水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术研究

为了增加低渗透高瓦斯煤层的透气性,提高瓦斯的利用率和抽采效率,提出了水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术,分析了水力压裂-深孔预裂爆破复合增透的爆破致裂机理,建立了在爆轰气体作用下的裂纹应力强度因子方程和裂纹二次扩展半径方程。运用RFPA2D-Flow模拟软件对水力压裂后孔壁周围煤岩体裂隙的产生过程与裂隙扩展规律进行模拟。利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析模拟软件对不同长度预裂缝影响深孔预裂爆破后瓦斯抽采增透效果的程度进行模拟。同时在阳泉五矿8410工作面开展了现场工业性试验,以此验证煤矿井下进行水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术后的瓦斯抽采增透效果。结果表明:使用水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术后煤层的透气性与常规的深孔预裂爆破相比有显著提高,致裂孔的初始瓦斯涌出量是普通爆破孔的3.18倍,瓦斯含量的衰减强度降低了77.3%。深孔预裂爆破的有效影响半径随着爆破孔内预裂缝长度的增加而提高,而且二者呈线性关系。该研究中采用复合爆破后的有效影响半径可达到6.98 m,与数值模拟结果得到的有效影响半径6.763 m相近。同时数值模拟与现场工业性试验的结果均证明:提出的水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术,能够有效增加煤岩层的透气性,提高瓦斯的抽采效率,为其他低渗透高瓦斯煤层的瓦斯抽采增透技术提供了参考。     

基于遗煤自燃防治的综放工作面合理推进速度的确定

为了研究综放工作面推进速度对采空区遗煤自燃的影响规律,采用理论分析、数值模拟、相似模拟及回归分析等方法,对工作面推进速度与工作面采出率、采空区应力场、孔隙率分布规律、漏风量,以及氧化带宽度的关系进行了研究,得到工作面推进速度与各因素的函数关系,以及工作面推进速度的合理确定方法。分析结果表明：防止遗煤自燃的工作面推进速度存在下限值和上限值,当利用上限值和下限值估算的工作面合理推进速度范围存在并且具有较大变化空间时,再对采出率加以考虑,即可得到有效防止遗煤自燃的合理工作面推进速度;当此范围不存在或范围较小时,说明提高工作面推进速度不能防止遗煤自燃,这时工作面的合理推进速度应主要依据采出率进行确定。工作面推进速度越小,与氧化带宽度的关系曲线越平缓,提高推进速度越有利于防止遗煤自燃。     

基于遗煤自燃防治的综放工作面合理推进速度的确定北大核心

为了研究综放工作面推进速度对采空区遗煤自燃的影响规律,采用理论分析、数值模拟、相似模拟及回归分析等方法,对工作面推进速度与工作面采出率、采空区应力场、孔隙率分布规律、漏风量,以及氧化带宽度的关系进行了研究,得到工作面推进速度与各因素的函数关系,以及工作面推进速度的合理确定方法。分析结果表明:防止遗煤自燃的工作面推进速度存在下限值和上限值,当利用上限值和下限值估算的工作面合理推进速度范围存在并且具有较大变化空间时,再对采出率加以考虑,即可得到有效防止遗煤自燃的合理工作面推进速度;当此范围不存在或范围较小时,说明提高工作面推进速度不能防止遗煤自燃,这时工作面的合理推进速度应主要依据采出率进行确定。工作面推进速度越小,与氧化带宽度的关系曲线越平缓,提高推进速度越有利于防止遗煤自燃。