煤层钻孔卸压效果定量化评估及应力分布研究

大直径钻孔作为煤层巷道常用的卸压手段，其卸压效果在定量化评估方面有待提高。采用FLAC3D数值模拟软件，对钻孔直径、钻孔间距及钻孔深度进行了正交试验模拟分析，提出了钻孔卸压评价指标，运用极差分析法对卸压效果进行了定量化研究，并探讨了不同冲击倾向性煤层钻孔后的应力重新分布情况。结果表明：钻孔直径对卸压效果影响最大，与卸压比值K呈正相关关系，钻孔间距影响次之，钻孔深度影响最小；钻孔直径的增大能提升卸压区范围，钻孔间距的减小有利于卸压区的贯通，钻孔深度的增大能使高应力区向煤层深部转移，转移距离与钻孔深度呈正相关关系；钻孔卸压区的贯通能显著降低高应力区整体应力且能有效避免孔间应力集中。研究结果对冲击地压煤层大直径钻孔参数设计具有指导意义。     

软及硬煤层钻孔卸压效果对比分析研究

为分析冲击矿压矿井软煤层钻孔卸压效果比硬煤层好这一问题,通过采用有限元数值模拟软件FLAC对软及硬煤层的大直径钻孔卸压效果进行了分析研究,结果表明:当钻孔深度达到10~15 m时,软煤体内应力35 MPa,硬煤体内应力29 MPa,并且软煤体35 MPa的应力大于硬煤体29MPa的应力,从而说明软煤层中实施钻孔卸压效果较好,硬煤层中钻孔卸压效果较差,最后对张双楼煤矿7123工作面实施大直径钻孔卸压,卸压效果与数值模拟结果一致。     

煤巷掘进工作面卸压现场试验研究

北徐楼煤矿3下煤层赋存条件复杂,埋深大,具有强冲击倾向,在巷道施工过程中多次出现冲击。通过现场采用大直径钻孔卸压试验,分析了冲击显现形式,并对冲击危险区域进行分类,针对不同的区域采用不同直径钻孔卸压,确定了卸压钻孔布置的合理位置,取得了显著效果。     

特厚煤层卸压措施有效性实测分析

针对强冲击特厚煤层卸压措施难以选择的工程问题,通过理论研究与现场实测,对大直径卸压钻孔、煤层深孔卸压爆破、煤层注水3种卸压措施,进行了单卸压措施时效性对比实测。现场实测分析结果表明:大直径卸压钻孔卸压效果见效慢,但时效性较强,应作为常规的卸压措施;煤层深孔卸压爆破卸压效果见效快,但时效性较差,短时间内存在应力恢复现象,应作为临时解危措施;煤层注水卸压效果适中,同时具有较强的时效性,但存在应力转移和巷道大变形的情况,对于巷道断面较小的冲击地压工作面不应作为常规防冲措施,可以作为防尘措施实施。     

不规则孤岛工作面冲击地压防治技术及其应用

在对柴里煤矿3_上906东不规则孤岛工作面冲击倾向性分析的基础上,得出了孤岛工作面及不规则区域的支承压力分布特征。通过煤层预注水卸压、大直径钻孔卸压等综合卸压技术对冲击地压危险区域进行了防治,并利用钻屑法进行监测并检验解危效果,最终降低了工作面采掘期间的冲击危险性,实现了孤岛工作面的安全生产。     

硫磺沟煤矿巨厚强冲击煤层掘进工作面超前钻孔卸压失效机理研究

针对巨厚煤层掘进工作面冲击地压防治中出现的大直径钻孔卸压失效现象,以新疆硫磺沟煤矿巨厚煤层掘进工作面频繁发生冲击地压事故为工程背景,采用理论分析、数值模拟等方法,研究了不同厚度煤层工作面掘进、卸压区域的应力分布状态,分别建立了工作面掘进、卸压区域煤岩体"挠曲-冲击"力学模型,揭示了巨厚煤层掘进工作面大直径钻孔卸压失效机...     

高应力区硬煤层巷道钻煤粉卸压技术分析

针对高应力区硬煤层巷道,由于难以注水,采用传统煤体爆破和大直径钻孔卸压方式往往不能将冲击危险降低到可接受水平。通过现场试验,提出了一种钻煤粉卸压技术,其特点是采用小直径、小孔间距的钻孔钻出大量煤粉,其原理类似于使煤层巷道围岩产生大变形,变"硬"煤为"软"煤,其效果使高应力区煤体得以有效卸压,降低和解除冲击危险,保证工作面安全生产。     

冲击地压矿井煤层卸压孔施工技术分析与应用

针对大螺旋钻进技术施工冲击地压卸压钻孔存在的钻孔孔径偏小、钻孔孔深较浅、孔内事故率高等问题，通过对卸压钻孔施工过程中孔壁围岩应力的分析，确定了安全、快速施工煤层卸压钻孔的关键在于：(1)快速钻进与提钻，避免卡/埋钻；(2)将连续快速产生地大量煤体碎块高效排出钻孔。提出了基于水力和宽翼片螺旋机械结合的排渣方法及其配装装备，应用实践表明，该套技术适用于冲击地压煤层大直径卸压钻孔的快速、安全施工，其施工效率和成孔率均较高，具有较高的应用推广价值。     

深井冲击危险煤层大直径钻孔卸压防冲技术

根据煤层大直径钻孔卸压防冲机理和有关数值模拟等研究成果,结合开采深井冲击危险煤层实际情况,确定钻孔的直径、间距、深度和布置方式。应用表明所选钻孔参数和实施方法适用并具可操作性,是减弱和消除冲击危险的有效手段。同时,总结了存在的不足,提出了改进意见。     

冲击危险工作面大直径卸压钻孔深度优化

采用FLAC2D数值模拟软件,以跃进煤矿25110工作面地质条件为基础,建立了大直径钻孔卸压深度的优化模型,结合能量传播衰减理论,得到了钻孔卸压后的冲击危险指数表达式,并在一定的参数条件下分析并比较了不同深度大直径卸压钻孔的卸压效果。研究表明：25110工作面大直径卸压孔深度为45 m时,冲击危险指数最小,卸压效果最明显。     

深部坚硬顶板厚煤层开采冲击矿压规律及防治技术

以古城矿深部坚硬顶板厚煤层开采为研究背景,分析了2103工作面冲击矿压事故的诱因,总结了矿井冲击矿压的规律,得出了深部厚煤层开采冲击显现更加频繁,事件能量及影响范围更大,以及断层及覆岩活动是诱发冲击矿压的主要因素。同时,指出了深部厚煤层卸压时效较短,并基于矿井实际条件提出了基本卸压措施和补强卸压措施。以大直径钻孔、煤体及顶底板爆破等技术手段,对巷道及工作面采取相应的卸压措施,以钻屑法为点检测手段验证卸压效果。现场实践表明,该措施能够有效防治冲击矿压,降低了冲击事故的发生。     

基于CT技术的唐口煤矿大直径钻孔卸压效果研究

为分析唐口矿大直径钻孔卸压效果,采用电磁波CT技术对施工后的煤层进行探测。采用理论分析的方法对CT技术原理进行分析并建立评价模型,通过现场监测对吸收系数及其异常指数进行分析。结果表明,在孔深较浅时钻孔施工过程中的扰动效应能导致钻孔附近一定范围内裂隙的生成,这种扰动生成的裂隙具有一定的卸压效果。     

卸压钻孔破坏半径影响因素及破坏半径回归分析

为了研究钻孔卸压时相关因素之间的关系,采用RFPA数值模拟软件,分析了不同煤层强度、不同煤层压力、不同孔径对钻孔破坏半径的影响。通过理论分析和回归分析,在煤层强度一定的条件下,破坏半径与煤层压力成指数函数的关系,在煤层压力一定时,破坏半径与煤层强度成反比例函数关系;在煤层压力、煤层强度一定时,破坏半径与钻孔直径成对数函数关系;钻孔破坏半径与煤层压力、煤层强度、钻孔直径间的数值表达式。     

超高压水力割缝增透卸压规律研究与应用

运用FLAC3D软件模拟不同割缝压力和割缝间距条件下,钻孔周围煤体应力分布特征,分析了穿层钻孔水力割缝煤体卸压规律。通过在赵固二矿实施超高压水力割缝增透技术工艺,有效解决了单一低渗坚硬厚煤层瓦斯抽采技术难题,增大了抽采钻孔卸压范围,大幅提高了煤体透气性。     

利用卸压钻孔诱发能量判别冲击危险类别的技术与实践

为了确定纳林河二号矿井31103工作面辅回撤通道区域是否受构造型冲击地压影响,通过对施工煤体大直径卸压钻孔诱发煤体破裂而产生的能量事件进行统计、分析,发现在特厚煤层中部施工的卸压钻孔所诱发的能量事件均位于钻孔至煤层顶板范围,为典型的顶板压力模型,断定不存在构造型冲击地压问题,为了后续的防冲措施实施提供了有力指导。     

高瓦斯突出矿井卸压开采瓦斯综合治理实践

朱集东煤矿为“三高一深”（高地压、高瓦斯强突出、高地温、千米埋深）矿井,采掘工作面煤与瓦斯突出危险性极大,开采此类煤层最经济有效的办法是开采保护层。为抽采保护层11-2煤层开采过程中本煤层及邻近层大量卸压瓦斯,采用分源法计算瓦斯涌出量,结合工程类比取大值。根据瓦斯涌出量预测结果,选用Y型通风方式,辅以顺层钻孔、地面钻井、顶板巷大直径筛管平钻孔、留巷埋管及穿层钻孔等抽采方式,使工作面回采期间瓦斯抽采率达到84.8%,实现了深井高瓦斯工作面煤与瓦斯安全高效共采。     

水力冲孔布孔参数对高瓦斯突出煤层卸压效果影响的研究

水力冲孔的影响范围决定着钻孔的布置,合理的布置钻孔能够显著的提升煤层渗透率,增进瓦斯高效抽采,因此探究冲孔的影响范围非常重要。文章以平顶山八矿己15煤层为试验对象,先介绍了高压水力冲孔设备,并通过Flac3D软件进行模拟,比较了不同冲孔出煤量条件下的卸压效果和钻孔之间的相互作用,其模拟数据与现场试验结果相互验证。结果表明：钻孔直径,钻孔间距影响四周煤体的卸荷情况,煤孔的孔间距理论上在5m左右,出煤量的最优范围在0.37~1t/m之间,本文的研究结果可指导钻孔的排布位置,同时为水力冲孔的工程运用提供了技术借鉴。     

极薄煤层钻采上覆煤层卸压变形及渗透性演化规律

通过相似材料试验及现场工程测试等手段,对极薄近距离下保护层钻采上覆被保护层垂直应力、膨胀变形、渗透率演化规律进行了研究,得出了钻采极薄下保护层上覆被保护层的垂直应力、膨胀变形及渗透率变化规律等。研究结果表明,钻采极薄近距离下保护层二1煤垂直应力降低60%以上,相对膨胀变形率12‰,相似材料体渗透率增大15倍。钻采一9煤对上覆二1煤能形成保护效果,引起了二1煤卸压增透、卸压增流效应,降低了二1瓦斯抽采难度,消除了二1煤的突出危险性,研究成果可推广应用于极薄保层开采。     

煤层分岔区冲击地压防治方案研究

煤层分岔区应力条件复杂,工作面回采至该区域时,给工作面生产带来一定的危险。通过对比分析该区域前后的微震发生频次、总能量等监测数据,在煤层分岔区域受到采动应力影响时,工作面冲击危险性显著增高,工作面两侧巷道应力最大值变化区明显不同,且带式输送机巷应力最大值出现的区域大于二号回风巷,周期来压步距明显减小,来压强度明显增强。根据监测数据分析结果,对大直径钻孔卸压参数进行设计,制定了适用于该工作面的卸压方案。研究成果可为类似条件下的矿井工作面回采提供参考依据。     

超高压水力割缝技术在低渗透特厚煤层中的应用

为增大煤层透气性系数,提高煤层瓦斯抽采效果,通过超高压水力割缝技术,增大煤体暴露面积,给煤层内部卸压、瓦斯释放和流动创造了良好的条件,缝槽上下的煤体在一定范围内得到较充分的卸压,增大了煤层的透气性。结果表明:水力割缝钻孔组瓦斯抽采浓度、纯流量、百米瓦斯抽采纯流量及瓦斯抽采率是对比钻孔的2~4倍,远远大于对比钻孔组,割缝钻孔瓦斯抽采效果显著。研究为其他类似矿井提供借鉴。