基于二氧化碳致裂增透技术的低透煤层瓦斯治理

为解决马堡煤矿15~#煤掘进工作面瓦斯涌出量大、抽采效果差的问题,通过理论分析和现场试验的方法,分析了二氧化碳致裂增透机理,设计了煤层增透试验方案,并在二采区运输下山掘进工作面进行了应用。在巷道迎头实施二氧化碳致裂爆破后,2组钻孔内瓦斯浓度平均提高了3倍,巷道掘进期间回风流中瓦斯浓度由抽采前的0.79%降为爆破后的0.26%,下降了67%,瓦斯平均抽采纯量提高了2.39倍,平均抽采混量提高了0.87倍。研究表明,二氧化碳致裂增透技术是一种有效的煤层增透手段,可以改善高瓦斯低透煤层难抽采的现状,显著提高瓦斯抽采效果。     

气相压裂技术在掘进巷道中的应用与研究

为解决掘进工作面掘进期间煤层突出性问题,新景矿在掘进工作面采用“5个造穴孔+2个CO₂气相压裂孔”,选用间替造穴,经过气相压裂后,预抽钻孔瓦斯抽采流量提高1.27~2.91倍;瓦斯抽采量是压裂前的1.56倍。采用循环造穴增透与气相压裂增透后,掘进过程中回风巷瓦斯在1%以下,保证了掘进工作面的工作安全。     

气相压裂—机械造穴复合增透技术在新景矿的应用

为了增加松软低渗透高瓦斯煤层的透气性，提高煤巷掘进工作面的进尺速度和抽采效率，提出了气相压裂—机械造穴复合增透技术。分析了气相压裂—机械造穴复合增透的爆破致裂机理，建立了在机械造穴作用下压裂的径向裂隙方程。在新景矿3218掘进工作面开展了现场工业性试验，对比设计3种技术方案结果表明，使用“5+2”模式的气相压裂—机械造穴复合增透技术后,煤层的透气性与常规的机械造穴相比，平均瓦斯涌出量是普通造穴孔的1.45倍，掘进期间巷道瓦斯浓度降低22%，提高了煤巷工作面的进尺和抽采效率。     

马堡煤矿152采区胶带下山掘进瓦斯治理技术研究

结合马堡煤矿152采区胶带下山掘进工作面向下延伸过程中瓦斯涌出量不断增大的特征,对掘进工作面前方煤体实施区域预抽,并对工作面迎头煤体实施CO_2相变爆破增透,有效提高了掘进工作面预掘段瓦斯排放和抽采效率,实现了工作面瓦斯治理的目的。     

基于穿层控制爆破技术的瓦斯抽放效果分析

为了考察穿层控制爆破技术的卸压增透强化瓦斯抽放效果,以义安煤矿12031工作面为试验点,通过考察穿层控制爆破前后瓦斯抽放体积分数和流量的变化,得出穿层控制爆破技术的卸压增透强化抽放技术的效果明显.试验结果表明:控制爆破后,瓦斯抽放体积分数和瓦斯抽放量均有较大增加,瓦斯流量平均增加了5倍,瓦斯体积分数增加3倍,最高体积分数达爆破前的23倍.通过对间距6和8 m两组抽放钻孔爆破前后流量和体积分数的考察,得出有效抽放半径为3.0～3.5 m,因此爆破孔间距取6～7 m 较合适,可提高穿层控制爆破卸压增透的效果.     

底板岩巷穿层抽采技术试验研究

底板岩巷穿层抽采是突出矿井进行区域瓦斯治理的一项关键技术,而对于透气性较差的煤层,有效的增透技术则是提高瓦斯抽采效果的关键。九里山矿通过研究与实践,采用预裂爆破增透技术和水力切割扩孔增透技术以保证煤巷掘进的安全施工。工业性试验表明,增透技术的实施,降低了工作面的瓦斯浓度,防突效果明显。     

煤巷快速掘进气相压裂增透技术研究及应用

针对夏店煤矿煤巷掘进工作面瓦斯涌出量高、掘进速度慢、采掘接替紧张等问题,将气相压裂增透技术引入到掘进工作面瓦斯抽采实践中,阐明了低渗煤层气相压裂增透机理,研究分析了低渗煤层气相压裂增透装备系统和气相压裂增透工艺,并在夏店煤矿掘进工作面进行了工程应用。结果表明:气相压裂增透技术具有降低巷道瓦斯涌出浓度、促进巷道瓦斯均衡涌出、提升巷帮钻场瓦斯抽采效果和加快巷道掘进速度等多重作用;实施气相压裂措施后,抽采钻孔的瓦斯浓度、混合流量和抽采纯量得到有效提高,抽采时间内瓦斯抽采纯量是未进行气相压裂的5.12倍;掘进面前方煤体的瓦斯含量及钻屑瓦斯解吸指标K₁有明显下降,其中瓦斯含量下降2 m³/t,K₁值下降0.12 mL/（g·min^0.5）左右;巷道掘进平均单日进尺从4.0 m提升至5.5 m,掘进速度提升显著,极大地缓解了工作面接替紧张问题,保障了工作面的安全高效开采。     

煤矿井下水力压裂增透抽采机理及应用研究

通过借鉴地面水力压裂技术的成功模式,研究了煤矿井下水力压裂增透抽采机理,针对单一、低渗高突煤层的特点,研发了一套井下压裂增透抽采技术及装备,并进行了工业性试验。应用效果表明：通过井下对煤体进行水力压裂,中平能化十矿24110工作面煤层渗透率提高了800倍,单孔瓦斯抽放量提高了120倍;鹤壁六矿2115运输巷掘进期间水力压裂后突出危险性效检指标超标率显著下降,瓦斯体积分数普遍降到临界值0.8%以下,大幅降低了煤与瓦斯突出危险性。     

穿层水力冲孔增透技术在严重突出煤层中的应用

为了消除严重突出煤层的突出危险性,提高煤层瓦斯预抽率和突出煤巷掘进工作面的掘进速度,以义马煤业集团义安矿YX001工作面轨道巷为研究背景,对穿层水力冲孔增透技术的施工工艺及增透效果进行了研究。现场应用表明,穿层水力冲孔增透技术措施能降低煤层瓦斯压力,增加透气性,冲孔后,残余瓦斯含量下降到3.34~6.43 m3/t,有效地消除了煤层突出危险性;大幅度释放煤体中的瓦斯,使严重突出煤层巷道掘进速度提高了1倍以上,掘进速度达70 m/月(18.3m2大断面),取得了良好的综合防突效果。     

基于EGF增渗材料的煤层酸化增透技术研究

针对小回沟矿2号煤层高瓦斯低透气性的特征，在小回沟矿2204工作面进行了煤层酸化增透技术研究，试验得到2号煤层的微观孔隙结构较为复杂，微孔及小孔的迂曲程度高，利于瓦斯的储存，且矿物成分主要为SiO₂、Al₂O₃、TFe、CaO、MgO；根据已经掌握的煤层酸化增透机理，通过不同配比试验得到适合于2号煤层的EGF酸化增渗材料为氟化氢铵(5%)、KCl(2%)、柠檬酸(8%)、氨基磺酸(7%)、催化剂(1.5%、C₇H₁₃NO₄S(0.8%)、EDTA(0.5%)、KMS-6(l%)。通过现场酸化增透试验得出：试验钻孔单孔最大瓦斯抽采体积分数为68.2%，单孔瓦斯抽采体积分数提高了1.22～25倍；酸化后单孔瓦斯混合流量提高了7.17～11.75倍；试验区域内瓦斯含量呈下降了18.68%～25.91%，相较于其它增透方式具有施工简单、普遍性强、作用效果显著等优点，解决了小回沟矿高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽放困难的问题。     

CO_2预裂增透技术对快速掘进影响研究

介绍了CO_2预裂增透技术的基本原理,并在现场实际进行了实验研究。实验效果分析得出运用CO_2致裂增透技术可以使得回采工作面抽采瓦斯浓度及含量提高,在高瓦斯、突出煤层中掘进周期缩短10%~20%,有效地克服了炸药爆破过程存在的安全隐患,降低了抽采钻孔量。     

高瓦斯掘进工作面深孔控制预裂技术

为降低高瓦斯掘进工作面掘进期间的突出危险性,增大煤层透气性,余吾煤业公司引进了CO2气相压裂增透消突技术,主要通过在工作面施工的压裂钻孔进行爆破增透。在原先单孔预裂的基础上,通过施工控制孔进行了控制预裂试验。试验证明,控制预裂对煤层的防突指标、瓦斯涌出均匀性及钻孔瓦斯抽采量都产生了良好的效果。     

水力冲孔造穴技术在煤层瓦斯抽放中的应用

针对新元矿掘进煤层瓦斯抽放难度大、抽采效率低等难题,新元矿通风部对传统煤层瓦斯抽采方法主要存在的问题进行分析,提出了水力冲孔造穴技术在31004辅助进风巷掘进煤层瓦斯抽放中进行应用,通过三个月应用效果分析发现,与传统瓦斯抽放技术相比水力冲孔造穴技术提高了钻孔成孔率,降低了工作面钻孔施工量,使单孔瓦斯抽放率提高至85%以上,大大提高了巷道掘进效率及突出掘进工作面卸压增透效果,取得了显著成效。     

CO_2预裂爆破增透技术在瓦斯抽采中的应用

随着煤矿开采深度的增加和开采速度的提高,矿井瓦斯涌出量不断增大,瓦斯抽采已成为高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井生产过程中必不可少的安全环节。针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采的难题,通过在东曲矿28208皮顺掘进工作面应用CO2预裂爆破增透技术,提高了煤层渗透性及瓦斯抽采率,降低了煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量,消除了煤与瓦斯突出的危险,经济技术效果显著,可为类似煤层瓦斯抽采提供借鉴。     

煤巷掘进爆破致裂增透高效消突技术实践

为解决兴发煤矿M16煤层采掘工作面瓦斯抽采周期长的问题,提出采取爆破致裂增透技术,提高矿井瓦斯抽采效率。现场研究表明:当抽采主管路中瓦斯浓度下降到6%时,通过实施二氧化碳爆破致裂增透措施,抽采主管路中瓦斯浓度最大提高到了18%,增加3倍,抽采时间缩短20天,实现安全、高效消突。     

突出煤层掘进工作面消突实践

为了消除掘进工作面前方煤体的突出危险性,同时降低回风流中瓦斯浓度,研究提出先抽后掘和边掘边抽的综合技术措施。通过在寺河矿西井区X13012回风巷掘进工作面进行试验,发现在采取综合技术措施后,掘进工作面突出危险性预测超标率由14.70%降至4.17%,回风流瓦斯体积分数由0.7%降至0.4%。可见边掘边抽措施的回风流瓦斯浓度比超前预抽措施的回风流瓦斯浓度降低了43%,工作面突出危险性预测指标超标率降低了71%,抽采及区域防突效果显著。     

地面钻井治理采空区瓦斯技术研究

针对岳城煤矿工作面瓦斯涌出量大、采空区瓦斯难于治理的问题,采用地面钻井对采空区进行瓦斯抽采,并在岳城矿1303(下)综采工作面进行了试验。结果表明:启动地面钻井抽采泵后,采空区瓦斯抽采体积分数上升至60%以上,上隅角瓦斯平均体积分数下降至0.22%,回风流瓦斯体积分数下降至0.33%,抽采效果明显,成功地抑制住了采空区瓦斯涌出的问题,保障了采面安全生产。     

基于瓦斯实时监测的炮掘工作面爆破自动识别与突出危险性预测

为实现应用炮掘工作面炮后瓦斯实时监测数据进行突出危险性动态预测的目标,提出了一种应用一阶差分、卷积运算和MATLAB中的findpeaks函数,自动识别瓦斯体积分数监测曲线中爆破事件的方法,应用提出的自动识别方法,对某炮掘工作面的爆破事件进行了自动识别与提取,并对识别结果进行了评价;基于爆破识别与提取的结果,分析了炮后瓦斯体积分数变化特征,计算了炮后瓦斯体积分数增长速率、峰值和衰减速率3个指标与K₁值的相关性,据此建立了炮掘工作面突出危险性预测模型,并将模型应用于另一炮掘工作面,对工作面前方的突出危险性进行预测。研究结果表明：提出的自动识别方法实现了对爆破时刻、爆破时的瓦斯体积分数、炮后瓦斯体积分数峰值及其时刻的自动识别与提取,识别爆破事件的召回率平均为84.13%、精准率平均为77.21%,提取出的炮后瓦斯体积分数峰值和爆破时刻的平均绝对误差分别为0.018 9%和2.323 7 min;炮后瓦斯体积分数增长速率、峰值、衰减速率都与K₁值强相关,相关系数分别为0.85、0.92、0.79;应用建立的突出危险性预测模型,成功地预测出了25次喷...     

保护层卸压开采煤层变形与增透效应研究

为了研究高瓦斯赋存煤层卸压增透效应,以达到提高低渗透性松软煤层瓦斯抽采率,降低工作面瓦斯突出危险性,采用RFPA2D-Gasflow软件分析下保护层卸压开采后上覆煤岩采动裂隙发育、应力分布特征及由此产生的卸压煤层增透效应.结果表明:卸压开采煤层的透气性系数增大200倍左右,增透效果显著.利用该研究结果在顾桥矿沿空留巷内布置斜向上长短穿层钻孔,代替传统的底板巷内布置向上穿层钻孔抽采本层采空区内和上覆卸压煤层内瓦斯,可使沿空留巷中回风流和上隅角瓦斯体积分数均控制在0.5％以下,平均瓦斯抽采率达50％ ～ 70％,保证了工作面的安全回采.     

低透气性煤层深孔聚能爆破增透技术及实践

针对松树镇煤矿低透气性煤层瓦斯抽采率低的问题,在矿井瓦斯地质研究基础上,分析了聚能爆破煤体致裂机理,将爆破裂隙划分为粉碎区、裂隙发育区和裂隙扩展区,同时对爆破钻孔、装药及封孔工艺进行了设计,并现场应用了深孔聚能爆破增透技术。结果表明,聚能爆破后抽采钻孔平均瓦斯浓度是爆破前的1.70～3.21倍,爆破影响区平均瓦斯体积分数均值为11.26%,是非影响区的2.21倍,而且装药长度越大,爆破增透效果越显著。