综放工作面高位定向钻孔布置优化分析

为了研究综放工作面高位定向钻孔合理布置参数,以王家岭矿12318工作面采空区为研究对象,利用数值模拟软件建立了覆岩数值模型,分析了采空区覆岩应力和裂隙分布特征,定量化指出了采空区覆岩裂隙带分布范围,对高位定向钻孔的合理布置参数进行了优化设计,并考察了优化后高位定向钻孔的抽采效果,验证了分析结果的可靠性。结果表明:高位定向钻孔经优化后平均抽采瓦斯浓度提高1.0倍,平均抽采瓦斯纯量提高1.1倍,工作面上隅角及回风流瓦斯浓度明显降低,有效提高了采空区瓦斯抽采量。     

采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯机理研究

为了提高采空区顶板高位走向长钻孔瓦斯抽采效率,消除工作面上隅角瓦斯超限事故,以山西华晋吉宁煤业有限责任公司2102综采工作面为研究对象,采用数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法,利用3DEC软件模拟计算2102综采工作面回采期间采空区顶板裂隙场演化过程,根据裂隙场、应力场和应变场分布模拟结果在沿工作面推进方向上划分采空区顶板裂隙加强区范围与压实区范围,工作面推进期间煤层顶板在时间上先后经历裂隙加强区和重新压实区,处于裂隙加强区的钻孔部分为钻孔高效抽采作用区域,钻孔高效抽采段长度与钻孔高效抽采段裂隙发育程度共同决定高位走向长钻孔抽采效率,揭示了采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯作用机制;在此基础上,在采空区顶板裂隙带高度范围内布置多个高位试验钻孔,进行钻孔瓦斯抽采效果考察,研究结果表明:在保证高位钻孔布置于回风巷内侧顶板裂隙带前提下,最佳布孔层位为距煤层底板60 m左右,同时在高位试验钻孔作用下,上隅角瓦斯体积分数最大值由1.1%降低至0.6%,说明根据回风巷内侧采空区顶板裂隙带高度范围,布置高位走向长钻孔能显著降低上隅角瓦斯浓度。     

高位定向长钻孔抽采技术在上隅角瓦斯治理中的应用

根据象山矿井5#煤层煤系地层赋存条件,分析了采空区瓦斯富集区层位,设计施工5个顶板高位定向长钻孔进行采空区瓦斯抽采治理。现场抽采结果表明:顶板高位定向长钻孔布置层位高度20~22m,水平内错距离0~45m较为合理;通过进行5#煤层顶板定向长钻孔抽采技术应用,工作面日产量大幅提升,而工作面上隅角瓦斯浓度由此前长期维持在0.7%降至0.4%左右,有效遏制了上隅角瓦斯超限事故,实现了取消高位裂隙钻孔和采空区埋管抽采的目标。     

西铭矿42206工作面高位钻孔合理层位选择

基于西铭矿42206综采工作面采用高位钻孔抽采上邻近层瓦斯,运用经验公式和实测回归方程计算得出42206工作面上覆"裂隙带"最大高度,根据"裂隙带"计算结果,设计了工作面高位裂隙钻孔布置方案,同时布置顺层钻孔抽采本煤层瓦斯,经现场应用表明,工作面瓦斯抽采率为47. 8%,说明42206工作面瓦斯抽采效果较好。     

漳村煤矿高位钻孔布置参数优化

为提高高位钻孔的抽放效果,利用浓度法对漳村煤矿的裂隙带高度进行了现场考察,并根据考察结果对高位钻孔的布置参数进行了优化,并将优化后高位钻孔抽采技术应用于2203工作面。抽采结果表明,优化后高位钻孔抽放措施有效地解决了上隅角瓦斯超限问题。     

突出薄煤层顺层瓦斯预抽钻孔合理布置研究

针对松藻煤矿突出薄煤层工作面顺层瓦斯预抽钻孔布置参数与抽采达标时间关系不清,难以适应矿井采掘接替要求、浪费钻孔工程量的问题,分析了不同钻孔布置参数对抽采达标时间的影响规律,制定了抽采达标时间现场考察方案,并在2215-2工作面进行了现场考察试验。试验结果表明:缩小钻孔间距可有效缩短抽采达标时间,钻孔直径为φ65mm、钻孔间距由5m缩小至3m,吨煤钻孔量增加70%,抽采达标时间由71d缩短至32d;同步增大钻孔直径和钻孔间距将增加抽采达标时间,钻孔直径由φ65mm增大至φ87mm、钻孔间距由5 m增大至8m,吨煤钻孔量减少40%,抽采达标时间由71d增加至93d。     

单一低透气性高瓦斯煤层走向高位裂隙带钻孔瓦斯抽采效果分析

高位裂隙带钻孔瓦斯抽采现已在全国普遍应用,准确划分上覆岩层中裂隙带的分布范围,能够确保高位钻孔瓦斯抽采效果。以余吾煤矿N2202综采放顶煤工作面为例,通过理论计算、数值模拟和现场考察,综合划分裂隙带的分布范围,进而确定终孔高度,为优化走向高位裂隙钻孔参数提供依据,达到优化抽采工艺,提高瓦斯抽采效果,改善工作面安全生产状况。     

顶板高位大直径定向钻孔抽采瓦斯治理技术应用研究

晋煤集团寺河矿是罕见的高瓦斯矿井,为进一步降低工作面回风瓦斯,设计在W1305工作面进行顶板高位大直径定向钻孔抽采采空区瓦斯技术应用实验,通过理论分析、现场实体检测等方法表明,顶板高位大直径定向钻孔平面上距离巷道15～60 m较合理;剖面上距离煤层顶板30～45 m,钻孔瓦斯抽采浓度较大;其介入瓦斯抽采前回风巷上隅角各采集点的瓦斯浓度较高,最高达到0.65%,高位钻孔介入抽采后下降至0.4%,工作面瓦斯治理效果显著。     

无煤柱开采采空区瓦斯分布特征及抽采技术研究与应用

平煤集团为煤层群开采条件，为了更好地开展瓦斯治理工作，采用FLUENT数值分析软件模拟在无煤柱开采条件下，抽采前后戊8煤层采空区瓦斯分布特征，从而为高抽巷抽采钻孔的布置提供参考。研究表明：随着回风横贯距离工作面距离的增加，回风隅角处的瓦斯体积分数逐渐减小，且根据数值模拟结果及现场实际情况，综合确定高抽巷抽采钻孔应布置在垂高14.75倍处最佳，抽采后采空区体积分数明显减小；优化设计了高位瓦斯抽采钻孔的布置，分析钻孔抽采效果，发现高位裂隙带瓦斯浓度基本稳定在23%～45%，瓦斯抽采纯量稳定在12～18 m³/min。表明高位裂隙带瓦斯抽采浓度和纯量基本稳定。     

大直径顶板定向长钻孔替代高抽岩巷的瓦斯抽采效果分析

为进一步提高采空区裂隙带瓦斯抽采效果以保障工作面回采期间安全,提出了一种大直径顶板定向长钻孔(?203 mm)进行采动区裂隙带瓦斯定向抽采技术,并对其施工工艺、钻孔布置合理层位及抽采效果进行了研究。结果表明,钻孔布置的合理垂直高度45～50 m,钻孔与工作面回风侧的水平间距40 m。与高抽岩巷、普通顶板高位钻孔等常规采动区瓦斯治理方法相比,大直径顶板定向长钻孔的抽采量与高抽岩巷相当,是普通顶板高位孔抽采量的2.04倍;工程量大幅度降低,大直径顶板定向长钻孔既能实现高效率抽采,又达到节约工程量、降低施工成本等效果。大直径顶板定向长钻孔的成功应用为以孔代巷及传统顶板高位孔工艺的改进提供了实践基础和发展方向。     

煤与瓦斯突出矿井工作面顶板高位钻孔优化设计

为提高瓦斯抽采率,基于采场围岩裂隙发育特征及瓦斯流动规律,采用UDEC数值模拟软件模拟祁南煤矿342工作面在推进时的覆岩裂隙发育规律,优化工作面顶板高位钻孔设计方案。研究结果表明:当工作面推进速度5 m/d时,裂隙发育和瓦斯积聚区距煤层顶板12~22 m,在高位钻孔的层位控制范围,高位钻孔倾向控制范围优化为距回风巷9~36 m,钻场间钻孔的压茬距离35 m。祁南煤矿342工作面顶板高位钻孔按优化方案设计施工,单孔最大瓦斯抽采体积分数达84%,高位钻孔瓦斯抽采率达50%以上,工作面回风流的瓦斯体积分数控制在0.6%以下,保证了工作面的安全开采。     

近距离高瓦斯煤层群采动裂隙带瓦斯抽采技术

为了解决沙曲矿近距离高瓦斯煤层群开采过程中瓦斯超限这一难题,运用理论分析和数值分析相结合的方法对沙曲矿南翼4号煤开采采动裂隙演化规律进行了分析,确定了高位裂隙钻孔组的合理布置位置。结果表明:采空区垮落带和裂隙带高度分别为8、36.5 m,贯通裂隙带距工作面顶板垂高8~23 m,非贯通裂隙带距工作面顶板垂高23~42 m,工作面上方22 m左右裂隙分布密集且覆岩整体结构相对稳定,将钻孔延深至该区域能有效提高瓦斯抽采的浓度、抽采量和稳定性。现场实践表明:利用DDR-1200型千米定向钻机,将钻孔布置在距工作面上方22 m处时,瓦斯抽采效果明显,平均瓦斯抽采体积分数90.68%,平均瓦斯抽采纯量达11.58 m3/min。     

高位钻孔布置参数优化研究

为了减少瓦斯灾害、提高高位钻孔瓦斯抽采效果,分析和研究各种瓦斯汇集区的确定方法,采用体积分数法确定唐安煤矿3#煤层的顶板裂隙带内瓦斯汇集区,对高位钻孔布置参数进行优化,将优化后高位钻孔参数应用于唐安煤矿3409回采工作面。抽采结果表明,高位钻孔有效长度达到钻孔的65.4%,瓦斯抽采浓度大幅提高且钻孔有效抽采时间增长,单个钻孔瓦斯抽采纯量和钻场内总瓦斯抽采纯量增加3倍以上。参数优化后的高位钻孔增加了回采工作面瓦斯抽采量,有效地减少了工作面回风风排瓦斯量,为回采工作面安全生产提供了保障。     

黄陵矿区二矿高位裂隙钻孔瓦斯抽采有效性分析

阐述了采用高位钻孔瓦斯抽采的技术关键,确定了工作面上方的冒落带和裂隙带高度,并结合现场实测数据考察了钻孔的有效利用率和钻场间距合理性,结果表明:黄陵矿区二矿107工作面回风巷高位裂隙钻孔布置较合理,能够解决工作面瓦斯涌出量较大的问题,如果降低钻孔仰角,使钻孔的终孔位置位于冒落带之上、裂隙带的中下部,可以更有效抽采瓦斯。     

顶板高位钻孔抽放瓦斯参数优化及应用

本文以漳村煤矿瓦斯抽采工作为研究对象,通过分析钻孔布置方式对应的抽采瓦斯浓度变化,提出了高位钻孔布置参数优化方案。试验结果表明,采用高位钻孔布置参数优化方案在仅增加73%的钻孔工程量的情况下,抽采瓦斯总量就能够增加3~7倍,更加有效地降低了工作面的风排瓦斯涌出量。     

大倾角高瓦斯煤层采动覆岩“三带”微震监测及瓦斯抽采效果

为了明确大倾角高瓦斯煤层采动覆岩裂隙发育情况,提高卸压瓦斯抽采效果,运用了微震监测技术对新疆硫磺沟煤矿（4-5）06工作面推进过程中采动上覆岩层的微震事件进行实时记录,据此分析了采动上覆岩层的裂隙发育形态特征和演化趋势,且运用经验公式对微震监测结果加以验证,并结合监测结果对高位钻场瓦斯抽采参数进行了优化,检验了卸压瓦斯抽采效果。结果表明:（4-5）06工作面周期来压步距约15 m,采动覆岩断裂带高度约60 m,裂隙发育形态整体呈不对称椭抛带,其中心对称轴向回风巷一侧偏移。以此为依据,对高位钻场瓦斯抽采钻孔参数进行优化,设计高、中、低3个层位钻孔,且全部布置于靠近工作面一侧的瓦斯优势运移通道带以内区域。通过分析现场瓦斯抽采监测装置记录的数据发现,高位钻场中高、中、低3个层位钻孔瓦斯抽采浓度及抽采流量均呈现先增大后减小的趋势,且中层位钻场瓦斯抽采浓度明显高于其余层位。优化后高位钻场瓦斯抽采流量为63～85 m³/min,钻场瓦斯抽采体积分数为6.22%～10.94%,井下回风巷及上隅角瓦斯浓度均低于阈值1%,有效保证了工作面的安全推进。实践表明微震监测技术可有效运用于...     

特厚煤层综放工作面高位钻孔优化布置及效果分析

介绍了高位钻孔瓦斯抽采是有效解决工作面上隅角瓦斯超限的重要措施,但钻孔层位布置将直接影响工作面瓦斯治理效果。针对屯宝煤矿特厚煤层综放工作面高位钻孔抽采现状,通过现场考察高位钻孔瓦斯抽采效果,对比分析并不断优化调整高位钻孔布置方式,最终确定了合理的钻孔布置方式。结果表明:高位钻孔布置层位为7~9倍采高时,可以有效保证瓦斯抽采效果,工作面瓦斯抽采率达到60%以上,上隅角瓦斯得到了有效控制,瓦斯治理效果良好。     

工作面分段高位钻孔瓦斯抽采技术应用

为解决工作面回风隅角及回风巷瓦斯超限问题,结合矿井现有技术装备以及煤层赋存不稳定的因素,优选采用分段施工高位钻孔的方法进行采空区和邻近层的瓦斯抽采。高位钻孔的最佳布置层位为裂隙带的中上部。高位钻孔抽采瓦斯浓度高达60%以上、抽采纯量达到1. 5 m3/min以上、且能保证抽采的可持续性。     

瓦斯排放巷在屯留矿厚煤层综放工作面的应用

针对屯留矿厚煤层综放工作面瓦斯涌出量高及分布范围广的特点,运用数值模拟方法,研究厚煤层宏观裂隙发育范围,提出了双巷掘进后用相邻工作面运巷做为本工作面瓦斯排放巷,并在其中布置高位钻孔和采空区抽采筛管的综合方法,对开采过程中煤层释放至采空区的瓦斯进行抽采。研究表明:高位钻孔应延深至工作面采空区中央上方28 m,抽采方案现场实施后,高位钻孔抽采瓦斯浓度平均达20.18%,筛管抽采平均19.1%,有效控制了采空区瓦斯向工作面的涌进量和上隅角瓦斯浓度。     

工作面煤与瓦斯共采技术实践

山西某综放工作面瓦斯治理难度大,针对该工作面进行了煤与瓦斯共采实践.在采煤过程中.工作面布置了φ325 mm和φ219 mm两条抽放管路,该矿充分利用覆岩移动对瓦斯的卸压作用,并根据岩层移动规律来优化了抽放方案、提高了抽出率,成功地实现了煤与瓦斯共采.采取的抽采工艺有顶煤高位钻孔抽采瓦斯、采空区上隅角插管抽采放和钻场覆岩裂隙带抽采.