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。     

黄陵二号煤矿顺煤层瓦斯有效抽采半径数值模拟

利用在煤岩体孔隙、裂隙内的瓦斯流动,建立符合黄陵二号煤矿的顺层钻孔抽采渗流模型,并利用COMSOL Multiphysics模拟了瓦斯在煤体内部运移规律,得出合理的钻孔抽采瓦斯有效半径,并考虑到不同的抽采负压、渗透率造成的影响,为以后瓦斯抽采工作提供了重要依据。     

基于瓦斯含量的顺层孔抽采半径测定

在谢桥矿6煤层,提出了基于测定煤体瓦斯含量的瓦斯有效抽采半径测定方法。该方法分析抽采前原始瓦斯含量与抽采后的残余瓦斯含量,参考《防治煤与瓦斯突出规定》,确定钻孔的有效抽采半径。实践证明,在谢桥矿6煤层瓦斯含量法测定钻孔抽采半径可行。考察结果表明,抽采后钻孔的残余瓦斯含量低于4.6 m~3/t,可以认为这个钻孔位于有效抽采半径内。     

顺层钻孔有效抽采半径实验研究

根据抽采目标即防止瓦斯浓度超限,运用抽采量和抽采时间的关系,结合抽采衰减负指数曲线积分数学修正计算得出抽采钻孔在不同抽采时间下的有效抽采半径,从而可根据工作面推进速度在不同的区域合理优化布置钻孔间距。     

鹤壁十矿顺层钻孔瓦斯抽采有效半径的测定

通过研究抽放瓦斯钻孔有效抽放半径的测定方法,为瓦斯抽放钻孔的布置提供科学依据,提高了防突措施的有效性。选取鹤壁十矿1206下顺槽为实验地点,以瓦斯抽放钻孔的防突机理为指导,合理选择了压力降低法作为实验测定方法进行现场实践。     

霍尔辛赫煤矿顺层钻孔有效抽采半径测定研究

钻孔预抽煤层瓦斯是治理瓦斯的主要措施之一,有效抽采半径是该措施的一项重要参数,可为抽采钻孔布置提供理论依据。利用流量指标法对霍尔辛赫煤矿3203工作面顺层钻孔有效抽采半径进行了测定研究,确定了钻孔有效抽采半径为1 m,为矿井瓦斯抽采钻孔的布置提供了依据,减少了钻孔工程量,确保了工作面的安全生产。     

煤层瓦斯抽采钻孔抽采半径考察技术研究

采用FLAC3D数值模拟软件研究了抽采钻孔周围应力、位移及瓦斯压力的分布特征,并在现场进行了抽采半径的实测,验证了数值模拟结果的正确性。研究表明:采用数值模拟和现场测试相结合的方法,能够方便、快速地确定抽采钻孔的合理布置间距,对节省抽采半径的考察时间和合理布置抽采钻孔有一定的指导意义。     

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。     

郭庄煤矿3~#煤层瓦斯钻孔有效抽采半径研究

郭庄煤矿为高瓦斯矿井,为考察瓦斯抽放可行性,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件进行试验分析。试验结果:当可解吸瓦斯含量降到目标值4m~3/t时,顺层钻孔抽采2个月、3个月、6个月时抽采半径分别为0.79m、1.02m、1.35m,回采工作面实际生产时顺层钻孔布置间距为2.0m,测定结果与模拟试验结果具有很好的吻合性,取得了良好的实践效果。     

高赋水煤层钻孔有效抽采半径测定技术研究

针对顾北矿4-1煤层顶板围岩高赋水的情况,基于相对压力指标法的原理及方法,通过采取优化钻孔设计、施工注浆孔与测试孔交叉布置等措施,对4-1煤层瓦斯有效抽采半径进行了测定。     

非均质煤层瓦斯分布特征及钻孔抽采瓦斯运移规律研究

为了提高煤矿瓦斯抽采率,节约瓦斯抽采时间,分析了非均质煤层瓦斯分布特征及钻孔抽采瓦斯运移规律,采用透气性系数研究了非均质煤层瓦斯压力分布特点;分析了非均质煤层单钻孔瓦斯压力分布、原始瓦斯压力、原始透气性系数对有效抽采半径的影响。研究对指导现场瓦斯抽采以及促进煤矿安全生产具有重要意义。     

深部煤层瓦斯抽采钻孔变形失稳区域研究

深部开采煤层具备“三高一低”特性,抽采钻孔在深部煤层施工时及抽采过程中极易发生喷孔、塌孔等现象。采用数值模拟分析了不同部位抽采钻孔的变形失稳情况,确定了易发生变形失稳区域;根据弹塑性软化理论模型,研究了巷道围岩裂隙区和塑性区半径的变化规律,确定了钻孔位于巷道围岩内9.28 m左右区域容易发生失稳坍塌;现场实际钻孔变形失稳影响因素众多,钻孔失稳坍塌的部位亦有所不同。研究成果对钻孔失稳坍塌区域的准确防护、进而解决深部开采煤层抽采钻孔失稳坍塌问题有着重要的现场指导意义。     

顺层钻孔瓦斯抽采钻孔合理布置的参数计算

钻孔有效抽采影响半径是确定钻孔布置参数以及预测瓦斯抽采消突时间的重要依据。确定顺层瓦斯抽采钻孔合理布置参数,采用数值计算的方式,对不同抽采时间下顺层钻孔瓦斯抽采有效影响半径进行计算,并现场考察验证。研究结果表明:相同抽采条件下,抽采钻孔直径为75 mm,抽采时间为120 d时,抽采影响半径达到了1.0 m;抽采时间为60 d时,抽采影响半径达到了0.5 m,与数值计算结果基本相同。在实际工作中应日常性收集煤层瓦斯赋存、瓦斯涌出等相关资料;经常分析瓦斯地质变化情况,在地质构造带或局部瓦斯富集区或煤厚变化地带进行采掘活动时,应采取安全技术措施。     

基于深孔预裂爆破增透技术的低透气性煤层瓦斯抽采研究

为了有效地对低透气性煤层进行瓦斯抽采,确保矿井的安全开采,研究了深孔预裂爆破增透技术对煤体的致裂机理,分析了控制孔对裂隙发育的影响,确定了爆破影响半径和裂隙区的范围,采用数值模拟分析研究了不同时间段煤体受力状态和裂纹扩展情况以及爆破孔附近煤体裂纹的长度及数量。研究有效地解决了低气性煤层的瓦斯抽采问题,具有一定的推广应用价值。     

松软煤层瓦斯抽采钻孔高压气体循环修复增透技术研究

针对松软煤层瓦斯抽采钻孔煤粉堵塞煤层裂隙、煤渣堵塞抽采管路等瓦斯运移通道不畅问题,研究高压气体循环修复增透机理,合理确定循环修复增透气体压力,改造完善高压气体循环修复增透装置,并在赵家寨煤矿进行了现场试验。结果表明:高压气体作用下,煤体解吸收缩产生的拉伸应力是煤体新裂纹生成的主要原因;高压气体对煤体的破壁冲刷作用打通了瓦斯流动通道,实现了抽采钻孔的修复增透;确定了循环修复增透的气体压力的最小值,即解吸收缩产生的拉伸应力应大于煤体的最大抗拉强度;试验钻孔实施修复增透措施后,瓦斯抽采钻孔的瓦斯浓度为修复增透前的1.92倍,瓦斯纯流量为修复增透前的3.24倍,瓦斯抽采效果提升显著。     

钻孔周围瓦斯压力分布及抽放参数研究

为了分析钻孔抽采瓦斯运移规律,理论分析了煤岩体瓦斯运移规律计算方程,依据此建立了钻孔抽采瓦斯模型,然后数值模拟了不同抽采时间下瓦斯压力分布、不同理论下钻孔瓦斯有效抽采半径以及不同抽放时间下煤层渗透率变化规律。研究为矿井瓦斯抽放提供了借鉴。     

赤孟博，边小涛

瓦斯事故严重影响了煤矿的安全生产,瓦斯抽放是解决煤矿瓦斯事故重要的手段。为了对钻孔抽放煤层瓦斯运移规律进行深入研究,采用理论分析和Fluent数值模拟相结合的方法,在理论上研究了煤层瓦斯运移基本规律,主要研究了瓦斯在煤层中的运动方程、瓦斯的流动类型以及瓦斯流动的数学模型,然后采用Fluent数值模拟软件,模拟分析了瓦斯抽钻孔在不同抽放负压、不同抽放时间下的煤层压力分布变化情况。研究为瓦斯抽放钻孔合理参数设计提供理论基础。     

松软高突煤层钻孔施工防垮孔、喷孔技术研究与应用

当东风煤矿M9煤层采用顺层钻孔作为区域煤与瓦斯防突措施钻孔时,在施工中出现垮孔、喷孔等现象。通过分析施工原因,调研该类煤层钻孔施工预防垮孔、喷孔设备及措施,选择使用三棱钻杆、防喷钻杆及孔口防喷装置,在保证施工现场安全的同时,有效提高了钻孔施工进度。研究为松软高突煤层钻孔施工提供了可行的思路。     

突出煤层卸压增透后封孔技术研究与应用

为了解决突出煤层水力化卸压增透后,普遍存在瓦斯抽放钻孔塌孔严重、钻孔封堵难度系数大、抽采出的瓦斯浓度低、抽采衰减速度快、抽采钻孔经常出现一氧化碳等问题,传统的封孔工艺不能有效解决煤层中的裂隙对瓦斯抽采钻孔的影响,通过对高应力突出松软煤层封孔技术的研究,制定了八矿高应力松软煤层封孔工艺,提出了反压注浆封孔工艺方法。降低了瓦斯抽放钻孔漏气率、增强钻孔密封性、提高抽采浓度、消除钻孔自燃隐患,实现了瓦斯抽采最大化。     

穿层钻孔抽放煤层瓦斯数值模拟研究

矿井瓦斯抽放是解决煤矿瓦斯问题、提高资源使用效益、确保煤矿安全生产的一种有效方法。为合理安排矿井抽掘采接替关系,确定穿层钻孔抽放参数,根据煤层瓦斯流动理论、质量守恒方程、真实气体状态方程、气体压缩系数方程,并以朗格缪尔方程作为吸附瓦斯解吸的数学规律,建立了穿层钻孔抽放煤层瓦斯数学模型,采用有限差分数值方法编制了计算程序,以全隐式格式确保计算过程的稳定性,根据实测煤层瓦斯参数进行了数值模拟计算,获得了穿层钻孔抽放条件下钻孔周围瓦斯压力分布情况以及钻孔有效抽放半径等抽放参数。分析表明,低透气性煤层抽放钻孔周围容易形成较高的瓦斯压力梯度,且在有限的抽放时间内有效抽放半径较小。数值模拟结果与现场实践基本一致。