低浓度抽采钻孔压缩空气循环脉冲疏堵增透技术研究

针对瓦斯抽采过程中存在的透气性低、钻孔堵塞,引起瓦斯流动通道封闭造成的瓦斯抽采浓度低等问题,通过研究压缩空气循环脉冲疏堵增透机理,优化关键技术参数,研制基于压缩空气循环脉冲动力作用的抽采钻孔自动疏堵增透装置,并进行现场工业试验。研究结果表明：利用压缩空气循环脉冲装置对钻孔疏堵增透后,能将钻孔内的堵塞物破碎运出钻孔,并在抽采钻孔周围煤体中形成新的裂隙。疏堵前后,典型代表性钻孔瓦斯浓度最大变化倍数8.3,平均变化倍数5.2。纯流量最大变化倍数24.18,平均变化倍数11.6,明显提高了低浓度瓦斯钻孔的抽采效果。     

基于塑性区分布形态的软弱破碎巷道围岩控制原理研究

以平煤股份六矿北二进风石门软弱破碎巷道围岩为研究对象,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的方法,分析巷道围岩塑性区分布形态特征,研究侧压系数、内聚力与内摩擦角对塑性区的影响程度。研究结果表明:巷道围岩塑性区主要存在圆形、椭圆形、圆角矩形和蝶形4种分布形态,侧压系数、内聚力与内摩擦角共同影响塑性区的分布形态及其范围;内聚力与内摩擦角对圆形和椭圆形塑性区的影响较小,而蝶形塑性区对内聚力与内摩擦角非常敏感,主要表现为4个蝶叶随内聚力与内摩擦角的增大而快速退化,蝶叶尺寸越大,蝶叶的退化速度越快;提高内聚力与内摩擦角在减小巷道围岩塑性区范围的同时,可促使蝶形塑性区向圆角矩形转化。工程实践结果表明,以中空注浆锚索为核心的"锚网喷+全断面中空注浆锚索"分步联合巷道修复支护技术能够保持软弱破碎巷道围岩的稳定性,保障巷道的长期使用。     

穿层深孔松爆技术在防突和防冲中的应用

平煤股份十二矿己组煤层存在严重煤与瓦斯突出和冲击地压危险性,巷道掘进速度缓慢,针对该问题提出了穿层深孔松爆防治技术。通过研究穿层深孔松爆技术的作用机理,分析了爆破过程中煤、岩的压力变化情况和爆破影响范围,确定了巷道钻孔松动爆破卸压技术参数和施工工艺。穿层深孔松爆卸压技术的应用,在一定范围内使突出煤层有效释放地应力,增大透气性,加速高压瓦斯排放,减少了突出势能,有效防治煤与瓦斯突出和冲击地压。     

瓦斯抽采钻孔集成除尘系统设计与应用

 本文针对平顶山矿区突出煤矿井下瓦斯抽采钻孔工程量大,钻孔施工过程中产尘量大、除尘难度大的特点,系统分析了当前国内外孔口除尘技术研究现状,在现场实测研究钻孔施工过程中粉尘扩散、流动、沉降规律的基础上,开发设计高效钻孔孔口集成除尘装置,对进一步降低瓦斯抽采钻孔粉尘危害进行了探索。     

高压水力压裂技术在高瓦斯低透气性突出煤层中的试验研究

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯难以抽放的问题,对高压水力压裂技术进行了分析研究,通过在平煤股份十二矿己15-17200回风巷的压裂试验,不仅使煤层的透气性、平均瓦斯浓度、平均瓦斯抽采纯量显著增大,而且大大减少了抽采时间,缩短消突周期,确保了矿井安全生产。     

平顶山矿区地形曲率对瓦斯赋存的影响

煤层瓦斯赋存是瓦斯防治的重要指标之一。根据平顶山矿区地形的数字高程模型研究了矿区的地形曲率变化,并结合矿区煤层瓦斯含量测试结果和瓦斯含量等值线图,进一步探讨了地形曲率与瓦斯赋存规律的关系。以地形曲率半径作为研究对象,结果表明,平顶山矿区地形曲率变化复杂区域煤层瓦斯含量变化范围也较大,正、负地形曲率转变地区易出现高瓦斯煤层。     

平煤十二矿己_(15)煤层瓦斯地质规律研究

运用瓦斯地质理论,结合地质勘探和矿井生产揭露的瓦斯地质资料,研究了十二矿己15煤层的瓦斯地质规律。综合分析了地质构造、煤层厚度、煤层顶底板岩性、煤层埋深和上覆基岩厚度对煤层瓦斯赋存的影响。提出了地质构造控制己15煤层瓦斯赋存和分布,受构造控制井田划分为牛庄向斜南翼区、牛庄向斜和郭庄背斜共翼区及郭庄背斜北翼区3个瓦斯地质单元,并分析了构造对各瓦斯地质单元内瓦斯赋存的控制;己15煤层厚度大,煤层顺层滑动,构造煤成层发育,直接顶底板岩性大部分为砂质泥岩或泥岩且厚度变化小,利于瓦斯赋存;十二矿第四纪松散层垂向差异大,上覆基岩厚度相对煤层埋深对瓦斯赋存分布控制更准确,上覆基岩厚度主导各瓦斯地质单元内瓦斯赋存。     

超千米深部矿井采动应力显现规律

我国浅部煤炭资源逐渐耗竭,开采深度逐渐进入1 000～2 000 m水平,常常伴有大量的工程灾害,其根本原因是深部采动应力场的显现规律与响应规律不清楚。以平煤股份十二矿超千米深己15-31030工作面为研究基地,开展了不同开采速率下超千米煤层采动应力显现规律及响应特征研究,并集成"锚杆应力-钻孔应力-钻孔裂隙窥视"等研究手段进行现场原位测试。结果表明:随着采煤工作面的不断推进,超前支承压力峰值先是交替上升,回采距离超过80 m时,由于埋深较大导致支承压力峰值增长变缓并最终在85 MPa左右波动,应力集中系数达3. 3,高于一般浅部工作面集中系数;同时上覆岩层在采动影响下形成垮落带、断裂带、弯曲下沉带的"三带"结构;其次,随着开采速度增大,超前支承压力峰值逐渐增大,峰值点距采煤工作面的距离相应减小,基本顶断裂形成的岩块长度也越长;工作面支架压力随着采煤工作面持续推进呈现出周期上升的趋势。在采动影响下,由于扰动后应力重分布及能量释放,锚杆应力呈现出先增长后降低的趋势,得出工作面采动影响范围大约为85 m,钻孔应力距采煤工作面75 m左右时进入采动影响范围开始上升,而后进入支承压力降低区,应力开始出现小幅度下降;随着采煤工作面不断推进,强烈的开采扰动导致裂隙不断发育,裂隙逐渐发育成纵横交错的破碎带,并向顶板上方发展。     

高压磨料射流割缝技术及其在防突工程中的应用

分析了煤层巷道煤与瓦斯突出机理,提出了整体卸压理念,开发了高压磨料射流割缝防突技术并且在煤层巷道掘进工作面进行了实际应用.应用结果表明：该技术可用于具有突出或冲击危险的煤层,可以使钻孔之间相互沟通,造出缝隙,使煤体得到充分卸压、煤体中的瓦斯得到排放和应力得到解除,为掘进工作提供较为安全的工作环境.