顺煤层钻孔抽采半径与预抽期动态耦合规律

针对煤层瓦斯预抽钻孔盲目布置引起矿井采掘安全隐患凸显及瓦斯治理成本激增的问题,基于瓦斯流量法,对不同钻孔间距下青岗坪煤矿4~(-2)顺煤层瓦斯流量、瓦斯抽采总量与抽采时间对应关系进行考察。结果表明:不同间距(2m、3m、4m、5m)下瓦斯流量均随抽采时间成负指数衰减,抽采总量均随抽采时间成负指数增加,间距越小则初始流量越小而衰减系数越大,间距越大则抽采总量极限值越大;不同间距下瓦斯抽采率均存在极限值,间距越小则极限抽采率增幅越大,间距2m时抽采率达到最大值79%;瓦斯抽采半径与预抽期存在动态耦合关系,综合考虑合理预抽期和瓦斯治理成本,科学确定了现行采掘和抽采条件的有效影响半径,为青岗坪煤矿4-2煤层采掘工作面瓦斯抽采设计提供理论依据。     

基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计

为了解决高瓦斯长推进距离回采工作面各区域瓦斯预抽时间极不均衡的问题,提出了基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计方案：采用瓦斯储量法对回采工作面瓦斯预抽钻孔有效抽采半径进行考察,得出工作面瓦斯预抽钻孔不同预抽时间的有效抽采半径,将高瓦斯长推进距离回采工作面按瓦斯预抽时间长短的不同划分为若干个区块,每个区块瓦斯预抽钻孔根据其有效抽采半径设计钻孔间距,预抽时间长的区块钻孔间距较大,预抽时间短的区块钻孔间距较小,实现工作面瓦斯抽采达标的同时最大限度的减少钻孔工程量。现场应用结果表明,2311回采工作面采用优化的瓦斯预抽钻孔设计方案,钻孔工程量减少约7万m,节约工作面瓦斯预抽时间约15d,并且在开采期间实现了瓦斯抽采达标和安全回采,高瓦斯长推进距离回采工作面采用基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计方案,取得了良好的技术经济效益。     

碾沟煤业综采工作面瓦斯抽采技术研究与应用

为解决碾沟煤业4101首采工作面瓦斯涌出量较大的问题,通过理论分析确定瓦斯主要来源,采用顺层钻孔预抽本煤层瓦斯、高位钻孔抽采卸压瓦斯的综合治理措施,确定顺层钻孔间距为8.0m及抽采时间为90d,高位钻孔垂直高度为19m,布置间距为20m,成功地将4101工作面各处的瓦斯浓度控制在安全范围内。     

特厚煤层采煤工作面瓦斯抽采达标评价分析研究

屯宝煤矿采用顺层钻孔预抽11141工作面M14煤层瓦斯,为考察其瓦斯预抽效果,对照《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》对工作面瓦斯抽采达标情况进行评价.评价结果表明,11141工作面预抽钻孔控制了整个工作面煤体,布置方式合理、布孔均匀、评价单元划分科学,抽采后煤的可解吸瓦斯量在0.987 m3/t,工作面瓦斯预抽效果达标.     

顺层钻孔瓦斯抽采半径确定及抽采效果考察研究

针对河南九里山单一突出煤层特点,利用COMSOL Multiphysics软件模拟计算顺层钻孔瓦斯抽采半径,确定钻孔的布置间距,并对瓦斯抽采效果进行考察.研究结果表明,根据数值模拟结果确定1061工作面顺层钻孔的瓦斯抽采时间不小于6个月时,排放间距为1.5m;对瓦斯抽采效果进行考察,累计瓦斯抽采量为861.4万m3,抽采率达61.5％,残余瓦斯含量计算值和实测值、钻屑量S和钻屑瓦斯解吸指标△h2均小于《防治煤与瓦斯突出规定》或该矿区规定的临界值.     

煤层瓦斯合理预抽期研究

根据钻孔抽采效果影响因素分析,以及山西某矿工作面合理抽采半径的测定结果,建立了合理的煤层瓦斯预抽期评价模型。根据该工作面实际条件,得出不同钻孔间距对应的预抽率及预抽时间。考虑采掘交替、抽采成本等因素,确定该工作面合理钻孔间距为2.5~3.0 m,合理预抽期为210 d,为该煤矿同煤层开采钻孔间距及预抽期的确定提供一定的借鉴。     

龙滩煤矿预抽钻孔抽采半径与抽采时间关系考察研究

对有突出危险的煤层而言,有效抽采半径是指钻孔抽采一定时间后能消除突出危险的范围,这个范围以钻孔为中心的半径来表示,在一定抽采条件下,有效抽采半径由预抽瓦斯有效性指标和预抽时间决定。龙滩煤矿采用瓦斯含量测定法分别测定出了顺层预抽钻孔和穿层预抽钻孔的瓦斯有效抽采半径,为工作面瓦斯治灾提供了基础。     

煤层预抽瓦斯钻孔有效抽采半径及合理抽采时间研究

对常村煤矿煤层预抽有效抽采半径进行了试验研究,应用压降法确定了有效抽采半径及抽采影响半径,为煤层预抽钻孔布置提供了依据。通过在常村煤矿2101工作面现场测试,对合理抽采时间进行了现场考察,分别计算了瓦斯抽采量、风排瓦斯量、瓦斯储量,得到不同钻孔间距下的合理抽采时间,并通过残存瓦斯含量测试验证了其正确性。     

煤层瓦斯预抽方案优化设计

为了解决煤层瓦斯抽放中遇到的采掘工作面瓦斯超限和煤与瓦斯突出问题,提高采煤工作面瓦斯抽放效果,以新安矿14221工作面为研究对象,对其进行了顺层平行不同钻孔间距下的瓦斯预抽试验,考察了钻孔瓦斯抽放量随时间的变化规律和不同钻孔间距下预抽率与时间的关系。结果表明:当深孔抽放钻孔间距为1.5 m时,其抽放效果为钻孔抽放间距2.5 m的1.24倍。同时将新安矿本煤层由平行钻孔改为斜向钻孔相间布置后,钻孔瓦斯抽放浓度提高了0.32倍,取得了较好的瓦斯抽放效果。     

本煤层预抽区域长钻孔布孔方式的确定

依据成庄矿本煤层预抽以普通钻机和千米定向钻机为主要抽采方式的实际,对该矿的普通长钻孔和定向长钻孔的不同钻孔间距残余瓦斯含量随时间变化的关系进行了研究,分析不同钻孔布置方式下和不同预抽时间的瓦斯含量的降低值,确定了成庄矿回采工作面瓦斯含量降到8 m~3/t以下时预抽区域长钻孔的最佳布孔方式。研究了定向长钻孔不同钻孔布置方式下残余瓦斯含量随时间的变化关系,对4种不同的布孔方式下瓦斯含量的降低幅度进行考察,确定了在吨煤进尺密度和抽采时间相同基础上,定向钻孔间距大的钻孔抽采效果均明显增加,在2 a预抽时间下,瓦斯含量降低幅度在4.11～9.6 m~3/t。并提出了在预抽期超过1 a时,采用定向钻孔预抽措施相比普通钻孔预抽措施不仅能降低矿井抽采成本,而且能有效提高抽采效果。     

顺层抽采钻孔审查系统的开发与应用

针对复杂地质条件下顺层钻孔布孔审查工作中存在的效率低、精度差等问题,设计研发了1套顺层抽采钻孔审查系统。该系统可根据工程平面图模拟煤层真实赋存状态,并对抽采钻孔布孔合理性进行智能评判,巩固了抽采达标评判体系中的薄弱环节。建设煤矿1511采面应用效果表明:系统能准确定位抽采空白带并提出合理的补孔方案,显著提高了工作面瓦斯预抽效果,为规范化、程序化的进行瓦斯治理提供了智能化支撑。     

钻孔预抽煤层瓦斯运移规律研究

为了研究钻孔预抽煤层瓦斯运移规律,首先采用分源预测法,对某煤矿工作面瓦斯进行预测,得出回采工作面瓦斯涌出以开采层瓦斯涌出为主。分析了瓦斯抽放可行性和未卸压瓦斯抽放难易程度,确定该矿煤层为可以抽采煤层。然后,采用Fluent数值模拟软件分析了不同抽采时间的抽采影响范围。研究得出:钻孔抽采负压对煤层抽采半径的影响不大;抽采时间和钻孔直径对煤层的抽采影响较明显。研究为煤矿瓦斯抽放钻孔参数设置提供了理论指导。     

顺层定向长钻孔抽采工艺及应用

霍尔辛赫井田内构造发育，地质条件较为复杂，普通钻孔施工精准度不足，随着井田开拓区域往深部延伸，采掘工作面瓦斯含量日益增大，同时掘进工作面采取沿顶掘进，煤层厚度大，单排钻孔抽采半径有限，采用传统的“掘进面+耳状钻场”普通钻孔对巷道煤层抽采效果不佳，造成掘进期间工作面瓦斯浓度高。采用定向钻孔抽采工艺，通过实施顺层定向长钻孔预抽煤层瓦斯治理技术，实现了对煤巷掘进范围煤体的均匀控制，消除了瓦斯不均衡涌出隐患。实践表明，顺层长钻孔抽采技术可以有效解决复杂地质条件下厚煤层掘进工作面的瓦斯治理问题，为煤巷安全掘进提供了保障。     

基于COMSOL的钻孔有效抽采半径变化规律研究与工程应用

为了有效防治瓦斯灾害的发生,采用COMSOL数值模拟软件对钻孔抽采过程中瓦斯运移规律以及抽采时间与煤层瓦斯有效抽采半径的关系进行了分析研究。研究得出:在不同抽采时间段下,随着抽采时间的增加,瓦斯压力降低的范围越来越广泛;随着抽采时间的增加,有效抽采半径也随之增加,但是有效抽采半径的增长幅度逐渐减小,再经过拟合分析得到抽采时间与有效抽采半径的关系近似于幂函数关系。通过在云盖山煤矿一矿现场施工验证,得到了所采二₁煤层顺层钻孔有效抽采半径,为矿井顺层钻孔预抽回采工作面瓦斯提供了设计依据。     

赵庄矿冲孔钻孔优化布置与研究

为确保赵庄矿冲孔钻孔合理布置，采用COMSOL数值模拟软件内嵌流固耦合方程，对不同冲孔出煤量的有效抽采半径进行了模拟。结果表明，冲孔出煤量的增加可有效提高钻孔有效抽采半径，瓦斯抽采180 d时，冲孔钻孔每米出煤量为0.50，0.75，1.00 t的有效抽采半径分别为5.3，5.6，6.0 m。不同出煤量钻孔瓦斯抽采效果的差异性随着抽采时间的延长显著增强；钻孔冲出煤量与瓦斯有效抽采半径之间的演变规律呈线性关系。现场冲孔钻孔影响半径考察试验结果表明:现场冲孔出煤困难时，钻孔每米极限出煤量0.75 t的影响半径为5 m。     

大孔径钻孔大流量瓦斯抽采技术研究与应用

新田煤矿1901工作面为被保护层工作面,虽然通过保护层开采卸压后,但煤层瓦斯含量还是偏高,所以瓦斯治理工作任务仍然繁重,瓦斯抽采时间较长。该工作面在巷道掘进期间,经过探索研究,采取在巷道掘进面及钻场内布置大孔径钻孔,进行大流量瓦斯抽采的新技术,有效地提高了瓦斯抽采效果,确保了煤巷快速掘进。     

基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量测定抽采半径技术研究

瓦斯抽采半径直接影响着瓦斯抽采率的大小，是煤层瓦斯预抽钻孔布置的主要依据。分析现有测定方法，提出基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量的测定方法，可准确测定瓦斯抽采有效半径，并应用回归分析方法推导了瓦斯抽采半径的测定依据。选取贺西矿4#煤层进行了现场试验，对现场抽采孔进行了连续60天的流量监测，并结合验证孔瓦斯残留量和预抽率进行对比验证，准确测定出瓦斯抽采时间达到180天时，钻孔瓦斯抽采半径为6.5m，钻孔间距可设置为13m。     

特厚煤层综放工作面瓦斯抽采技术

崔家沟煤矿2303综放工作面存在抽采难度大、瓦斯涌出量大的问题,为此进行了特厚煤层综放工作面瓦斯抽采技术实践。分析综放工作面瓦斯赋存情况,首先采用分源预测法对2303工作面进行瓦斯涌出量预测,然后采取本煤层钻场扇形钻孔预抽、上隅角采空区埋管抽采、回风巷钻场高位钻孔抽采及顶板高位大直径定向长钻孔相结合的方法进行了瓦斯抽采。实践结果表明,采用分源预测法不仅预测了瓦斯涌出量,也可以掌握瓦斯的涌出来源;该方法对瓦斯抽采效果较好,抽采率满足要求,从而在一定程度上保证了工作面安全高效生产,可以为本矿其他综放工作面及同类高瓦斯矿井特厚煤层瓦斯抽采技术提供参考依据。     

基于COMSOL钻孔有效抽采半径测定的数值模拟研究

为了准确测定霍尔辛赫煤矿3308工作面煤层钻孔有效抽采半径，合理布置钻孔间距，结合现场实测的煤层瓦斯压力和渗透率等参数，运用COMSOL-Multiphysics仿真软件对3308工作面钻孔的瓦斯涌出规律和有效抽采半径进行了模拟分析，并进行了现场实测验证。结果表明:有效抽采半径随着抽采时间的推进不断增大并最终趋于恒定值，整体呈正指数函数关系；瓦斯预抽率随着与钻孔距离的增加而不断减小并最终趋于恒定值，整体呈负指数函数关系；数值模拟和现场实测结果较为一致，钻孔有效抽采半径略大于1.5 m，现场每间隔3.0 m布置1个钻孔可大大提高煤层瓦斯抽采效果。     

特厚煤层综放工作面瓦斯抽采技术研究

为解决蒋家河煤矿采空区瓦斯涌出量大、上隅角瓦斯超限和回风平巷风排瓦斯量大等问题,提出了本煤层预抽、专用瓦斯抽放巷抽采和上隅角埋管抽采瓦斯相结合的方法对该矿ZF202综放工作面进行瓦斯治理,进行了现场实测和瓦斯抽采效果分析。结果表明,本煤层预抽后,瓦斯含量由7.92 m^3/t下降为4.21 m^3/t,瓦斯压力由0.72 MPa下降为0.38 MPa;上隅角瓦斯浓度由0.78%下降至0.4%左右。通过对比,专用瓦斯抽放巷的抽采纯量是高位钻孔的2.5倍,抽采效果好于高位钻孔,使工作面和上隅角瓦斯浓度保持较低水平,有效地解决了特厚煤层综放工作面瓦斯超限问题,为安全生产提供了重要保障。