斯流量衰减系数测定方法

对煤层钻孔瓦斯流量及其衰减系数的测定方法,分析测定及计算过程中应注意的问题作了简要叙述,以供测定煤层瓦斯基础参数时参考。     

龙山矿防治煤与瓦斯突出试验研究

工作面瓦斯超限以及煤与瓦斯突出时有发生是影响龙山矿未达产的主要因素。通过实测分析煤层瓦斯压力、煤层透气性系数、初始钻孔瓦斯流量和流量衰减系数,判定该煤层为“可以抽放煤层”。针对该煤层特征,计算了抽放方案设计的参数,合理布置了抽放钻孔。运用预抽瓦斯和预测煤与瓦斯突出有效指标检验证明抽放效果达到了要求,降低了瓦斯管理等级,提高了生产效率和经济效益,为龙山矿及其他地质条件相似的工作面提供了有益借鉴。     

近距离保护层开采瓦斯治理效果

考察了平煤五矿近距离保护层开采瓦斯治理效果,结果表明,近距离保护层开采使突出煤层的瓦斯含量、瓦斯压力急剧降低,钻孔初始瓦斯流量增大,衰减系数显著减小,大量瓦斯被释放,有效地消除了被保护层煤与瓦斯突出的危险性,为安全高效开采提供了技术保障.     

掘进落煤瓦斯涌出规律研究

通过用解吸法测定掘进工作面不同暴露时间的落煤瓦斯含量,考察落煤瓦斯解吸强度随暴露时间的关系,由落煤瓦斯解吸强度衰减系数与时间的关系建立数学模型。结果表明,落煤瓦斯解吸强度与暴露时间变化近似为双曲线关系,并得出了落煤瓦斯涌出量预测模型。     

松软低透煤层钻孔卸压增透技术研究

为解决松软低透突出煤层卸压增透难题,在祁南矿开展了深螺纹钻杆钻进工艺试验。效果考察结果表明,钻孔排渣量越大,煤体卸压效果越好;钻孔瓦斯初始涌出量越大、衰减系数越小,抽采达标时间越短。研究认为,松软低透煤层应以卸压增透为发展方向;钻孔卸压增透技术的本质就是加大钻孔排渣量;应制定配套的薪酬管理及钻孔考核验收制度,应把钻孔排渣量、瓦斯初始流量作为重要考核内容。     

水力冲孔强化增透松软低透突出煤层效果分析

以罗卜安煤矿为研究背景,在预抽煤层瓦斯前,采用水力冲孔措施对煤层进行增透。为了分析水力冲孔对松软低透突出煤层的增透效果,特对水力冲孔前后钻孔瓦斯涌出特征、煤层透气性系数和钻孔抽放有效影响半径的差异性进行了对比研究,结果表明:水力冲孔后钻孔初始瓦斯涌出量提高了6倍,百米极限瓦斯流量提高了46倍,钻孔瓦斯涌出衰减系数降低了85%,煤层的透气性系数提高了53.48倍,钻孔抽放有效影响半径提高了2～3倍。     

可拓学在煤层瓦斯抽放难易程度评价中的应用

为解决判定煤层瓦斯抽放难易程度时煤层透气性系数和钻孔流量衰减系数2个评价指标相互矛盾及不同煤层抽放难易程度相互比较的问题,以《煤矿瓦斯抽放规范》为依据,以可拓学为理论基础,确定了评价煤层瓦斯抽放难易程度的经典域和节域,并得到了待评价煤层与各等级关联度的一般公式。应用结果表明：采用可拓学方法评价煤层瓦斯抽放难易程度及比较不同煤层的抽放难易程度是可行的。     

抽采钻孔瓦斯浓度影响因素实验研究

为了研究抽采负压、瓦斯压力及透气性系数对瓦斯抽采浓度的影响。通过自主研发物理模拟井下瓦斯抽采影响实验平台,通过控制变量法,研究瓦斯抽采浓度随不同抽采负压、不同瓦斯压力及不同透气性系数变化规律。结果表明：当漏气量小于CO2进气流量与CO2纯量时,CO2抽采浓度比较高,因此最佳抽采负压应该在30KPa-40KPa之间;CO2进气流量随煤层初始压力提高而提高,CO2纯量随煤层初始压力提高同样呈增长趋势;透气性系数增大时,提高抽采负压可以提高抽采浓度。     

应用水力压裂技术提高单一低渗煤层瓦斯抽采效果

针对单一低渗煤层瓦斯抽采困难的问题,提出采用水力压裂技术压裂煤层增大其透气性,提高瓦斯抽采效果。以鹤壁中泰矿业33071抽放巷为试验点,考察了压裂前后百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采浓度、抽采流量等参数变化情况。试验结果表明:百米钻孔瓦斯流量提高了1.80～2.68倍,单孔抽采浓度和流量比压裂前分别增大了7.5倍和95倍,煤层透气性系数增加了9～18倍,衰减系数减小了210%～280%。