新集一矿6-1#煤层工作面突出预测敏感指标临界值研究

为提高新集矿区新集一矿突出煤层6-1#煤层采掘工作面突出危险预测准确率,减少防突措施工程量,采用理论分析、实验室测试和现场试验相结合的研究手段,获得了6#煤层试验区1506采掘工作面正常及异常情况突出预测敏感指标及其临界值,正常地质条件下:钻屑量S0 =5.0 kg/m,钻屑瓦斯解吸指标△h20=160 Pa;异常地质条件:钻屑量S0 =4.0 kg/m,钻屑瓦斯解吸指标△h20=128 Pa.经试验区超过3000m采掘工程应用,结果表明:工作面预测无突出准确率100％,研究确定的指标及其临界值合理有效,符合试验区实际情况.     

基于煤层突出特征的工作面预测指标确定

为了确定突出煤层工作面突出预测敏感指标及合理临界值,以四季春煤矿6号煤层为例,通过总结矿井及邻近区域6号煤层的煤与瓦斯突出特征,构建了6号煤层工作面突出预测指标敏感性考察标准,基于敏感性考察标准统一对比了各工作面突出预测指标比值敏感程度,确定了6号煤层敏感指标钻屑瓦斯解析指标和辅助预测指标钻屑量。采用实验室测试和历史数据拟合计算、现场考察修正、扩大应用确定三步递进式敏感指标临界值确定方法,确定了6号煤层工作面突出预测敏感指标钻屑瓦斯解析指标临界值为0.51 mL/(g·min^1/2),辅助预测指标钻屑量临界值为6 kg/m。     

乌兰煤矿7~#煤层突出危险性敏感指标及临界值的确定

为了确定煤与瓦斯突出矿井巷道掘进过程中的突出检验指标——突出预测敏感指标及临界值,指导现场防突措施的效果,对实验室相关参数进行分析并收集整理历史资料,筛选确定工作面突出危险性预测敏感指标及其临界值初始值,最后采用三率法和灰色关联法,确定突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标临界值。根据乌兰煤矿掘进巷道的现场考察情况,确定了7#煤层突出危险性预测敏感指标为钻屑瓦斯解吸指标k1值及钻屑量指标S值,其临界值在正常地质条件下k1值为0.48 m L/(g·min0.5)、钻屑量S值为4.82 kg/m;在异常地质条件下k1值为0.38 m L/(g·min0.5)、钻屑量S值为3.85 kg/m。     

煤层突出危险性预测指标敏感性分析

为提高4煤层突出危险性预测预报准确性,针对4煤层实际地质条件,采用实验室测试、历史数据统计分析、现场试验考察及现场扩大验证相结合的研究手段,确定4煤层的突出预测敏感指标为钻孔瓦斯涌出初速度q和钻屑量指标S,并提出执行钻屑量S临界值为6 kg/m和钻孔瓦斯涌出初速度q临界值为5 L/min的建议。经试验区1 600 m试验考察研究确定的敏感指标及执行的临界值建议合理有效,确保安全高效生产及降低防突措施成本。     

煤巷掘进工作面突出预测敏感指标临界值的确定

为了解决目前恩洪煤矿C9煤层煤巷掘进工作面突出预测敏感指标临界值不准确而导致增加防突措施工作量的问题,采用历史资料统计分析、实验室研究和现场考察相结合的办法,确定了恩洪煤矿C9煤层煤巷掘进工作面突出预测钻屑瓦斯解吸指标临界值K1为0.6mL/(g·min~(1/2))、钻孔钻屑量指标S临界值为6.0kg/m,并在121905工作面进行了现场试验,研究结果表明,确定的突出预测敏感指标临界值能够达到保证恩洪煤矿日常安全高效生产的目的。     

永红煤矿3号煤层突出预测敏感指标及临界值确定

为了防止煤与瓦斯突出事故发生,准确预测3号煤层采掘工作面突出危险性,在3507运输巷工作面掘进期间,跟踪测定了瓦斯涌出初速度、煤钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量3项预测指标共计330组原始数据。采用数理统计及"三率"法,确定了3号煤层的预测敏感指标及临界值。     

方山新井二1煤层掘进工作面煤与瓦斯突出预测敏感指标及临界值确定

为了确定出方山新井二₁煤层掘进工作面突出危险性预测敏感指标及临界值，通过分析煤样突出参数，初步确定出可诱导二₁煤层发生突出的主导因素，再依据工作面指标与瓦斯指标(瓦斯含量)的相关性，对比分析其敏感程度，从而确定出二₁煤层掘进工作面敏感指标为钻屑瓦斯解吸指标Δh₂值(主要指标)和钻屑量指标S值(辅助指标)。采用实验室测定、历史异常情况分析、现场跟踪考察相结合的研究方法，并通过扩大试验进行验证，确定出了其临界值为Δh₂=180 Pa、S=4.8 kg/m。结果表明，所确定的掘进工作面突出预测敏感指标及临界值符合矿井实际情况，能够有效保证煤巷安全高效地掘进。     

压裂煤体煤与瓦斯突出敏感指标及其临界值的确定

为了确定新景煤矿压裂区域的煤与瓦斯突出预测敏感性指标及其临界值,并确定其适用条件,基于现场突出预测指标跟踪考察数据,采用模糊数学方法,分析确定钻屑瓦斯解吸指标K_1、钻屑量S为敏感指标。在保证突出预测准确率达65%的基础上,运用"三率法"确定突出预测指标临界值:钻屑瓦斯解吸指标K_1临界值为0.4 mL/(g·min~(1/2)),钻屑量S临界值为6 kg/m;引入含水率作为敏感指标临界值的适用条件,统计分析了考察范围内压裂钻孔径向范围15 m煤体的基础含水率,确定其临界值为7.43%。     

基于四率法的煤与瓦斯突出预测敏感指标的确定

在对首山一矿己16-17煤层突出预测敏感指标的考察过程中,针对三率法无法科学准确区分该煤层钻孔瓦斯涌出初速度、每米钻屑量和钻屑解吸指标等敏感程度问题,采用了包括预测准确率在内的四率法进行预测,结果表明:首山一矿已16-17煤层应以钻孔瓦斯涌出初速度q=4.5 L/min为主要预测指标临界值,钻屑量S=6.0 ks/m为辅助预测指标临界值,任何一个预测指标达到或超过临界值均视为具有突出危险.     

赵家寨矿揭煤工作面突出预测敏感指标的研究

为确定适合赵家寨煤矿瓦斯地质特点的石门揭煤及近煤层岩巷掘进工作面的突出危险性预测敏感指标及其临界值,在实验室测试1~3 mm粒径煤样不同吸附平衡压力条件下的瓦斯解吸数据基础上,采用数学软件统计分析和现场测试验证相结合的方法对赵家寨钻屑解吸指标敏感性和临界值进行了研究,发现钻屑解吸指标△h2较K1值敏感;钻屑解吸指标与吸附平衡压力呈幂函数关系,确定瓦斯压力0.6 MPa时的钻屑解吸指标△h2=185 Pa作为石门揭煤及近煤层岩巷掘进工作面突出危险性预测指标临界值。     

淮南高突煤层边掘边抽合理抽放参数研究

在谢一矿高突煤层B11煤层边掘边抽防突措施试验基础上，分析了采动应力集中、瓦斯及煤体结构对煤巷掘进中煤与瓦斯突出的影响，试验研究了钻孔抽放瓦斯后对工作面前方煤体应力集中带前移和煤体瓦斯排放效果，探讨了钻孔孔径、抽放时间、抽放负压对抽放瓦斯效果的影响，确定了谢一矿高突煤层B11煤层边掘边抽的合理抽放参数。     

瓦斯含量法突出危险性预测试验研究与应用

以朱集西矿11-2煤层首采工作面为工程背景，分析了其瓦斯赋存的影响因素及赋存特征|通过对瓦斯含量组分及煤层解吸特征实验室测试结果分析，论证了采用瓦斯含量为指标进行区域突出危险性预测的合理性，并研究确定了7.23m/t为指标临界值。采用瓦斯含量法将工作面划分出4个突出危险区，仅对突出危险区采取了顺层长钻孔预抽的区域防突措施及防突措施效果检验。经现场应用，无突出危险区执行区域验证期间未出现钻孔瓦斯动力现象，且回采期间回风流瓦斯浓度维持在0.45%以下，未出现瓦斯超限事故，实现了工作面的安全回采，验证了区域预测结果的准确性，为类似条件下煤层突出危险性预测提供了理论支撑。     

底板定向长钻孔技术预抽煤巷条带瓦斯应用试验

2130煤矿4号煤层为突出煤层,工作面采掘接替严重紧张,为实现4号煤层工作面24223运输巷快速掘进,决定在24223运输巷开展底板定向长钻孔预抽煤巷条带瓦斯试验。此次试验共设计施工了4个定向长钻孔,通过现场试验数据分析,4号煤层24223运输巷平均瓦斯含量由11.14 m³/t降为5.73 m³/t,降低了48.6%,同时大大缩短了工期,减少了施工安全风险,节约成本82.8%。试验结果表明,“以孔代巷”技术能够实现煤巷条带瓦斯的快速、有效治理,且性价比较高。     

三软突出煤层工作面区域预测方法研究

准确评价回采工作面的突出危险性,并对工作面进行突出危险区域划分,是实现矿井突出分级管理的前提,是矿井突出综合防治的关键技术环节。针对三软突出煤层瓦斯含量高、构造煤普遍发育和煤层厚度变化大的特点,提出了以煤层瓦斯含量、煤层厚度变化作为区域预测指标进行工作面瓦斯预测,并确定了该预测指标的临界值,为有效制订防突措施、提高安全经济效益提供技术依据。以新安矿11221工作面为例,利用选取的预测指标,进行了工作面的瓦斯突出区域预测。     

突出与冲击地压煤层工作面预测敏感指标研究

针对深部开采特殊工程地质力学环境下,掘进工作面动力灾害预测准确率低及低指标突出现象,结合下峪口矿2^#煤层区域强度差异性及瓦斯赋存不均衡特性,通过理论分析、实验室试验及现场试验,构建了2^#煤层深部掘进工过面动态组合预测指标体系。研究表明：掘进迎头煤体结构Ⅰ~Ⅲ类、顶板岩层坚硬完整时,钻屑量S值和钻屑粒度分布指数S_ξ值的相关性明显,S_ξ预测超过30%时存在冲击地压危险性;迎头煤体结构Ⅳ~Ⅴ类、煤层异常增厚区域时,S_ξ值与S、Δh₂（钻屑瓦斯解吸指标）值表现为相关性不明显,S、Δh₂差异程度显著,S≥6 kg/m、Δh₂≥120 Pa时存在突出危险性;断层、褶皱构造应力异常区及采动叠加应力影响区同时存在冲击与突出危险;现场试验掘进工作面预测无突出、冲击准确率100%,预测指标及临界值合理有效。     

煤层突出敏感指标的间接确定方法

为快速、准确确定采掘工作面煤层突出敏感指标,综合分析钻屑量S、钻孔瓦斯涌出初速度q、钻屑解吸值Δh₂等突出指标对采掘工作面瓦斯含量W的关联性,建立了灰色关联数学模型,采用数学软件MATLAB R2009a编程,实现了突出指标敏感度的快速排序,提出了突出敏感指标的间接确定方法。该方法便于动态掌控采掘工作面突出敏感指标,及时调整区域验证或预测预报敏感指标,有效预测突出危险性,适用于瓦斯赋存差异性较大的煤与瓦斯突出矿井采掘工作面突出敏感指标判定。     

回采工作面区域综合防突技术存在的问题及对策

为保障回采工作面安全生产,通过分析近几年回采工作面的突出案例,找出了突出工作面区域防突技术存在的问题,并提出了相应的解决方案。研究结果表明：回采工作面普遍存在瓦斯基础参数缺乏,突出区域预测和区域防突措施效果检验指标不合理,地质构造带区域防突措施不到位,回采工作面开拓部署不合理,区域措施效果检验方法不完善等问题;针对以上问题提出如下对策：大量测试瓦斯基础参数,掌握回采工作面的瓦斯赋存规律,根据煤层的变质程度考察区域预测瓦斯含量临界值,编制回采工作面瓦斯地质图,加强地质构造带抽放钻孔的施工力度,合理布置采掘工作面,确定合理的瓦斯抽放预抽期,进行工作面消突效果预评价,确定检验孔的布置原则。     

卸压爆破在低透气突出煤层快速掘进中的应用

针对在高瓦斯低透气突出煤层巷道掘进过程中,瓦斯频繁超限、突出预测指标超标次数多、防突措施的钻孔工程量大、巷道掘进缓慢等问题,提出了用深孔控制爆破来释放煤体所积聚的弹性能,以扩大工作面前方煤体卸压带的范围,结合巷帮钻孔边抽边掘的措施,达到增透卸压强化抽放快速消突的目的,实现巷道安全快速掘进。     

深部应力主导型突出精准防控技术实践

以千米深井朱集西矿11-2煤层11501工作面为工程背景,进行了应力主导型突出精准防控技术应用研究,测试了煤层及其顶板厚硬岩层瓦斯力学参数,评价了煤层突出危险性及煤岩层冲击倾向性,分析了11501工作面回采动力灾害属性,研究了动力危险区划分方法并进行了区域预测,制定了针对高应力危险的大直径钻孔、顶板深孔预裂爆破、煤层注水区域卸压措施及顺层钻孔预抽区域防突措施,配套了工作面回采邻近层瓦斯涌出治理技术,考察了动力危险防控及瓦斯治理效果。结果表明:回采期间局部预测最大钻屑量为3.9 kg/m、最大残余瓦斯含量为5.14 m^3/t、回风流瓦斯浓度维持在0.45%以下,未出现预测指标超标及瓦斯超限事故,实现了应力主导型突出动力灾害分区、分级的精准防控。