深井无煤柱煤与瓦斯共采的技术挑战与对策

深井留巷钻孔法煤与瓦斯共采中留巷围岩变形大,留巷钻孔易破坏、抽采效果差。结合淮南矿区煤与瓦斯共采实践,通过力学分析构建了钻孔在采动作用下的破坏模型,对各参数的影响规律进行了分析,通过套管-水泥环-围岩三维数值模拟计算,探讨了水泥环与围岩性质对钻孔稳定性的影响,得出:采动应力集中易导致钻孔发生挤压型失稳,而岩层层间滑移易导致钻孔发生剪切型失稳,采用厚壁套管、柔性充填、危险层位扩孔让压等措施可以有效提高钻孔稳定性。进而提出了深井超前留巷强化钻孔与高位回风巷强化钻孔的瓦斯抽采技术,并在朱集矿1111(1)工作面与1112(1)工作面进行了试验。试验结果表明:强化钻孔的抽采效果及钻孔稳定性显著优于普通抽采钻孔,单孔最大瓦斯抽采流量达8.1 m3/min,有效抽采距离达150 m以上,实现了深井无煤柱煤与瓦斯的高效共采。     

新型超前留巷钻孔瓦斯抽采技术研究及效果分析

针对沿空留巷穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯时浓度及含量不稳定的工程现状,研究了一种新型的特制厚壁石油套管及由两者组合的双层套管护孔方式,并对其抽采效果进行了考察。研究表明:采前施工的穿层钻孔终孔位置布置在内错顺槽30m处经济合理,新型留巷钻孔法煤与瓦斯共采技术使单孔瓦斯抽采能力得到大幅提升,单孔最大瓦斯抽采流量达4.9m3/min以上,最大瓦斯抽采浓度高达95.28%,为工作面的安全生产提供了保障。     

3103工作面采空区瓦斯钻孔抽采效果分析

针对霍尔辛赫3103工作面回采期间各钻场钻孔抽采的参数数据,进行对比分析,表明高层位抽采钻孔以抽采裂隙带瓦斯为主,低层位抽采钻孔以截抽上隅角瓦斯为主;终孔间距低于15 m的钻孔,抽采效果不理想,浓度及纯流量均较低,钻孔终孔位置距离顶板大于15m的区域抽采效果较好;钻场压茬影响距离在16~20 m,在钻场压茬接替周期内瓦斯抽采量均有不同程度的降低。同时指出该工作面回采期间瓦斯抽采中显现的问题,对后期回采工作面瓦斯治理和抽采提出建议。     

高瓦斯矿井掘进面瓦斯综合治理技术的研究

鹤煤集团九矿3102掘进工作面瓦斯涌出量为20.6m3/t,采用交叉钻孔、双耳巷钻场和后路浅孔抽采技术,同时加强局部通风和监控系统管理,使回风流瓦斯体积分数下降到0.6%,瓦斯抽采量达569万m3,取得了良好的社会和经济效益。     

李雅庄煤矿“U”型通风工作面瓦斯治理技术

针对高瓦斯矿井“U”型通风工作面上隅角瓦斯浓度高、管理难度大的问题，在李雅庄煤矿开展了本煤层抽采优化分析和裂隙带抽采研究。通过改进本煤层钻孔的封孔深度、联孔工艺、管路联接方式等，钻孔抽采浓度由抽采4个月后降低到9%，提高到抽采10个月后维持在19%；通过调整裂隙带钻孔布置方式、优化钻孔布孔层位、采取下筛管护孔等技术，裂隙带钻场最高瓦斯抽采纯流量达13.6 m3/min，平均瓦斯抽采纯流量达8 m3/min，2个钻场综合抽采瓦斯纯流量在13 m3/min以上；工作面取消了高抽巷和高位钻场裂隙带瓦斯抽采，上隅角和回风流平均瓦斯浓度分别控制在0.5%和0.4%以下。     

基于采空区瓦斯运移规律的抽采钻场设计

为了对高瓦斯工作面采空区抽采钻场进行设计,使采空区及工作面上隅角瓦斯得到有效控制,通过数值模拟分析了采场覆岩结构及裂隙发育规律;根据模拟结果利用实验室试验分析了抽采钻孔在不同位置时采空区瓦斯的运移规律,得出终孔位置距煤层顶板上方30m左右,距回风巷水平距离10～20m时抽采效果最佳;且终孔高度应根据工作面覆岩结构形态有所区别,靠近回风巷的钻孔高度应控制在规则冒落带上部,靠近工作面中部的钻孔应布置在裂隙带内。     

低透气煤层群首采关键层卸压开采采空侧瓦斯分布特征与抽采技术

通过对首采关键层留巷采空区边缘岩体结构变形破坏和裂隙演化规律的分析,揭示了“Y”型通风工作面采空侧卸压瓦斯富集区域、运移通道、瓦斯分布特征及卸压瓦斯运移规律,提出了留巷钻孔法煤与瓦斯共采新技术和新方法;在留巷内布置上下向高低位抽采钻孔直达卸压瓦斯富集区域,实现连续抽采卸压瓦斯与综采工作面采煤同步推进,通过连续高效抽采上下被卸压层的瓦斯,实现了煤矿井下直接抽采卸压瓦斯的重大突破.     

淮南某矿1111首采工作面瓦斯抽放方法的研究

淮南某矿1111煤层是高温、高压、高瓦斯,具有突出危险性的深井煤层。为保证回采过程中的安全,充分利用沿空留巷Y形通风条件,结合顺层钻孔、地面钻孔结合高位钻场顶板走向钻孔、倾向穿层钻孔抽采瓦斯及沿空留巷埋管抽采瓦斯,解决工作面瓦斯超限问题。     

低位高抽巷瓦斯抽排设计与施工

基于高瓦斯工作面底板预抽巷工程量大、投资成本高、工作面衔接紧张等问题,以阳煤集团寺家庄矿15118工作面回风巷瓦斯治理为例,介绍了低位高抽巷的层位布置及巷内钻孔设计与抽排施工工艺。通过抽排效果对比分析,得出可在与工作面回风巷水平距离3～5 m、巷道层间距5～7 m位置随层施工低位高抽巷,巷内采用普通钻孔与造穴孔相结合的钻孔工艺,瓦斯抽放效果显著。单孔抽排量1 372.66 m~3/d,与同等条件下底抽巷相比,瓦斯抽采浓度由58%提高至67%;造穴钻孔单孔抽采浓度为61.5%,相对常规钻孔组提高了8.6%。低位高抽巷瓦斯抽排设计与施工优化了瓦斯抽排巷布局,有效解决了工作面回采期间回风流及上隅角瓦斯浓度超限问题。     

煤与瓦斯突出矿井工作面顶板高位钻孔优化设计

为提高瓦斯抽采率,基于采场围岩裂隙发育特征及瓦斯流动规律,采用UDEC数值模拟软件模拟祁南煤矿342工作面在推进时的覆岩裂隙发育规律,优化工作面顶板高位钻孔设计方案。研究结果表明:当工作面推进速度5 m/d时,裂隙发育和瓦斯积聚区距煤层顶板12~22 m,在高位钻孔的层位控制范围,高位钻孔倾向控制范围优化为距回风巷9~36 m,钻场间钻孔的压茬距离35 m。祁南煤矿342工作面顶板高位钻孔按优化方案设计施工,单孔最大瓦斯抽采体积分数达84%,高位钻孔瓦斯抽采率达50%以上,工作面回风流的瓦斯体积分数控制在0.6%以下,保证了工作面的安全开采。     

孤岛工作面顺层钻孔施工与护孔技术研究

孤岛工作面两侧煤体回采过后,工作面煤体压应力增大,煤体松散破碎。顺层钻孔打钻对煤层应力的扰动使煤层应力得以释放,常出现夹钻、喷孔现象,导致打钻后塌孔、成孔率不高、抽采效果差。为解决孤岛工作面松软煤层的瓦斯抽采难题,针对性地选取N1202胶带巷作为试验地点,进行了顺层钻孔全程下筛管护孔技术试验。通过对打钻施工技术、抽采效果及成本的对比分析,证明筛管护孔技术可以有效提高孤岛工作面顺层钻孔的瓦斯抽采效果。     

水压预裂工作面瓦斯抽采高位钻孔参数优化及应用

为降低高瓦斯坚硬顶板倾斜近距离多煤层U型通风工作面上隅角瓦斯浓度,提高瓦斯抽采效率,本文以新疆东沟煤矿低渗透性、高瓦斯煤层143综采工作面高位钻孔为研究对象,在理论上分析水压预裂对瓦斯抽采效果影响的基础上,实施了上隅角悬顶水压预裂试验,总结了工作面瓦斯变化特征与控制措施,分析顶板垮落裂隙带瓦斯运移积聚的主要区域,并根据钻孔有效长度及利用率、钻场合理间距、钻孔数量、布置层位、压茬间距和倾向、控制范围等参数的理论计算结果,结合覆岩裂隙发育规律,优化高位钻孔的布置层位、终孔位置、终孔间距和钻孔数等抽采工艺参数。现场实践表明:抽采工艺参数优化后,钻场位置在回风巷底板高度的基础上提高1m左右、终孔高度控制在15～25m、终孔距回风顺槽为1～41m、终孔间距为8m且钻孔数为6时,高位钻孔抽采效率和能力显著提高,上隅角瓦斯浓度降低至0.1%～0.3%范围内,治理效果较好。     

回采工作面高位抽采钻孔布置与应用

为保障2-559工作面高位钻孔的瓦斯抽采效果,基于工作面地质条件,通过理论与试验分析的方式,进行高位钻孔各项布置参数的设计,确定钻孔布置在回风巷内、钻场步距为21 m、高位钻孔孔径为153 mm,落孔高度为25～30 m,布孔间距为2 m,在抽采期间进行抽采指标的监测,高位钻孔平均抽采纯量11.34 m3/min,抽采浓度平均12.3%,高位钻孔的平均瓦斯抽采量占到工作面瓦斯涌出量的33.4%,抽采效果显著。     

邻近层瓦斯高低位钻孔和迎向钻孔抽采效果分析

文章以上社煤矿为例,分析了瓦斯抽采巷施工高低位钻孔、回风巷道施工迎向钻孔联合抽采方法对其邻近层瓦斯抽采效果。结果表明:在抽放稳定期内,瓦斯抽采巷高位钻孔的总混合流量保持在70 m^3/min以上,总纯瓦斯流量基本保持在50 m^3/min以上;回风巷道钻场钻孔的总混合流量基本保持在40 m^3/min左右,总纯瓦斯流量保持在20 m^3/min左右;瓦斯抽采巷低位钻孔的总混合流量基本保持在38 m^3/min左右,总纯瓦斯流量则保持在15 m^3/min左右。综合比较,瓦斯抽采巷高位钻孔的抽采效果比瓦斯抽采巷低位钻孔和回风巷道钻场钻孔的效果好,除单孔平均混合流量外,瓦斯抽采巷高位钻孔其余各项指标的值都比瓦斯抽采巷低位钻孔和回风巷道钻场钻孔的值高。     

水压预裂工作面瓦斯抽采高位钻孔参数优化及与应用

为降低高瓦斯坚硬顶板倾斜近距离多煤层U型通风工作面上隅角瓦斯浓度,提高瓦斯抽采效率,本文以新疆东沟煤矿低渗透性、高瓦斯煤层143综采工作面高位钻孔为研究对象,在理论上分析水压预裂对瓦斯抽采效果影响的基础上,实施了上隅角悬顶水压预裂试验,总结了工作面瓦斯变化特征与控制措施,分析顶板垮落裂隙带瓦斯运移积聚的主要区域,并根据钻孔有效长度及利用率、钻场合理间距、钻孔数量、布置层位、压茬间距和倾向、控制范围等参数的理论计算结果,结合覆岩裂隙发育规律,优化高位钻孔的布置层位、终孔位置、终孔间距和钻孔数等抽采工艺参数。现场实践表明：抽采工艺参数优化后,钻场位置在回风巷底板高度的基础上提高1 m左右、终孔高度控制在15～25 m、终孔距回风顺槽1～41 m、终孔间距为8 m且钻孔数为6时,高位钻孔抽采效率和能力显著提高,上隅角瓦斯浓度降低至0.1%～0.3%范围内,治理效果较好。     

大采高工作面裂隙带抽采钻孔参数优化研究

斜沟煤矿18205大采高综采工作面生产初期上隅角瓦斯经常处于超限临界状态,为保证安全生产,提高裂隙带瓦斯抽采效果,在生产过程中,通过变更裂隙带钻孔施工参数,同时对变更前后单孔抽采参数连续观测、分析,现场观测瓦斯抽采效果,最终确定了裂隙带钻孔终孔位置平面内错30 m左右、垂高9~13倍采高、钻场布置间距15 m时抽采效果较好,提高了工作面瓦斯抽采效果,有效地解决了大采高高瓦斯综采工作面上隅角经常处于瓦斯超限状态问题。     

近距离保护层采场瓦斯抽采技术

为了解决淮南矿业集团新庄孜煤矿62114保护层采场瓦斯问题,提出了Y型通风条件下近距离保护层采场瓦斯抽采新思路。在62114保护层采场实施了煤层底板运输巷上行网格式穿层钻孔抽采下被保护层卸压瓦斯技术;同时在62114保护层工作面回风巷(沿空留巷)实施了上行穿层钻孔抽采采空区顶板岩层间瓦斯,下行穿层钻孔抽采采空区底板岩层间瓦斯;并且对62114保护层工作面采空区瓦斯进行埋管预抽,配合高抽巷对采空区瓦斯进行抽采。现场应用表明:Y型通风条件下近距离保护层采场瓦斯抽采成功解决了62114保护层采场瓦斯问题,实现了煤与瓦斯共采。     

本煤层双套管高效瓦斯抽采技术及应用

为了解决本煤层抽采钻孔抽采瓦斯流量小、浓度低、易塌孔、封孔难的技术难题,分析了现有抽采技术的不足,根据平煤股份八矿己15-13330工作面运输巷的实际情况,提出采用本煤层双套管高效瓦斯抽采技术,并对双套管抽采的作用原理、双套管的合理长度等进行了研究.现场应用结果表明:在煤体普氏系数f≥0.25的本煤层钻孔瓦斯抽采中,采用双套管高效瓦斯抽采技术,可有效防止钻孔塌孔堵塞,提高钻孔密封质量,单孔瓦斯抽采平均初始体积分数达到89％,瓦斯纯流量提高了80％,抽采31 d后瓦斯抽采流量仅衰减12％;试验工作面抽采干管瓦斯体积分数维持在18％以上,工作面煤层瓦斯预抽率达到45％.     

土城矿综采工作面瓦斯治理

分析了土城矿21127采面瓦斯涌出量,采用底板抽采巷抽采、本层钻孔抽采、高位钻场抽采、采面留管抽采等方法进行综合瓦斯抽采,工作面瓦斯治理取得了显著的效果。     

晋能集团马堡煤业采动区以孔代巷瓦斯精准抽采 技术研究与工程实践

为解决采场瓦斯涌出量达20 m~3/min以上的上隅角瓦斯治理难题,基于回采过程中顶板上覆岩层动态运移规律和现场实际考察,确定出距顶板15～38 m、回风巷8～40 m为卸压瓦斯富集区域,利用定向钻机精准施工钻孔进行稳定高效抽采。通过在马堡煤业15203综采工作面施工5个定向长钻孔进行试验,在70 d抽采时间内,单孔抽采瓦斯纯流量最大达到10.41 m~3/min,钻场抽采瓦斯纯流量达到15.00 m~3/min,瓦斯抽采效果是普通钻孔的3～4倍,施工时间比高抽巷缩短约2/3,工程成本节约3/4左右,不仅有效缓解了矿井抽、掘、采衔接紧张的问题,而且实现了矿井瓦斯治理降本增效的目的。