石门揭煤过程颗粒流模拟的探讨

在石门揭煤的实践过程中,为了预先了解揭煤区域内各单元发生煤与瓦斯突出可能性的大小,运用PFC软件对煤层进行颗粒流的数值模拟来直观预测。由于模拟过程无法兼顾瓦斯压力的影响,对模拟结果和瓦斯压力进行加权计算处理,使得这一结果能较好地反应现场实际情况。通过对模拟结果的综合处理后,得出石门揭煤区域内各单元发生煤与瓦斯突出可能性最大值位于掘进巷道的周围,且越靠近巷道危险性越大。     

石门揭煤过程颗粒流模拟的探讨

在石门揭煤的实践过程中,为了预先了解揭煤区域内各单元发生煤与瓦斯突出可能性的大小,运用PFC软件对煤层进行颗粒流的数值模拟来直观预测。由于模拟过程无法兼顾瓦斯压力的影响,对模拟结果和瓦斯压力进行加权计算处理,使得这一结果能较好地反应现场实际情况。通过对模拟结果的综合处理后,得出石门揭煤区域内各单元发生煤与瓦斯突出可能性最大值位于掘进巷道的周围,且越靠近巷道危险性越大。     

复杂构造突出煤层地应力分布与损伤状态模拟

复杂地质构造突出煤层中地应力分布与煤体损伤状态对煤层瓦斯赋存状态与瓦斯压力梯度分布起着重要作用。运用岩石力学模拟软件分析了里王庙矿-1152石门与坦家冲矿236-80石门揭煤区域复杂地质构造突出煤层中地应力分布与煤体破坏规律,结果显示:在曲率较大位置的煤层顶底板岩层极易出现水平应力集中的现象,构造区域煤层内水平应力呈现明显的竖直层状分布,在一定程度上导致了在煤与瓦斯突出过程中煤层会呈层状破坏向外喷出现象的产生;在背斜或向斜轴部附近的翼部区域会存在应力梯度变化拐点,应力变化明显;褶皱背斜轴部及其附近区域出现了应力中和面,且中和面附近翼部区域煤体最先产生破坏,且破坏最为严重。     

钻孔预警在石门揭煤突出危险性预测的应用

石门揭煤是指石门自底(顶)板岩柱穿过煤层进入顶(底)板全部作业过程。石门揭煤最容易发生煤与瓦斯突出,而且突出强度较大,因此石门掘进必须执行‘先探后掘’措施,探明前方构造及煤层层位、厚度、瓦斯情况。利用前探钻孔施工时的情况,判定煤层是否有突出危险性是一种新的突出危险预测的方法。     

导硐法揭开突出危险煤层技术实践

石门揭开突出危险煤层,是煤矿在巷道掘进过程中一项十分危险又不能避免的工作,由于地压、煤层瓦斯、煤体自身物理特性等诸多因素,造成石门揭煤时经常发生煤与瓦斯突出.如何能安全、快速地揭开煤层,对突出矿井的安全生产具有重要意义.鹤煤公司八矿在32采区石门采用合理的施工方案,采取严格的安全防护措施揭开突出危险煤层,其效果良好.     

缓倾斜突出煤层石门揭煤瓦斯灾害治理模式

白羊岭煤矿15#煤层为缓倾斜突出煤层,由于受断层影响,在掘进过程中频繁面临石门揭煤。预计揭煤地点有断层发育,且均处于采掘应力叠加带。为了确保井底车场副井绕道石门揭煤过程中安全揭穿缓倾斜突出危险性煤层,提出了施工探煤孔控制煤层层位、施工瓦斯超前排放孔、排放钻孔效果检验、安全揭煤的治理模式,并进行了现场实践。结果表明:该方法效果显著,施工安全,消除了石门揭煤中的动力现象,确保了安全揭煤,矿井建设速度得以提高。     

石门岩巷掘进中的防突技术

在煤与瓦斯突出矿井中,为防止石门、岩巷掘进期间误揭露煤层以及断层、褶曲等地质构造诱导突出,利用超前钻探技术进一步探测巷道周边煤层赋存情况和断层、陷落柱等隐伏的不明构造,以便合理调整巷道施工坡度,摸清煤厚变化规律,科学进行地质、瓦斯预测预报,超前采取相应的防突措施,岩巷近煤层掘进、揭煤期间,采用区域防突措施与局部防突措施进行消突,实现抽采达标,对防止瓦斯事故的发生具有现实性的指导意义。     

石门揭露冻结煤层瓦斯突出过程的数值模拟

针对新提出的石门揭煤注液冻结防突方法,根据煤与瓦斯突出与煤层力学性能、煤层冻结温度之间的关系,结合人工冻结工程实践,采用岩石破裂过程分析RFPA2D系统,确定模型尺寸和边界条件,建立了石门揭露冻结煤层过程气固耦合数学模型。设定冻结温度下煤层的单轴抗压强度、弹性模量及瓦斯压力等相关参数,数值模拟了不同冻结温度下龙家山煤矿-400 m水平2#石门揭露6#煤层过程。数值模拟表明:当6#煤层温度降为-10～-20℃时,该石门揭煤工作面突出危险性将大为降低。综合冻结时间、能源消耗和防突效果,选定-10℃作为该石门揭露冻结煤层控制温度,可以提高突出矿井石门揭煤工程的经济效益。     

石门对掘揭开急倾斜煤层突出与爆破增透消突技术

针对煤岩介质材料力学性质的非均匀性特点及变形破裂过程中透气性的非线性变化特性,应用基于含瓦斯煤岩破裂过程固-气耦合动力学模型开发的RFPA^2D－Flow软件,系统模拟了石门对掘揭开急倾斜煤层煤与瓦斯突出动力灾害演化过程,从细观的角度分析了突出过程中的应力演变、裂隙发展和瓦斯运移规律。数值模拟和突出实例分析表明：高瓦斯压力和梯度、严重应力集中和叠加、不可忽视的揉搓煤体自重应力以及瞬间爆破应力冲击是造成突出的综合性原因。介绍了利用深孔预裂控制爆破技术的石门揭煤消突试验,结果表明,该技术爆破孔的增透半径大于3 m,在防治高瓦斯低透气性煤层石门揭煤突出和实现安全快速揭煤方面效果较好。     

岩巷掘进过复杂含煤构造带的防突技术

复杂含煤地质构造是影响安全掘进的重要因素之一。以打通一矿东区E6号瓦斯巷掘进过复杂含煤构造带为例,通过连续地质钻探,综合分析了该巷道煤层及瓦斯赋存条件,并根据分析结论对该段巷道进行防突管理;通过合理设计施工预测兼排放钻孔,对含煤构造带的突出危险性进行预测并有效排解了构造带瓦斯威胁;针对巷道过构造带围岩特性,采用金属骨架、前探梁、梯形支架联合支护方式,有效防止了构造带掘进瓦斯动力现象,缩短了揭煤周期,实现了含煤构造带安全快速揭煤。     

钻扩一体化技术在石门揭煤工作中的应用

突出矿井石门揭煤过程中最易引发煤与瓦斯突出事故,而目前石门揭煤工作中防治煤与瓦斯突出的主要措施是穿层钻孔预抽煤层瓦斯,但低透气性煤层中单一采取这一措施难以达到理想的消突效果。钻扩一体化水力扩孔技术,能有效增加煤层透气性和抽采钻孔有效影响半径,辅以严封孔、高负压抽采措施,快速实现抽采达标,保证揭煤安全。     

断层揭煤综合防突技术

龙山煤矿11011工作面断层发育,构造复杂,具有突出危险性。为满足胶带运输巷过断层揭煤防突工程需要,在底板岩巷布置8排穿层钻孔进行瓦斯预抽,5个月后抽放率32.7%,残余瓦斯压力0.5 MPa。胶带运输巷掘进过程中采取了加强前探并进行准确、有效的揭煤前区域验证,根据需要揭煤前施工2排穿层排放钻孔,保证揭煤超前距10 m,采用远距离放炮等安全防护措施,安全、顺利地揭开落差8 m的煤巷断层。     

高瓦斯缓倾斜突出煤层构造顶(底)板石门揭煤技术研究

基于缓倾斜突出煤层的传统石门揭煤技术中存在的穿越石门、煤门距离长、突出危险性大等问题,深入探讨了构造石门顶(底)板法石门揭煤技术。结合薛湖煤矿二2突出煤层2108风巷揭煤具体情况,应用构造顶板石门揭煤工艺,详细讨论了施工过程中应注意的关键环节。实践证明,构造顶(底)板法能够有效安全地揭穿高瓦斯缓倾斜突出煤层。     

快速石门揭煤技术在大众煤矿的应用

石门揭煤容易发生突出事故,其主要原因是岩层的透气性远远低于煤层的透气性,在煤层外部形成了一个"保护盖",导致煤层中保存了大量的高压瓦斯气体,另外石门揭煤作业瞬间大面积的暴漏煤体,导致应力失衡而引发突出。基于上述原因,提出穿层钻孔预抽煤层瓦斯和导硐揭煤法相结合的快速石门揭煤技术,并成功应用于大众矿13031下底板抽放辅助巷揭煤作业,揭煤周期较以前提高了近60 d,有效的缓解了工作面接替紧张的局面。     

不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验研究

使用自主研发的煤与瓦斯突出模拟试验装置开展了不同突出口径条件下煤与瓦斯突出模拟试验,以分析石门揭煤时含瓦斯煤体暴露面面积对煤与瓦斯突出发生发展的影响。分析结果表明：突出口径越大,煤体越易于破裂失稳并发生煤与瓦斯突出,所以,石门揭煤时煤体暴露面面积对煤与瓦斯突出有着一定的控制作用,合理设计揭煤工艺控制煤层新暴露面面积可有效防治煤与瓦斯突出;突出口径影响破断煤体中瓦斯的放散,使得煤体中瓦斯压力梯度变化趋势不同;突出口径越小,煤与瓦斯突出持续时间越长,瓦斯压力降低越慢,瓦斯对煤体的粉碎性越不明显,突出强度也越小,也因此改变了突出时温度变化量,结果在某种程度上说明了突出口径影响含瓦斯煤的破断失稳和抛出特性。     

突出矿井石门导硐震动炮揭煤的工程实践

为防止王家岭新井在石门揭煤时发生煤与瓦斯突出,在掘进头进行了突出危险性预测和消突,根据煤层赋存条件选用导硐震动炮法进行揭煤,设计了导硐的层位、尺寸及其爆破施工参数,并用震动炮安全完成揭煤作业。     

鹤煤四矿突出石门快速揭煤技术的研究及应用

突出煤层石门揭煤是突出矿井防突工作的关键过程,研究安全有效的突出煤层石门揭煤技术对矿井的安全生产和采掘接替具有重大意义。通过综合分析鹤煤四矿煤与瓦斯突出影响因素,结合石门揭煤工作面的实际情况,制定了穿层钻孔瓦斯抽放、水力压裂与强化抽放、注马丽散加固煤体等综合性措施,安全快速揭开了煤层。     

注液冻结法在石门揭煤中防突作用的可行性研究

根据人工冻结工程实践和注液冻结法的防突原理,通过冻结成型煤样力学实验,获取冻结煤层抗压强度等力学参数,定量分析了突出煤层注液冻结后力学性能和卸压区安全宽度的变化。根据煤层瓦斯含量公式,计算出不同冻结温度下煤层瓦斯压力。从降低煤层瓦斯压力、提高煤层力学性能、增大卸压区强度及减小瓦斯突出危险系数等方面论证了注液冻结法作为石门揭煤防突方法的可行性。