立井揭高瓦斯深埋煤层围岩力学特性数值模拟研究

为从细观结构层次上研究立井揭穿高瓦斯深埋煤层时围岩的力学特性,利用基于含瓦斯煤岩破裂过程固-气耦合动力学模型开发的RFPA2D-Flow软件,对立井揭煤时围岩的应力演变,瓦斯压力梯度场发展,瓦斯运移规律进行了数值模拟研究,对揭煤时煤与瓦斯突出过程从细观上进行了再现。数值模拟结果表明高地应力、高瓦斯含量和梯度、较厚的松软煤体综合影响立井揭穿高瓦斯深埋煤层时的力学特性并增加了煤与瓦斯突出的危险性。     

寺河矿三水沟回风立井揭煤施工实践

寺河矿西井3号煤层具有突出危险性.在西井三水沟回风立井揭穿3号煤层过程中,为消除突出隐患,制定并实施了三水沟回风立井井筒揭露煤层方案.当井筒工作面施工至距煤层垂距10 m时打前探钻孔,查明煤层赋存情况,测定煤层瓦斯压力,根据测定结果进行瓦斯抽放.当工作面掘进距煤层垂距2 m时,再次施工测压钻孔,采用钻屑瓦斯解吸指标法预测工作面有无突出危险性.当指标均小于临界值具备震动爆破揭煤条件时,采用震动放炮揭过煤层.按照上述施工方案与工艺顺利完成了探揭煤施工,确保了井筒揭煤安全.     

放顶煤开采突出煤层与突出危险性的关系分析

从放顶煤开采对煤层应力分布的影响和煤层突出的机理入手,结合放顶煤回采特点,阐述放顶煤工作面采场应力分布规律;分析放顶煤开采与突出危险性的影响因素,最终得出突出煤层放顶煤开采与突出危险性的关系。     

立井揭穿大倾角强突出煤层技术

潘北煤矿在副井揭穿B8强突煤层时，采取了井筒四周钻孔连续抽放瓦斯与水力；中孔综合治理技术，有效地消除了强突煤层的突出危险性，使副井安全揭过B8煤层，实现了立井揭穿大倾角强突出煤层技术，可供类似矿山参照实施：     

立井深孔爆破强化抽采快速揭煤技术

阐述了深立井有效揭穿低透气性煤层技术。通过快速测压、深孔预裂爆破、金属骨架、拦截抽采等技术的综合运用,成功揭穿了潘一矿第二副井4-1煤层。瓦斯抽采量提高3～4倍,瓦斯压力测定周期效率提高了5倍以上,减少工程投资300余万元,有效地降低了煤层突出危险性,保证了工作面安全生产。     

突出矿井立井揭煤安全技术研究

针对东大矿回风立井3号煤层赋存条件及瓦斯地质条件,详细分析了煤与瓦斯突出影响因素,提出了行之有效的井筒揭煤突出防治对策。按两个"四位一体"的区域和局部综合防突措施,顺利消除煤与瓦斯突出危险;注浆加固消突后的破碎煤体,可有效形成应力承载结构,并有效阻挡周围游离瓦斯的运移;经消突验证抽采达标,在距煤层顶板法距2 m处,采取安全防护措施下远距离爆破揭穿煤层。     

区域瓦斯抽放技术在立井施工防突中的应用

为确保煤矿立井井筒施工过程中安全揭穿通过突出危险性煤层,在平煤四矿立井工作面揭露突出煤层前,按区域<防治煤与瓦斯突出规定>的要求,对立井施工区域防突措施中的瓦斯抽放技术进行了分析、设计和实施,确定抽放负压不小于13 kPa,初始抽放期的瓦斯体积分数不小于10%,抽放时间以抽出的绝对瓦斯量降到8 m3/t以下或者抽出的瓦斯体积分数不低于30%为准,采取设计的抽放措施后,钻孔瓦斯涌出初速度q和钻屑瓦斯解吸指标△h2都在低指标范围内,立井穿过煤层前后,没有再出现类似区域打钻时的顶钻、夹钻现象,回风流中也没有出现瓦斯超限,施工过程中地压情况稳定,说明高地应力状况也得到了相应的缓解.     

工作面突出危险性预测敏感指标确定

为了确定突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标,确保工作面突出危险性的精准预测,以四季春煤矿6号煤层为例,通过总结分析邻近区域及矿井6号煤层煤与瓦斯突出特征,构建了6号煤层工作面突出危险性预测指标敏感性分析标准。依据构建的工作面突出危险性预测指标敏感性分析标准,结合矿井工作面预测条件和《防治煤与瓦斯突出细则》相关规定,综合考察了6号煤层工作面突出危险性预测指标钻孔瓦斯涌出初速度(q)、钻屑瓦斯解析指标(K_1)、钻屑量(S)的敏感性,结果表明:6号煤层工作面预测指标钻屑瓦斯解析指标(K_1)敏感性较好,能够响应煤层全部煤与瓦斯突出特征;钻屑量(S)敏感性一般,响应煤层部分煤与瓦斯突出特征;钻孔瓦斯涌出初速度(q)敏感性较差,不响应煤层煤与瓦斯突出特征。最终确定钻屑瓦斯解析指标(K_1)为四季春煤矿6号煤层工作面突出危险性预测敏感指标,为突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标的确定提供了参考。     

兼并重组煤矿煤与瓦斯突出工作面消突实践

本文针对被鉴定为煤与瓦斯突出的兼并重组矿井中已形成回采系统的工作面,采用本煤层抽放的方法消除工作面突出危险性。为被鉴定为煤与瓦斯突出的矿井中已形成回采系统的工作面消除突出危险提供了经验。     

张集煤矿煤与瓦斯突出机理及对策

通过对张集煤矿三次煤与瓦斯突出情况的分析,结合主采煤层煤质、瓦斯、地质构造、火成岩侵入、地应力等与9-2煤层突出危险性关系,得出张集煤矿"地应力、瓦斯和煤质三因素综合作用"这一煤与瓦斯突出机理,提出了煤与瓦斯突出相关治理措施并在以后类似采掘工作面的开采活动中得到了成功实践.     

复杂地质条件下高突煤层群立井揭煤技术

针对渝阳煤矿水井湾回风立井揭煤面积大、地质条件复杂、透气性低、高突煤层群连续揭露的特点，采用优化抽采钻孔设计、穿层钻孔联合抽采、抽采数据监控抽采过程、水力压裂增透等联合防突措施，实现对立井揭煤区域突出危险性有效防控。同时，采用“五步法”预测揭煤对各煤层进行渐进式检验，确保井筒8层煤其中5层煤为突出煤层的安全、高效揭煤。为复杂地质条件下高突煤层群揭煤工作起到良好的示范作用。     

永盛煤矿南井主采煤层煤与瓦斯突出危险性评估

选用永盛煤矿南井主采2#和9#煤层作为研究对象,根据该煤层最大瓦斯压力和煤样瓦斯基本参数测试结果,评估其突出危险性。测试结果表明:永盛煤矿南井2#和9#煤层突出危险性单项指标和综合指标均超过了《防治煤与瓦斯突出规定》规定的临界值;该井田范围内无明显直达地面的断裂构造,瓦斯难以从构造带释放;煤层埋藏较深且上覆岩层大多为透气性差的岩层,瓦斯保存条件较好。分析确定永盛煤矿南井2#、9#煤层为具有煤与瓦斯突出危险性煤层。     

对一次煤与瓦斯突出事故发生原因剖析

煤与瓦斯动力现象不仅取决于地应力、瓦斯压力和煤体强度,同时与卸压区的长短有关。文章通过对孟津煤矿主、副井揭煤情况介绍,阐述了形成自然卸压区的主要影响因素,分析了孟津煤矿副井揭煤发生突出的主要原因。     

煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值研究进展

煤与瓦斯突出预测是突出煤层2个"四位一体"综合防突措施的关键环节,对确定突出预测敏感指标及其临界值具有重要意义。以往突出预测敏感指标及临界值的确定,包括地应力指标和瓦斯指标,是通过现场反复测试、试验确定的;而现今的突出防治管理模式不支持这种方法,故只能采取实验室试验研究,主要是针对瓦斯相关指标的研究,结合部分现场验证来确定。选取大隆矿12煤、芦岭矿8煤、祁南矿3煤、朱仙庄矿10煤、童亭矿7煤和新景3煤等6个煤样,煤种涉及中等变质程度的气肥煤到高等变质程度的无烟煤,试验研究了各煤样瓦斯压力P与瓦斯含量W,瓦斯压力P与钻屑瓦斯解吸指标K_1和Δh_2,以及钻屑瓦斯解吸指标K_1与Δh_2之间的关系规律。结果表明:突出预测的瓦斯指标之间具有单值对应关系,但各煤样的这种对应关系是变化的,国家相关标准给出的突出预测指标建议临界值之间并不对应,也不能完全反映煤层的实际突出危险性与突出严重程度,不同变质程度煤层很难存在统一的临界值;应用煤层瓦斯相关指标之间的对应关系,结合突出煤层的实际,如始突深度、突出动力现象、钻孔动力现象等,可间接确定突出预测敏感指标的临界值。同时,未来精细化的突出防治对突出预测敏感指标有更高的要求,进一步研究的方向应包含反映地应力状况、小构造影响下煤层赋存、预测煤层潜在突出强度的指标,以及适应突出灾害差异性的新突出预测方法及措施效果检验方法。     

Analysis of the dialectical relation between top coal caving and coal-gas outburst

According to the different engineering mechanical states of top coal caving and normal stoping of gaseous loose thick coal seams, the dialectical relation between this caving method and dynamic disasters was analyzed by simulating the change of stress states in the process of top coal initial caving with different mining and caving ratios based on the ANSYS10.0. The variation of elastic energy and methane expansion energy during first top coal caving was analyzed by first weighting and periodic weighting and combining with coal stress and deformation distribution of top coal normal stoping as well as positive and negative examples in top coal caving of outburst coal seam. The research shows that the outburst risk increases along with the increase of the caving ratio in the initial mining stage. In the period of normal stoping, when the mining and caving ratio is smaller than 1:3 and hard and massive overlying strata do not exist (periodic weighting is not obvious), it is beneficial to control ground stress leading type outburst. Thus, it is unreasonable to prohibit top coal caving in dangerous and outburst prone areas.     

立井井筒掘进工作面煤与瓦斯突出RFPA仿真模拟研究

通过建立立井井筒物理力学模型,运用RFPA2D对立井井筒掘进工作面煤与瓦斯突出过程进行模拟,再现井筒揭煤时煤与瓦斯突出过程,分析所得图表,总结立井井筒掘进工作面煤与瓦斯突出的一些规律,为立井井筒揭煤制定合理有效的煤与瓦斯突出防治措施提供理论依据。     

多煤层开采井筒褐煤区域瓦斯防治技术研究

介绍了山阳煤矿多煤层开采副井井筒揭煤时具体实施方法。在施工中采用了预测预报、瓦斯排放、震动放炮等四位一体综合防治突出措施，并加强组织管理工作，有效地消除了煤层突出的危险性，使井筒顺利地穿过4#、5#煤层，取得了良好的经济效益和社会效益，为澄合矿区在此类矿井施工作业中积累了宝贵的经验。     

水力掏槽防突措施的机理研究

工业试验证实水力掏槽防突措施能有效地保证掘进中的施工安全,掏槽后快速消除突出危险,提高突出地段煤巷掘进速度。对水力掏槽措施中的高压水射流、地应力、瓦斯内力等参数进行了分析研究,研究了水力掏槽防突的机理。     

沙曲矿北翼回风大巷过突出煤层瓦斯抽排技术研究

沙曲矿北翼回风大巷在施工过程中要经过3+4#煤和5#煤层,这两层煤均具有突出危险性,瓦斯含量高,瓦斯压力大。为保证揭煤施工安全,需要对3+4#煤、5#煤层采取瓦斯抽放措施。阐述了瓦斯抽排钻孔布置及瓦斯抽排设备选型,通过瓦斯抽排效果检验,保证了回风大巷安全揭过突出煤层。     

大河边向斜地质构造对煤与瓦斯突出的影响

为了对大河边向斜内煤与瓦斯突出进行区域预测与防治;根据向斜内煤层突出的特点,地质构造特征,地应力作用,煤层厚度及产状变化、煤层透气性的实测数据分析,探讨了向斜南北部及中部煤层突出的差异,研究了大河边向斜煤层突出机理.结果表明高瓦斯和封闭性好的地质条件是瓦斯突出的物质基础,压性和压扭构造等地质构造的发育及地应力作用是导致突出的重要因素,在向斜中部C409,C407,C406突出危险性最大,在向斜北部C409,C601突出危险性最大,在南部煤层突出危险性小;该成果对大河边向斜内进行煤与瓦斯突出区域预测与防治具有指导意义.