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。     

顶板高位定向钻孔抽采瓦斯效果分析

针对回采工作面回风隅角瓦斯浓度高影响安全生产问题,设计采用顶板高位定向钻孔对采空区瓦斯进行抽采,通过分析23051工作面顶板三带分布及采空区瓦斯分布流场情况,合理设计顶板高位定向钻孔层位、孔径及深度,采用顶板高位定向钻孔进行采空区瓦斯抽采后,回风隅角最高瓦斯浓度由0.7％下降至0.4％,顶板高位定向钻孔抽采瓦斯量占工作...     

高瓦斯煤层群首采层“Y”型通风瓦斯抽采技术

针对我国中东部煤田煤层群埋藏深、煤质软、瓦斯压力和瓦斯含量高、瓦斯难以抽采的难题,利用数值模拟和现场工程试验相结合的方法,系统的研究了高瓦斯煤层群首采层"Y"型通风瓦斯抽采技术。研究获得了煤层开采上覆围岩裂隙演化特性规律以及垂向位移与下沉规律,探明了在10倍采高层位处的上覆岩层离层裂隙及纵向裂隙最发育,此处形成了瓦斯富集区,并同时形成了相互沟通的裂隙网为瓦斯抽采提供了运移通道。设计了大直径钻孔组瓦斯抽采方法,综合利用大直径钻孔组和采空区埋管技术,使得顶板裂隙带内的卸压瓦斯以及采空区内的瓦斯得以高效抽采,回风流中的瓦斯浓度控制在0.3%以下,实现了利用大直径钻孔组代替倾向高抽巷高效抽采瓦斯的目的。     

许疃煤矿大采高综放工作面瓦斯治理技术

许疃煤矿针对大采高综放工作面瓦斯治理问题,采用了工作面顺层钻孔预抽本煤层瓦斯、顶板高位上向穿层钻孔抽采大采高工作面上邻近层瓦斯、顶板高位走向钻孔抽采本煤层同时拦截抽采上邻近层卸压瓦斯的综合瓦斯抽采技术。针对大采高综放工作面顶板高位走向钻孔布置层位的选择,通过相似模拟试验、关键层理论分析和UDEC软件模拟研究许疃煤矿大采高工作面顶板冒落规律,寻找大采高采场上覆岩层中裂隙位置和顶板瓦斯富集区;以此确定顶板高位钻孔的相关抽放工艺参数,为大采高工作面采空区高位瓦斯抽放钻孔的设计提供了理论依据。同时为大采高工作面上邻近层卸压瓦斯抽采钻孔的设计提供了理论指导。     

近距离高瓦斯煤层群大采高首采层煤与瓦斯共采

针对我国西部地区典型的近距离高瓦斯厚煤层大采高条件下开采扰动剧烈、沿空留巷难度大、上下向扰动卸压范围更大等煤气共采的技术难题,采用理论研究及数值分析的方法,在研究4.2 m大采高顶板裂隙发育及演化规律的基础上,揭示大采高工作面裂隙发育区的分布特征,找到了采空区瓦斯富集区,并提出采用大直径(=250 mm)钻孔群代替倾向高抽巷实现卸压瓦斯的高效抽采,安全连续高效生产原煤67.7万t,抽采瓦斯累计1 166.95万m 3 。     

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。     

采空区瓦斯宏观流动通道的高位钻孔抽采技术

采场顶板来压极易将采空区内瓦斯压出引发上隅角瓦斯超限甚至瓦斯爆炸。基于岩体的尺寸及时间效应分析了采空区瓦斯宏观流动通道的演化发育规律,应用离散元数值软件计算了顶板来压前后瓦斯宏观流动通道的变化,结合关键层理论研究了基于顶板来压影响及瓦斯宏观流动通道变化的高位抽采钻孔终孔位置、钻场间距及钻孔接续的确定方法及设计技术。结果表明:采空区基本顶载荷作用时间越长,垮断距越大,岩层裂隙越发育;顶板来压及接近来压时瓦斯宏观流动通道最为发育,贯通性最好,其水平裂隙宽度是来压前的3倍,最利于瓦斯抽采。现场应用来压时抽采效率提高约55%,避免了瓦斯超限。     

马堡矿接替式高低位钻孔瓦斯抽采技术研究

针对马堡矿15号煤层邻近层及采空区瓦斯涌出量大,高位钻孔及走向顶板长钻孔受地质条件影响施工不到位、抽采效果差等问题,提出以15108综放工作面为实验地点进行接替式高低位钻孔瓦斯抽采技术实验来增加采空区、邻近层瓦斯抽采效果。通过对接替式高低位钻孔瓦斯抽采技术原理的研究,确定了钻孔施工工艺及钻孔参数,并通过对接替式高低位钻孔现场应用效果考察,总结得出在采取高低位钻孔抽采后,上隅角瓦斯浓度总体趋势低于未采取高低位钻孔抽采时瓦斯浓度,15108工作面采用接替式高低位钻孔能够有效控制采空区和邻近层瓦斯涌出,并且取得较高和稳定的瓦斯抽采纯量和浓度,从而降低上隅角瓦斯浓度,可作为在大直径顶板走向长钻孔未起到作用时,进行采空区和邻近层瓦斯抽采的技术手段。     

低瓦斯矿井工作面上隅角瓦斯抽采技术与实践

某低瓦斯矿井11303工作面回采过程中,采用"U"型通风,工作面上隅角瓦斯经常局部超限.经过分析,上隅角瓦斯涌出量主要来源于采空区,采空区瓦斯积聚点主要分布在顶板3~5倍采空范围内的裂隙带中.通过对高抽巷瓦斯抽采、高位钻孔瓦斯抽采、采空区埋管瓦斯抽采、骨架风筒瓦斯抽采等几种瓦斯治理方法的对比分析,结合矿井上隅角瓦斯的来源情况,选择采用高位钻孔抽采瓦斯,能从根本上解决低瓦斯矿井工作面上隅角瓦斯超限问题.     

采动覆岩卸压采空区瓦斯抽采技术及工程应用

结合采空区顶板覆岩移动破坏规律,通过数值模拟研究了采空区瓦斯渗流场随通风方式和抽采参数的变化规律,在此基础上提出了"良性通风,高位钻孔,低位埋管"的瓦斯抽采技术,通过实现Y形通风、优化布置顶板覆岩钻孔参数和采空区埋管相结合的瓦斯抽采技术,大幅度降低了隅角及采空区瓦斯浓度,保障了工作面的安全生产。     

高位定向长钻孔高效瓦斯治理研究

为解决鹤煤三矿4202采面瓦斯积聚与抽采难题，在该采面地质条件和井下千米定向钻机平台基础上，开展了定向、长距离、大直径钻孔抽采瓦斯效率研究。以采动岩体力学为理论指导，确定了煤层顶板采动裂隙冒落高度，优化了高位钻孔的布置区位，并利用成型钻孔，实现了以孔代巷的目的。通过定向抽采钻孔内瓦斯浓度、流量等数据统计，新方案中瓦斯流量、浓度是未采取措施前的5倍以上，有效减少了采空区和邻近煤层瓦斯向工作面内的扩散，确保了人员安全。     

煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采技术的研究与应用

放顶煤开采期间，上覆岩层受到矿压的影响，形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，工作面采空区遗煤和围岩涌出的大量瓦斯飘浮在上方裂隙带区域，造成瓦斯聚集并向外涌出，形成了安全隐患，因此必须将该区域瓦斯抽出来；以往治理采空区瓦斯主要采用顶板裂隙高位钻场、顶板高抽巷等措施，但是这2种方法施工成本较高，且施工周期长，对生产接替影响较大。煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采采用大功率钻机+定向钻进技术，在裂隙带施工控制整个回采范围的长钻孔，减少采空区和邻近层瓦斯向工作面空间的流动，真正实现了“以孔代巷”，既节省了成本，又缩短了工期，还提高了采空区瓦斯抽采的连续性、稳定性，减少了采空区瓦斯向外涌出，提升了瓦斯抽采效果，促进了煤矿安全高效发展。     

基于高位定向长钻孔的采空区瓦斯抽采技术研究

为了研究高位定向长钻孔抽采采空区瓦斯效果,以吉宁煤矿2102工作面为研究对象,采用理论分析与数值模拟相结合的手段确定顶板高位定向长钻孔布置层位及钻孔结构,现场设计了五个高位定向长钻孔进行采空区瓦斯抽采。研究结果表明：煤层开采后,覆岩垮落带高度为20m,导水裂隙带高度为66m|裂隙区和压实区所呈嵌套关系的外侧梯形底角61°,内侧梯形底角50°,内外梯形之间宽度约为8.4m|高位钻孔应布置在煤层顶板以上40～60m,帮距15～48m,有效解决采空区上隅角瓦斯超限问题,瓦斯抽采效果良好,在保证安全生产的同时,实现了高效稳定治理采空区瓦斯的目的。     

顶板高位裂隙多层位全覆盖布孔在综采工作面的应用研究

鹤煤八矿3203综采工作面为突出煤层采煤工作面,在回采过程中采用顶板裂隙多层位全覆盖布孔抽采技术杜绝瓦斯超限问题。针对煤层大采高采煤的工作面,综合采用大直径顺层钻孔的瓦斯预抽消突、高位裂隙钻场采空区抽放瓦斯等技术方案,不仅实现了煤层工作面的迅速消突,而且还有效控制了工作面瓦斯涌出,控制了瓦斯超限及积聚,确保了综采面高效安全的生产。     

突出矿井中间低位巷瓦斯抽采技术应用研究

当三软低透气性突出煤层中施工顺层瓦斯抽采钻孔时,大采长工作面中间区域存在瓦斯抽采空白带,同时采面回采期间采空区瓦斯涌出量大,严重威胁工作面的安全生产。通过在合理层位布置工作面中间低位巷,利用水力冲孔卸压抽采工作面空白带瓦斯,消除了工作面突出危险性;同时工作面回采期间利用低位巷分流抽放采空区瓦斯,解决了上隅角瓦斯超限问题,综采工作面月产量提高1倍以上,实现了大采长工作面的安全高效生产。     

采空区瓦斯流动规律及分源抽放技术的应用

为降低回采工作面采空区的瓦斯涌出及上隅角瓦斯浓度,对采空区顶板裂隙变化及瓦斯流动规律进行了理论分析,基于此,对主焦煤矿21141工作面的瓦斯抽放提出了分源抽放的综合治理方法,即上隅角采用埋管抽放,顶板裂隙内瓦斯采用高位钻场钻孔抽放。应用结果表明:分源抽放技术的应用使得21141回采工作面上隅角瓦斯体积分数由原来的0.6%左右下降到0.4%,高位钻场单孔瓦斯抽放体积分数平均为34%,瓦斯流量为0.062 m3/m in,这在一定程度上降低了采空区瓦斯的涌出量,保证了工作面安全生产。     

井下大直径钻孔瓦斯抽采技术研究

为研究面间煤柱内的大直径钻孔抽采采空区瓦斯效果,基于某矿实际生产条件及COMSOL数值模拟软件,依据上覆岩层运移理论、采空区顶板岩性、顶板垮落破坏特征对采空区孔隙率进行了分块赋值,COMSOL数值模拟研究结果表明:钻孔布置的最佳距离为8～10 m。考虑经济因素及顶板垮落步距的影响,钻孔布置的最佳距离应为10 m;靠近工作面上隅角处,采空区内瓦斯浓度呈中心高、四周低的圆环状分布,该低瓦斯浓度圆环的出现与大直径钻孔对采空区内瓦斯的抽采作用密切相关。ORIGIN数据拟合及计算表明:10 m钻孔间距条件下,控制上隅角瓦斯浓度不超限的钻孔最小瓦斯抽放量为5.4 m³/min。该理论成果的成功运用,指导了该矿的生产安全。     

综放工作面瓦斯综合治理技术

为了解决汪家寨煤矿P41102综放工作面回采过程瓦斯超限频繁等问题,通过在本煤层施工顺层钻孔进行瓦斯预抽,有效地降低了工作面回采过程中的瓦斯涌出量。同时,在采空区30 m范围埋设直径250 mm瓦斯抽放管对采空区瓦斯进行抽采,减少回风流的瓦斯浓度,在煤层顶板15m左右布置高位钻孔抽采上邻近卸压层瓦斯,效果明显,瓦斯抽采量达到27.05 m^3/min,瓦斯抽采率达到69.5%,工作面平均月进尺提高30 m以上,生产能力平均提高86 851.6 t/月,杜绝了瓦斯超限,保证了工作面的安全高效生产。