走向高抽巷布置参数分析与瓦斯抽采工程实践

我国西部地区煤矿采煤工作面瓦斯涌出量大,瓦斯超限严重影响工作面安全回采,目前采用的走向高抽巷方式因其具体布置层位多凭经验选取,若布置不合理,则抽采效果差,不能有效地治理工作面瓦斯,故进行走向高抽巷布置参数的优选具有重要意义。为此,在理论分析计算的基础上,针对西部地区典型的开采条件,采用非线性大变形程序数值模拟了采空区顶板覆岩应力分布及裂隙演化规律,确定了走向高抽巷应布置在采空区顶板裂隙带的中上部40 m的岩层中,距回风巷水平投影距离为40 m。并以山西天池煤矿103工作面为例,验证了高抽巷布置参数的合理性,其最大瓦斯涌出量高达90.32 m³/min。以此为指导,通过采取走向高抽巷抽采、风排和尾排瓦斯相结合的综合治理技术,日产原煤最高达8 000 t,平均瓦斯抽采率达70%,最大瓦斯抽采率达86%,工作面回风流的瓦斯浓度控制在0.8%以下,实现了高瓦斯综放开采工作面的安全高效回采。     

无煤柱开采工作面瓦斯防治技术研究与实践

本文通过了解采场周围尤其是煤体边缘地区的矿压显现特征、煤层瓦斯赋存规律以及以及影响瓦斯涌出的多种因素,从矿井安全生产和改善矿井技术经济效果等方面出发,对7#煤层采用了无煤柱开采技术,并提出了多种降低开采工作面瓦斯涌出的措施,使得工作面开采的安全性得到了有效保障,大大提高了煤矿安全生产能力和经济效益。     

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我国大部分煤田属高瓦斯煤气田,在煤炭开采时,煤层中的煤层气（瓦斯）将大量释放到开采空间,造成严重的安全隐患,因此,煤层气抽放是高瓦斯矿井解决煤炭开采时瓦斯超限的主要技术措施。我国很多矿井建立了地面永久煤层气抽放系统,以解决煤炭开采安全问题,同时,又可将抽放出来的煤层气作为化工原料和燃气用于居民。本文在理论分析局部煤层煤层气抽放与地面永久抽放系统并网时管道煤层气流动规律的基础上,提出了局部抽放系统与永久抽放系统有效并网的和技术关键,分析了局部煤层气抽放与永久抽放实施有效并网的技术措施和效果,为今后煤层气局部抽放的合理利用提供了有益的途径。     

采动影响区煤层动态含气量数值模拟

煤矿采动影响区是地面煤层气开发或井下瓦斯抽放的有利部位。基于矿井瓦斯工作实践,划分了煤矿采动影响区类型,阐述了采动影响区煤层动态含气量的数值模拟方法,并以阳煤集团二矿为例对采动影响区内煤层动态含气量进行了估算。     

抽采利用技术在煤矿瓦斯防治中的有效应用分析

在煤矿的开采技术中,煤层瓦斯的抽采技术一直以来都是一个难题,随着我国工业的发展以及经济水平的提升,抽采利用技术越来越显现出重要性的特点。本文从理论出发,结合晋城煤矿的相关特点对抽采利用技术在煤矿瓦斯防治中的有效应用进行了深入地探究和分析,希望能够提升抽采利用技术并提高矿井的安全生产效益。     

顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施在煤矿中的应用

对于目前的煤矿开采技术来说,瓦斯和煤的区域性防治是目前煤矿开采过程中难以攻克的难题,这一难题的存在主要是因为预抽瓦斯措施工程量非常大,而且所需耗费的工程时间、费用都比较高,尤其是会出现大量的煤与瓦斯突出事故,生产的安全性没有办法保证。在实践论证过程中,顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施是有着非常良好的应用效果,自从该技术问世以来受到了社会各界人士的关注,其良好的应用效果也得到了人们的认可,因此,该技术是防突工作中良好的选择。从这个角度出发,结合一定的理论实际对顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施在煤矿中的应用进行了分析与探讨。     

矿井瓦斯治理及防灭火技术研究

在高瓦斯矿井的自燃煤层进行煤炭开采过程中,矿井瓦斯灾害和煤层自燃灾害同时存在。严重威胁着煤矿工作人员的生命安全和矿井财产安全。基于此,本文详细探讨了矿井瓦斯管理以及防火灭火技术研究,为煤矿开采提供一条可靠的经验。     

定向钻孔在高位瓦斯抽采中的应用

高位钻孔主要使用的方法为通过风巷向着煤层的顶板进行钻孔。高位钻孔瓦斯抽放就是通过在煤层上方完成有关的钻孔的建设,确保相关的工作面可以具有回采采动压力。通过整体的建设能够让其形成一个稳定的离层裂隙,使用此裂隙能够完成对瓦斯的抽放,针对不同的情况会出现不同的抽采效果,如果在抽采负压的情况下会将瓦斯直接放入到风巷当中,而对于此技术来说,在实际操作中仍然存在一定的问题,所以结合有关因素完成对瓦斯抽取技术的全面提高,能够让其满足矿井采取的实际需求,完成有关技术的全面使用,保证整体使用效果的升高,确保施工的具体安全性。     

煤矿区煤层气综合开发利用模式探讨

我国煤层气资源丰富，高瓦斯矿井居多，但缺乏合理的煤层气综合开发利用模式和相应的配套技术。为此，结合我国煤矿区煤层气开发利用现状和煤矿煤层气储存及涌出特征，提出了矿井煤层气的综合性开发模式。即：①利用地面钻井及完井的增产措施，预抽原始煤层的煤层气；②开采期抽采，利用采掘工作的超前压力，开采卸压，进行井下煤层气抽采；③采空区及废弃矿井的煤层气抽采，通过地面钻井、埋管及巷道抽采煤层气；④矿井通风煤层气的回收利用。这形成了矿井煤层气综合性规模开采的一种最为经济的模式，同时也指出了这一模式需要解决的主要问题与关键技术，以期推动煤层气产业的快速发展。     

六盘水煤田盘关向斜煤层气开发地质评价

开发地质条件研究将为贵州六盘水煤田盘关向斜煤层气勘探开发提供科学依据。为此，以煤田地质勘探和矿井瓦斯资料为基础，结合井下煤层割理裂隙观测和室内等温吸附实验等方法手段，总结了煤层气地质背景，揭示了煤储层特征和含气性特征，估算了理论采收率和煤层气资源量。研究结果表明：盘关向斜为水压向斜煤层甲烷气气藏，2000 m以浅煤层气资源量达1778×108m3；该区煤层气资源量丰富、埋深和煤级适中、含气量较高、渗透性较好，具备煤层气开发的基本条件；盘关向斜煤层主要属勉强可以抽放煤层和易于抽放煤层，部分为较难抽放煤层，煤系下部煤层透气性较上部煤层为好；煤层气利用方式则可选择发展以甲烷为原料的化工工业。     

香源煤业顺层钻孔抽采瓦斯影响因素分析

以山西香源煤业作为研究对象,对于其9号煤层中顺层钻孔的瓦斯抽采进行了评估,同时结合矿井的实际生产过程中对于其可能存在的瓦斯抽采影响因素进行综合分析。     

碎软低渗煤层顶板水平井分段压裂裂缝扩展规律及控制机制

碎软低渗煤层的煤层气地面抽采,多年来一直是制约我国煤层气产业化发展和煤矿瓦斯灾害防治工作的技术瓶颈,也是世界性技术难题。通过建立表征碎软低渗煤层顶板水平井分段煤层气抽采模式的地质—工程模型,采用数值模拟的方法,开展了顶板水平井压裂裂缝扩展规律的研究,揭示了碎软低渗煤层顶板水平井压裂裂缝垂向上不仅完全能穿层进入沟通煤层,而且由于裂缝在顶板岩层中的脆性主导性扩展造成"拉扯"作用带动煤层中的裂缝共同横向扩展,在碎软煤层中形成的裂缝比直接对碎软煤层压裂形成的裂缝要长的多,压裂增产效果更好。同时,现场工程试验也验证了煤层顶板水平井压裂对碎软煤层的增产改造效果。我国晚古生代煤田碎软低渗煤层分布广泛,高瓦斯突出矿井众多。该研究成果对于这类煤层的煤矿区煤层气地面抽采,尤其是突出煤层的掘进煤巷条带瓦斯地面快速预抽和区域瓦斯消突,瓦斯灾害防治,具有借鉴和指导作用,应用前景良好。     

自制瓦斯管路放水器在长平公司的应用

长平公司4314采面高位瓦斯抽放钻孔和4306底抽巷梳状钻孔的陆续开抽,因钻孔内涌水量较大,管路中容易形成积水。由于管路积水造成管路有效断面减小,使抽采泵负荷增加、抽采率降低,严重影响煤矿瓦斯治理和生产安全。     

山西省煤矿甲烷排放量与利用量精细测算

甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体,其中煤矿开采活动中排放的甲烷量约占全国甲烷排放总量的 33%,其引发的温室效应不容忽视。为此,以中国煤矿主要生产区域之一的山西省为研究对象,采用实测调查和典型样本推演的计算方法,基于 2019 年煤矿开采过程中瓦斯动态监测数据,精细测算了山西省各行政区不同类型矿井的甲烷涌出因子、甲烷排放因子和甲烷排放强度,编制了区域内甲烷排放清单。研究结果表明 ：(1)甲烷排放因子为 5.08 m~3/t,甲烷排放因子高值区主要分布在中部和东南部地区 ;(2)煤矿甲烷涌出量、净排放量和利用量分别为 63.91×10~8m~3,40.39×10~8m~3,23.50×10~8m~3,甲烷利用率为 36.78% ;(3)不同行政区域甲烷排放强度差异巨大,甲烷排放强度高值区主要分布在中部和东南部地区。为了控制山西省煤矿甲烷的排放量,提出了 3 点建议 ：(1)制定符合国情的煤矿甲烷排放量管控制度,将甲烷排放量控制纳入国家气候目标,编制温室气体排放清单,构建甲烷排放监测体系;(2)加强煤层气与井下瓦斯协同开采,降低矿区煤层中甲烷排放的绝对含量 ;(3)深入开展甲烷富集和纯...     

淮南顾桥井田煤层气井排采技术研究

淮南矿区是松软、低透气性、中厚、煤层群开采的典型矿区。淮南矿区所属的顾桥井田面积106.7km2,煤炭资源量18.7×108t。目前,顾桥井田进行瓦斯治理时存在采空区地面抽采难以实施,井下抽采工作量大,难度大,瓦斯超前预抽势在必行。国内外研究和实践证明,利用地面垂直井抽采瓦斯可以提前5~20年解决煤矿开采中遇到的瓦斯抽采问题。为了实现顾桥井田的瓦斯超前预抽,淮南矿业集团决定在顾桥井田开展地面垂直井煤层气超前预抽试验,本文对顾桥井田煤层气井的排采技术进行了分析研究。     

Numerical simulation and application on blasting to improve gas drainage rate in floor rock of coal roadway

在松软煤层相邻的岩石进行深孔控制爆破时,相邻煤层也产生裂隙和振动并可提高瓦斯流量。为研究此方法与煤体爆破的差异,利用三维数值模拟结合煤矿现场爆破实验,探讨了不同爆破介质的动应力分布及抽放效果。分析了底板岩石布孔和单煤体爆破布孔的特点;建立了不同条件下的爆破模型;研究了单煤体和煤岩介质中爆破孔与控制孔连心线距离与有效应力的关系。复合介质从岩石变为煤体后,有效应力极值减小57％,相同位置单一煤体只减小27％;瓦斯抽放效果很大程度上与爆破后控制孔轴线方向有效应力分布有关,爆破孔与控制孔间距为2．0m时,轴线方向平均有效应力与全煤层爆破3．0rn间距时基本相当。通过对重庆渝阳矿进行底板岩石深孔爆破实践,证实了以上研究结论的正确性。     

煤炭资源枯竭矿井煤层气运移及富集规律研究

基于煤层气吸附（解吸）机理与“三带” 发育理论,对煤炭资源枯竭矿井煤层气运移及富集规律进行了研究。结果表明：残气主要赋存于采空区、邻近煤岩层裂隙带、本煤层残煤及存在应力释放的邻近层残煤中。矿井关闭后,近水平煤层采空区内煤层气垂向上由采空区经垮落带向裂隙带方向运移,并在裂隙带与弯曲下沉带交界面下部形成高浓度富集区;倾斜煤层相邻采空区,煤层气向煤层上倾方向裂隙带运移,并形成富集区。若相邻采空区垂向裂隙贯通,则在上部采空区煤层上倾方向裂隙带内形成统一的富集区。     

典型高瓦斯矿井综采工作面瓦斯抽放技术应用及效果分析

瓦斯对煤矿安全生产威胁极大,针对高瓦斯矿井综采工作面的瓦斯治理难题,分析15203工作面的具体工程概况及其危害,按照瓦斯治理目标,设计了工作面回采前的瓦斯预抽配合工作面回采期间的顶板高位钻孔抽放瓦斯与工作面上隅角埋管抽放采空区瓦斯的联合抽采方案,并在实施过程中加强瓦斯浓度监测,监测数据统计表明,整个15203工作面回采期间,上隅角的瓦斯浓度控制在0.5%以内,回风流中的瓦斯浓度控制在0.35%以内,瓦斯治理效果较好,有效保障了矿井安全生产。     

“三软”煤层注水压裂增透机理及瓦斯抽采施工参数确定

针对豫西"三软"煤矿区瓦斯低渗难抽问题的特殊性,探讨了主采二1煤层生、储气层的变形特征。以ABAQUS软件为平台,依托告成煤矿建立了滑动构造带三维非线性流—固耦合水力压裂模型。应用多参数耦合模拟方法,探讨了定向注水压裂过程中目标层的流变—损伤—渗流耦合行为;同时利用T—P损伤演化准则的Cohesive单元,模拟了目标层裂隙的起裂和扩展过程。此外,探讨了煤岩体对动力荷载的响应机制和动态条件下的压裂效果。研究结果表明,定向注水新工艺条件下,当注水压力为4.5MPa,注水时间在2h左右时,水力压裂在顺层软煤中的影响半径基本可以达到80~100m这一理想数据,从而大幅度地改善了"三软"煤层低渗性能。实践证明,采用正确的施工方法和技术参数优化组合,可以有效提高煤层的透气性和瓦斯抽采效果,对复杂矿区瓦斯综合利用具有重要借鉴意义。     

晋城寺河矿东区3~#煤储层流体压力特征研究

煤层瓦斯原位探测技术能够完整的记录煤层瓦斯流体的细节变化。利用煤层瓦斯原位探测技术,对寺河东四盘区3#煤储层流体压力进行测试。3#煤储层的宏观以及显微观察结果表明寺河3#煤储层裂隙系统具有很强的非均质性,抽放后的残留煤层瓦斯流体的运移具有明显的瞬时波动性;该残留气体的压力总体比较低。流体的运移在不同的煤岩体以及不同的裂隙发育带具有不同的特点,流体的压力变化也与裂隙带发育特征有关。