高压小射流冲击破煤防突数值模拟研究

通过ANSYS模拟小射流冲击煤体的破碎效果,验证了高压小射流在工作面煤体中形成超前槽洞,促使煤体暴露面积增大,煤层内部卸压,为瓦斯释放和瓦斯流动创造有利条件;另外,在地应力的作用下,槽孔周围的煤体会向槽孔空间移动,进一步扩大槽孔卸压、瓦斯排放的范围,从而消除控制范围内煤体的突出潜能,为研制高压小射流掏槽防突设备提供了理论基础。     

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。     

高压水射流破煤防突仿真研究

对高压水射流的结构以及冲击结构进行分析,在此基础上构建水射流的破煤力学模型,运用ANSYS/Ls-Dyna有限元分析技术对高压水射流破煤效果进行动力学分析,得出高压水射流在破碎煤体过程中形成槽孔的结论,由于煤层内部压力的变化使槽孔周围煤体发生破裂,出现了大量的裂隙,增加了煤层的透气性,为瓦斯的释放创造了有利条件。     

高压小射流掏槽防突装置设计与试验研究

从低能耗、高效率等方面入手,研制适合巷道摆放的高压小射流掏槽设备及配套装置:液压控制系统,包括液压马达、高压油管和防爆电机;远程监控系统,包括防爆计算机和防爆摄像仪;掏槽系统,包括高压枪嘴、传动装置、高压水管、高压水泵。通过实验室加压试验和行走实验,完善了装置的密封性和耐压性。现场试验数据表明:一定压力和流量的高压小射流具备破煤掏槽能力。掏槽深度随着射流压力的增加而增大,而一定压力下,增大流量更有利射流提高扩孔效果,可使更多孔底残留的煤块排出孔外,提高了掏槽速度。     

竖井揭煤突出危险性分析及防突技术研究

针对佳瑞煤矿15号煤层具有突出危险性大的特点,首先对竖井揭煤工作面应力分布规律进行分析,进而揭示出竖井揭煤过程中的突出危险性。根据"区域防突措施先行,局部防突措施补充"的要求,提出了竖井揭煤的整个工艺流程。现场实测井筒揭煤工作面15号煤层最大瓦斯压力0.84 MPa,瓦斯放散初速度18.45,煤的坚固性系数0.4,煤的破坏类型Ⅲ类,预测揭煤区域具有突出危险性。向15号煤层施工337个排放钻孔,经过15 d的排放期,采用远距离放炮揭煤,回风瓦斯体积分数最高0.3%,验证了该防突技术的可靠性。     

防突栅栏的防突机理及应用

在分析煤与瓦斯突出能量来源的基础上，利用冲击动力学理论，建立煤与瓦斯突出的强度、能量与防突结构的变形能之间的关系，根据型钢的极限抗弯强度，并结合剪应力和整体稳定性验算，计算防突栅栏处于极限状态时可以承担的最大煤与瓦斯突出强度，从而形成防突栅栏的极限设计方法.现场试验证明：防突栅栏是一种有效防止煤与瓦斯突出事故扩大的技术措施.     

煤巷掘进综合防突技术措施

分析了焦作矿区煤巷掘进工作面现采取防突措施的优缺点，研究了高压注水防突措施的防突机理，在严重突出地区采取高压注水综合防突措施进行试验，取得了明显的防突效果，掘进速度提高1.5倍，经济和社会效益十分显著。     

小直径钻孔防突效果考察

<正> 牛马司矿是一个有煤与瓦斯突出危险的矿井,在煤巷掘进中曾采用过大直径钻孔防止煤与瓦斯突出,虽取得了显著的效果,但这一措施必须有专用钻具,且搬运不便;打钻时往往产生卡钻,甚至喷孔现象,且喷孔对施工人员造成较大的威胁;有时因钻孔打不到预定位置而影响防突效果。1990年以来,我矿采用了小直径钻孔卸压排放瓦斯,掘进煤巷5000多米,未发生突出现象。它具有施工简单,操作方便,钻进速度快,适应范围广等优点,本     

煤层固化防突的机理与实践

以煤层裂隙和孔隙为研究对，探讨了煤层压注固化液的防机理。通过实验室试验研究是出适合煤层固化防的较优固化液及配方，经现场压注试验，取得了满意的防突效果。     

芦岭煤矿高压磨料射流钻割一体化防突试验研究

为了有效地消除煤层突出危险性,利用高压磨料射流钻割一体化技术,在Ⅱ8210工作面底板双岩巷实施对该工作面的消突试验,测定了割缝后瓦斯抽采速度和流量。实践证明,该技术可以有效地消除煤层的突出危险性,从而为矿井安全生产提供保障。     

高压水射流掏槽防突技术参数数值模拟与试验研究

运用ANSYS有限元分析软件,综合分析不同巷道模型掏槽后的围岩应力和煤体位移变化情况,确定了高压水射流掏槽位置应距离巷道底板2/7处左右,掏槽孔径的大小为巷道底板长度的4/15左右,这样巷道围岩裂隙发育充分,且保持了围岩的完整性,有利于加快工作面的掘进速度。通过现场测试,验证了高压水射流掏槽前后煤层残存瓦斯含量显著降低,围岩电磁辐射强度波动较大,钻孔孔壁发生变形,表明掏槽后槽孔周边煤体裂隙发育,扩大了槽孔周边煤层瓦斯的释放范围,降低了突出煤层瓦斯压力梯度,消除了突出的危险性。     

基于精细化预测的弱突出煤层动态防突技术

针对煤与瓦斯弱突出煤层的高效防突问题,提出了基于精细化突出预测的动态防突技术。该技术首先对即将开拓的工作面进行块段划分,在煤巷掘进过程中对每一块段开展煤与瓦斯突出危险性预测工作,基于突出危险性的预测结果采取相对应的措施,避免了防突措施的盲目性,提高了防突措施的效率。以大河边煤矿7号煤层作为研究对象,开展了煤与瓦斯弱突出煤层的动态防突技术的研究,建立了包含预测区域划分、测试钻孔设计、测试结果综合分析的成套动态防突技术,在保证矿井安全生产的条件下,实现了煤巷安全掘进1 400 m,工作面比原计划提前6个月回采完毕,缓解了矿井采掘接替紧张的局面。     

煤与瓦斯突出过程的力学作用机理

以“煤与瓦斯突出是一个力学破坏过程”的认识为前提,通过理论分析和数值模拟,对煤与瓦斯突出过程的力学作用机理进行了深入研究.对突出的准备、发动、发展和终止过程重新进行了划分,给出了各个过程详细的描述.在突出准备阶段,围岩发生应力集中和强度破坏,为后续的失稳创造了条件.突出的发动是围岩的突然失稳以及失稳煤岩的快速破坏和抛出.突出的发展是突出孔洞壁煤体由浅入深逐渐破坏并抛出的过程,主要受控于孔洞壁煤体的应力分布以及孔隙和裂隙中的瓦斯压力对煤的拉伸和剪切破坏,并可分为粉化和层裂2个阶段.突出孔壁受堆积煤岩的支撑或孔洞形状变化促使孔洞壁煤体受力状态的改变是突出终止的主因.     

淮北煤田煤与瓦斯突出地质因素分析与防治

分析了影响淮北煤田煤与瓦斯突出的地质因素主要为区域构造、深度、围岩性质、断层、煤层厚度变化、煤层结构变化;提出了适合淮北地质条件的防突措施为地面钻孔预抽突出煤层瓦斯、开采保护层、钻孔超前卸压排放、石门多循环解突揭煤、突出煤层近距离岩巷掘进、立井揭煤等.     

突出煤层瓦斯防治技术研究与应用

针对低透气性突出煤层瓦斯治理难题,试验研究了采用保护层开采和高压水射流钻割一体化为主的瓦斯抽采技术。本文介绍了回采工作面远程卸压保护预抽技术和高压水射流钻孔与切割试验情况和效果,煤层透气性系数显著增加,实现了瓦斯强化抽采,消除了煤层的突出危险性,在其他类似条件矿井具有推广应用价值。     

基于水力压裂增透的多煤层瓦斯隧道快速揭煤防突技术研究

为实现瓦斯隧道安全快速有效地揭煤,以正习高速公路天城坝隧道揭煤工程为背景,分析了水力压裂大范围增加煤层透气性原理与增透效果影响因素,基于水力压裂增透技术建立了多煤层瓦斯隧道揭煤防突技术体系,探讨了以超前探测、初探、精探、区域瓦斯防突及检验、工作面防突及检验、验证揭煤等为核心的揭煤防突流程,优化了瓦斯隧道水力压裂防突技术...     

向斜构造煤与瓦斯突出机理探讨

为了确定向斜构造煤与瓦斯突出机理,从应力、煤体结构特征和瓦斯压力及含量等方面对向斜构造进行了分析.利用弹性梁的应力、应变理论,分析了煤层与围岩组成的软硬互层系统的层间滑动特征和应力-应变特征、煤体宏观与微观结构特征、瓦斯压力与瓦斯含量分布特征.研究表明,向斜构造的两翼与轴部中性层以上为高压区,中性层以下为相对低压区,距离向斜轴部越近,主应力及其梯度越大.向斜构造形成过程中的层间滑动造成煤体原生结构遭到破坏,煤体强度降低,煤层增厚.向斜构造部位瓦斯生成量亦相对较高,同时中性层以上煤(岩)体中的裂隙和孔隙被压密、压实而闭合,阻止了下部瓦斯的向上逸散,中性层以下的张性作用下的断裂或折裂面、煤体中的割理、节理等降低了解吸压力,形成良好的瓦斯聚集空间,也有助于煤层中吸附瓦斯的解吸,使得向斜轴部瓦斯含量较高.向斜构造同时具备的高地应力、高瓦斯压力(含量)和构造煤发育等3个因素是其发生煤与瓦斯突出的主要原因.     

玉溪煤矿CO2气相压裂煤巷防突快速掘进技术

玉溪煤矿首采工作面在煤巷掘进过程中,突出指标参数频繁超标,瓦斯异常涌出,瓦斯超限,导致被迫停产、掘进速度慢。为解决安全快速掘进的生产技术难题,玉溪煤矿开展CO2气相压裂消突快速掘进技术研究和试验。结果显示,采取气相压裂措施后,平均每百米巷道掘进K1值超标0.15次,较压裂前降低了11倍;掘进过程中瓦斯涌出趋于均匀化,瓦斯涌出浓度峰值相对降低,有效避免了瓦斯超限;巷道掘进日均进尺5.38m,较气相压裂前(日均进尺2.79m)巷道掘进速度提高了1.92倍。CO2气相压裂消突快速掘进技术有效保障了矿井安全和高效生产。     

石门揭煤防突抽放瓦斯钻孔合理布置参数的研究

在建立石门揭煤抽放瓦斯钻孔周围煤体瓦斯渗流方程的基础上，利用数值计算方法模拟分析了煤层钻孔周围瓦斯渗流规律以及影响石门揭煤外孔瓦斯抽放率的影响因素，提出了在一定煤层透气性条件下原始煤层钻孔抽放瓦斯的极限抽放时间、极限抽放量和最大的安全抽放钻孔间距，并将数值计算结果应用于指导现场 施工，取得了较满意的结果。     

煤与瓦斯突出冲击波的形成机理

根据煤与瓦斯突出过程中煤－瓦斯两相流运动参数的研究成果,对不同流动状态下冲击波的形成机理进行了分析。当孔洞中喷出的煤－瓦斯两相流未超过临界状态或处于低度未完全膨胀状态时,流体在巷道空间完全膨胀后的速度较低,产生的冲击波超压值较小;当高度或超高度未完全膨胀流体在巷道空间中膨胀时,如果巷道空间足够大,则流体将进行“爆炸式”加速过程并可能产生强冲击波;而如果巷道空间受限时,最终形成的冲击波的超压值较小,但两相流的动压和膨胀过程中的气体静压可能会严重破坏矿井生产设备或设施。