水力掏槽措施消突机理研究

严重突出煤层掘进水力掏槽防突措施在国际上是一种防突新技术。在焦作矿区的演马庄矿、九里山矿选择突出危险性最严重的工作面开展试验,取得了良好的效果,在保证安全条件下,大幅度提高了严重突出煤层煤巷掘进速度。在现场试验的基础上,结合相关资料,对水力掏槽措施的消突机理进行了研究。     

考虑卸压和抽采效果的水力冲孔布孔参数优化研究

为了提高水力冲孔技术的消突效果,建立了考虑煤的塑性软化、扩容特性和流变特性的钻孔周围煤体黏弹塑性模型,得到了不同冲煤量钻孔的卸压范围,建立了考虑渗透率动态变化和吸附特征的渗流-应力耦合模型,采用COMSOL软件对建立的耦合模型进行求解,研究了不同冲煤量钻孔的抽放半径,优化了水力冲孔布孔参数。结果表明:在确定水力冲孔布孔参数时,应综合分析水力冲孔的卸压范围和抽放半径,冲煤量为0.5,1.0和1.5 t/m时,卸压范围分别为3.71,4.61和5.8 m,抽放半径分别为3.5,4.3和5.0 m,义安矿平均冲煤量为1.0 t/m,由此确定水力冲孔布孔间距为8.0 m,区域措施效果检验和工作面预测数据表明,确定的布孔参数合理可靠。     

水力冲孔卸压增透区域消突技术应用

文章分析了底板巷水力冲孔消突技术的防突机理,介绍了水力冲孔的工艺流程,提出了"三步抽"的施工工艺。研究表明,采用水力冲孔区域消突措施,可有效的消除突出应力,释放大量瓦斯,大幅度的增加煤层的透气性,起到了综合防突的作用,保障了工作面的安全回采,经济效益和社会效益十分显著。     

龙山二_1煤层瓦斯吸附特性及影响因素分析

对龙山矿系统采样并进行实验分析,研究龙山矿二1煤层的吸附特征及影响因素。实验表明:龙山二1煤层瓦斯吸附常数a分布在40.900~49.620 m3/t之间,煤层具有较强的吸附能力,且在低压力区吸附量随压力增大而急剧增加。对比分析表明,煤的变质程度是影响龙山二1煤层瓦斯吸附特性的主控因素,水分、灰分对煤层吸附能力具有一定的削弱作用。     

薛湖煤矿煤层瓦斯赋存的影响因素分析

为了查明薛湖煤矿的瓦斯赋存规律,研究了薛湖煤矿的地质构造特征,分析了薛湖煤矿的瓦斯赋存规律的控制因素。结果表明:薛湖煤矿瓦斯含量北高南低,深部高、浅部低;薛湖煤矿的瓦斯赋存与断层构造、褶皱构造、岩浆岩活动等地质条件密切相关;贫煤区瓦斯赋存的主控因素为煤层埋深,无烟煤区瓦斯赋存的主控因素为煤层埋深和顶板20 m内泥岩厚度。     

考虑流变特性的抽放钻孔应力分布和移动变形规律研究

为了研究抽放钻孔周围煤体的应力分布及移动变形规律，分析了钻孔周围煤体的力学特性，建立了考虑煤的塑性软化和扩容特性的黏弹塑性模型，得到了煤体应力、位移、孔径变化和卸压范围的表达式，对比分析了软硬煤层钻孔的应力分布及卸压效果，研究了抽放钻孔孔径变化规律，解释了软煤层钻孔抽放体积分数快速衰减的原因。研究结果表明：钻孔周围煤体具有塑性软化、扩容和流变特性，软煤层钻孔具有更好的卸压效果，蠕变变形更为剧烈，在短时间内就可能发生失稳破坏，阻塞瓦斯抽放的通道，致使瓦斯抽采体积分数迅速下降；硬煤层钻孔直径虽有缩小但仍处于稳定状态，并不发生堵孔现象，但是到井田深部由于应力增大，蠕变变形加剧，就有可能发生失稳破坏。研究成果与生产实践具有较好的一致性，可以为瓦斯抽采参数的确定提供理论指导。     

ф110mm燃气动力密封加固器的研制

针对油田开发中后期套损程度日趋严重、套损井逐年增加的事实研制成功了110mm燃气动力密封加固器。介绍了其组成及工作原理,阐述了其主要组成部件悬挂装置、动力源系统及加固装置的设计方法。经过400多井次的实际应用,证明了该加固器适用性强,系统工作稳定,施工工艺简单,操作安全可靠,能够满足各类套损井的密封加固要求,是国内领先的密封加固修井技术。     

煤层瓦斯含量参数获取方法分析及应用

煤层原始瓦斯含量的获取是制定瓦斯防治措施的基础。以张集矿为例,研究了利用地勘期间煤层瓦斯含量获取原煤瓦斯含量值,利用瓦斯压力及瓦斯涌出量计算煤层瓦斯含量,现场实测煤层瓦斯含量等方法,充分利用煤矿现有瓦斯资料获取原煤瓦斯含量,降低了瓦斯含量测试成本,提高了测试精度,为全面分析煤层瓦斯赋存规律提供了技术支持。     

基于多物理场耦合的瓦斯抽放半径确定方法

为了确定合理的瓦斯抽放半径,建立了考虑煤的流变特性、渗透率动态变化和吸附特征的渗流-应力耦合模型,对比分析了软硬煤层钻孔孔径变化规律,研究了抽放过程渗透率的动态演化规律,确定了软硬煤层的有效抽放半径,找出了瓦斯抽放半径的影响因素。研究结果表明：由于含瓦斯煤的流变特性,软硬煤层钻孔均会随时间发生缩孔现象,软煤层钻孔在短时间内就可能被堵塞,硬煤层钻孔直径虽有缩小但仍处于稳定状态,并不堵塞瓦斯抽放通道,在确定抽放半径时,应首先分析钻孔的孔径变化规律以确定有效抽放时间;瓦斯抽放过程煤的渗透率会随时间逐渐增大;煤体硬度、埋藏深度、初始瓦斯压力、初始渗透率和钻孔孔径等是影响瓦斯抽放半径的主要因素。     

蠕变-渗流耦合作用下不同埋深有效抽采半径研究

为了研究不同埋深有效抽采半径,建立了钻孔周围煤体黏弹塑性模型,研究了不同埋深钻孔孔径变化规律及有效抽采时间,建立了蠕变-渗流耦合作用下的瓦斯运移模型,确定了不同埋深钻孔的有效抽采半径。研究结果表明:深部煤层有效抽采半径受到煤体蠕变变形加剧、渗透率降低及瓦斯压力升高的综合作用;试验矿井埋深400及600 m煤体蠕变变形较为平缓,钻孔缩孔幅度有限,仍维持较好的抽采通道,所有抽采时间均为有效抽采时间,但是埋深800 m煤体蠕变变形愈加剧烈,钻孔缩孔速度快速增加,仅30 d就会堵塞抽采通道,其有效抽采时间仅为30 d;埋深400,600和800 m钻孔3个月的有效抽采半径分别为2.88,1.62和0.82 m,数值计算结果与现场实测相吻合,研究成果可为抽采钻孔的优化布置提供参考。