穿层钻孔与顺层钻孔抽采半径的差异性分析

为了合理设计抽采钻孔,通过现场测试结合数值计算得出穿层抽采钻孔和顺层抽采钻孔的影响半径,并分析了其差异性的原因。研究结果表明:抽采钻孔的影响半径与抽采时间之间均符合指数关系,但顺层抽采钻孔影响半径远大于穿层钻孔影响半径。这对抽采钻孔的设计具有重要的指导意义。     

顺层钻孔抽采瓦斯影响因素分析

为了研究影响顺层钻孔抽采瓦斯的因素,采用理论分析和数值模拟的方法,分析了煤体有效应力,建立了顺层钻孔抽采三维几何模型,数值模拟了不同抽采时间下顺层钻孔周围瓦斯含量分布情况、不同抽采负压下顺层钻孔周围煤体孔隙率变化规律以及不同钻孔直径下顺层钻孔周围瓦斯含量分布情况。研究为顺层钻孔抽采瓦斯的钻孔设计提供技术支持。     

顺层瓦斯预抽钻孔布置参数及抽采效果分析

为了对顺层瓦斯预抽钻孔布置参数及抽采效果进行分析,采用理论分析和现场测试,分析了顺层钻孔布置间距、钻孔极限抽采时间,研究了顺层钻孔预抽瓦斯效果检验和瓦斯效果。研究表明,多钻孔抽采瓦斯时,钻孔间距可大于2倍的有效抽采半径,得出了布孔间距和单钻孔抽采半径的关系计算式,极限抽采时间约为95 d;在工作面回采期间,回风巷风排瓦斯量和顺层钻孔抽采瓦斯量呈相反的趋势;经过钻孔瓦斯预抽后,工作面预抽率达到了40%,达到了工作面消突的目的。     

基于COMOSOL的顺层钻孔有效抽采半径的数值模拟

为了能够准确地确定顺层瓦斯抽采钻孔的有效抽采半径,以煤层瓦斯赋存及瓦斯流动理论为基础,根据达西定律和质量守恒定律,以钻孔周围煤体瓦斯流动场为研究对象,建立了顺层瓦斯抽采钻孔的瓦斯流动方程,并以沁新煤矿为例,利用COMOSOL软件对抽采钻孔在不同的抽采负压和抽采时间下的瓦斯流动方程进行了数值模拟,确定出了合理的抽采负压、抽采时间及有效抽采半径。     

顺层钻孔瓦斯抽采半径的关键影响因素数值模拟研究

为考察顺层钻孔设计参数的差异对瓦斯抽采半径的影响,采用COMSOL数值模拟研究瓦斯抽采半径在不同钻孔布置方式和设计参数下的影响规律。研究发现,消突区域随着抽采钻孔间距的增大而增大,不同钻孔间隔下的布置方式对抽采效果有较大影响。另外,消突区域直径随着钻孔直径的增大也逐渐增大,相比单个顺层钻孔,钻孔耦合时,钻孔直径的变化对瓦斯抽采效果影响不大,因此在顺层多孔耦合的条件下,通过增大钻孔直径的方法来扩大消突区域是不可行的。随着抽采时间的延长,顺层、多孔耦合钻孔的消突区域逐渐增大,其消突区域有一个阈值,一段时间后,再继续抽采瓦斯已经没有效果。随着抽采负压的增大,钻孔抽采影响半径有小范围增大,但增大的幅度远远小于抽采负压的增大幅度,直到稳定在某个定值上。随着抽采时间的增加,顺层钻孔单孔的抽采瓦斯流量逐渐降低,且降低的幅度逐渐减弱,最终逐渐靠近于某一个定值。单孔瓦斯流量与抽采时间之间呈现指数关系,并对此结论进行现场验证,研究结果对煤矿顺层瓦斯抽采钻孔设计具有一定指导意义。     

钻孔抽采有效半径影响因素分析

本文根据煤层瓦斯流动理论,依据抽采达标相关法规,推导出穿层钻孔和顺层钻孔抽采有效半径的计算方程;结合现场实践计算国投新集二矿1煤层抽采有效半径,并与现场实测抽采有效半径相比较。采用单因素分析方法分析抽采有效半径的影响因素,得出抽采有效半径的影响因素对抽采有效半径的影响规律。     

密集顺层钻孔预抽在低透气性煤层的应用

针对单一煤层透气性低、预抽时间长且难以达标的问题,尝试采用密集顺层钻孔强化瓦斯抽采技术。利用数值模拟确定了煤层的有效抽采半径,分析了密集顺层钻孔技术强化抽采的机理。在现场进行了应用,抽采间距由5 m加密到2.5 m。经过最短11个月的抽采,试验工作面抽采达标,比采取普通顺层钻孔预抽时间缩短了12个月,大大地提高了生产效率。     

麦地掌煤矿2#煤层顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度确定

为了提高麦地掌煤矿2#煤层顺层钻孔瓦斯抽采浓度及抽采效率,确定合理的封孔深度是非常重要的环节,顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度应该超过集中应力带应力峰值点.通过综合对比应力峰值点附近不同封孔深度钻孔瓦斯抽采浓度,最后确定2#煤层顺层钻孔合理封孔深度为16 m,提高了瓦斯的抽采浓度,延长了抽采衰减周期,为2#煤层瓦斯长时间预...     

煤矿瓦斯抽采封孔工艺的探讨

为了提高煤矿瓦斯抽采钻孔封孔工艺,对穿层钻孔和顺层钻孔的设计和传统工艺的封孔进行了对比分析,提出了本煤层顺层三段式聚氨酯砂浆带压组合式、工作面封孔器以及穿层钻孔两段式聚氨酯砂浆封孔等新工艺。应用表明,新工艺有利于提高瓦斯抽采浓度,延长抽采时间,解决了封孔中遇到的许多问题,确保了煤矿瓦斯抽采工作顺利安全高效抽采。     

顺层长钻孔预抽瓦斯区域防突措施研究

顺层瓦斯抽采是高瓦斯矿井抽采的重要方法之一。文中基于某矿西井田地质条件,进行了顺层定向钻孔及顺层普通长钻孔两种抽采方法的理论分析,同时,为了验证抽采过程中煤层透气性和效果准确性,对两种抽采效果进行量化对比,结果表明顺层定向钻孔抽采工艺能够满足要求,可以作为西井区预抽钻孔防突效果预测,从而指导矿井抽、掘、采衔接规划。     

底板岩巷网格穿层抽采钻孔间距的优化研究

安徽某矿7煤层具有突出危险性,为保证其安全采掘,必须选取合适的瓦斯灾害综合治理模式对煤层瓦斯进行治理,而底板岩巷网格穿层钻孔瓦斯抽采模式是目前单一突出煤层区域性瓦斯治理的一个主要方法。首采工作面试验区内通过底板岩巷网格穿层钻孔预抽煤层瓦斯,但效果不理想。因此,通过理论推导瓦斯流动微分方程的解析解,并应用多物理场耦合软件建立钻孔瓦斯抽放径向流动模型,对其穿层抽采钻孔间距进行优化研究。结果认为,对于单一钻孔,若有效抽采时间为3个月,7煤层的有效瓦斯抽采半径为1.2m;若有效抽采时间为6个月,则7煤层的有效瓦斯抽采半径为1.5m。对于密集钻孔,当钻孔间距不超过5m时,可以在6个月内有效地将煤层瓦斯压力降至临界值以下,抽放效果是比较理想的。     

基于SF_6快速高效测定穿层钻孔抽采半径研究

为准确快速测定珠溪煤矿穿层钻孔抽采半径,对现有穿层钻孔施工方式进行了优化,并利用SF_6作为媒介进行了井下现场试验。试验结果表明,采用SF_6可以高效准确地测定穿层钻孔抽采半径;测定珠溪煤矿2135工作面在抽采30 d的抽采半径为3.1 m,抽采60 d的抽采半径为3.8 m,抽采90 d的抽采半径为4.3 m。     

潘三矿11-2煤顺层钻孔瓦斯抽采半径设计研究

针对潘三矿11-2煤层现场实际情况,基于瓦斯含量法对该煤顺层钻孔的瓦斯抽采半径进行考察,得出抽采38 d后的瓦斯抽采有效半径约为4.5 m;此外通过COMSOL软件对11-2煤层钻孔瓦斯抽采进行数值模拟,得出模拟结果与现场实测分析结果基本一致。结果验证了研究的准确性和可靠性,为类似顺层钻孔的抽采半径的研究提供参考。     

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。     

抽采负压沿顺层钻孔分布规律及应用研究

为了掌握顺层长钻孔内负压分布规律,更好地指导顺层钻孔关键参数的确定及抽采技术应用,建立了钻孔周围煤体内瓦斯流动模型,并对钻孔内瓦斯流动模型进行耦合,得到顺层钻孔内负压分布计算公式。理论分析了传统抽采、加长抽采管抽采和下放筛管抽采3种工艺钻孔内负压分布状态及抽采效果,并在重庆能投渝阳煤矿N3702工作面进行现场试验验证,结果表明:采用理论计算公式对实测数据进行拟合,拟合度接近1,百米钻孔压损计算值与实测值偏差仅为3.97%,计算模型能满足工程实践的精度要求;3种抽采工艺效果对比显示,传统抽采工艺压损大、易漏气,在成孔条件较好的硬煤层中宜采用加长抽采管工艺,而在成孔条件不好的软煤层中宜采用下放筛管工艺。     

底板岩巷穿层钻孔一孔多用瓦斯抽采时效性研究

为了提高穿层钻孔的利用率,基于煤岩动力学行为下的采动裂隙场和应力场演化规律,提出全生命周期的底板岩巷穿层钻孔一孔多用瓦斯抽采技术,即按先后顺序实现采前预抽、边采边抽以及采空区瓦斯抽采功能。以古汉山矿1604综采工作面为例,进行现场试验。结果表明:一孔多用试验钻孔的抽采效果具有明显的时变特性,为定性定量分析试验钻孔的抽采时效性规律,根据抽采纯量变化将抽采全生命周期划分为初始预抽增流期、高效预抽期、预抽快速衰减期、高效卸压增流期、低流枯竭期、采后纯量回升期和采后衰减低流期7个阶段;高效预抽期是全生命抽采周期中最关键的阶段,其次为高效卸压增流阶段,平均瓦斯抽采纯量可达到在预抽高效期钻孔平均瓦斯抽采纯量的61.4%;确定前方距离工作面70 m至后方距离工作面40 m范围内为穿层钻孔受采动卸压影响区,工作面超前35~40 m,抽采浓度和纯量最大;在边采边抽阶段,距离采面前方20~70 m的试验钻孔平均抽采纯量比卸压前提高5倍;古汉山矿底板岩巷穿层钻孔采前预抽合理抽采天数为260 d,边采边抽有效抽采期为46 d,采空区瓦斯抽采有效抽采期为26 d。通过一孔多用的底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采实现了预抽达标和降低工作面瓦斯涌出的目标,具有良好的推广应用价值。     

薛湖煤矿穿层钻孔水力扩孔瓦斯抽采增透技术

为研究薛湖煤矿穿层钻孔水力扩孔对瓦斯抽采效果的影响,采用FLAC~(3D)软件模拟穿层抽采钻孔扩孔0.6 t/m煤量前后钻孔瓦斯增透圈大小变化情况,现场实测2306工作面底抽巷穿层抽采钻孔冲孔0.6 t/m煤量与未冲孔钻孔在相同抽采时间内的瓦斯抽采量和有效抽采半径,并进行对比分析。结果表明,薛湖煤矿穿层抽采钻孔扩孔0.6 t/m煤量后,钻孔的瓦斯增透圈增大了62.5%,初始抽采纯量增加了100%,抽采75 d的抽采总量增加了70%,钻孔的有效抽采半径达到1.1 m所需时间缩短了77.2%,薛湖煤矿穿层钻孔水力扩孔可有效提高煤层抽采效率。     

顺层瓦斯抽采钻孔内负压分布规律研究

通过理论分析,假定钻孔孔壁瓦斯流入的3种形式,建立简单的数学模型,得出了顺层瓦斯抽采钻孔内负压分布的规律,推导出顺层瓦斯抽采钻孔的极限长度并进行了实例的计算。针对传统抽采方法,结合瓦斯抽采钻孔内负压分布规律提出了改进的建议并进行比较,阐述了新式抽采方法的优越性。     

瓦斯流量法测定煤层瓦斯抽采半径的试验研究

为了提高瓦斯抽采中钻孔布孔间距的合理性,将瓦斯流量作为考察指标,对豫西白坪矿二1煤层开展了顺层钻孔有效抽采半径的测试研究。结果表明:瓦斯流量法测定顺层钻孔的有效抽采半径是一种有效的方法,并确定了白坪矿采用89 mm的钻孔进行煤层瓦斯预抽,抽采3个月时,其有效抽采半径为1.5 m。     

顺层钻孔瓦斯有效抽采半径测定方法研究

为进一步提高煤层瓦斯有效抽采半径的精准度，实现高效率抽采，分析了建新煤矿4207工作面煤层瓦斯压力、瓦斯含量及抽采负压等参数对瓦斯有效抽采半径的影响，结合数值模拟与现场实测研究了煤层顺层钻孔有效抽采半径。研究结果表明：有效抽采半径与抽采时间呈正相关，随时间的推移不断扩大，但扩大的速率与抽采时间呈负相关，且有效抽采半径存在上限；通过计算百米钻孔瓦斯抽采纯量和自然衰减系数，进一步得到抽采衰减关系，推导出有效抽采半径的公式；通过抽采衰减关系可获得抽采半径为上限值时所使用的抽采时间，并将现场实测与数值模拟结果进行对比，发现二者基本吻合。