斜井揭煤预抽瓦斯注浆防突技术实践

通过对煤与瓦斯突出过程和防突机理的分析,提出降低瓦斯压力和增加煤体极限破坏强度,使煤岩体不满足破坏失稳和抛出条件的揭煤防突思路。以新疆某矿地质条件为基础,在斜井揭煤过程中,采用预抽瓦斯和煤体注浆相结合的综合防突技术,较好地解决了该矿斜井揭煤防突技术难题。     

监测监控系统在瓦斯突出矿井掘进工作面中的应用

1 产生煤与瓦斯突出的原因 煤与瓦斯突出是从煤(岩)壁向采掘工作面突然喷出大量煤与瓦斯的现象,其突出的机理非常复杂,一般认为主要来源于两方面:①煤体上部直到地表这个空间上方的岩体向未被采掘煤体上方转移,就是说煤体内部存在有岩体自重应力、地质构造应力和采场支撑应力;②随着煤矿开采深度的增加、煤体中赋存的瓦斯含量的增加,在煤层中的地应力和瓦斯压力逐步增大,瞬间释放出大量的瓦斯和煤.     

用长钻孔控制松动爆破防治综采工作面煤与瓦斯突出

介绍了长钻孔控制松动爆破防治机采工作面煤与瓦斯突出技术在阳泉一矿的研究试验情况。研究结果表明：实施控制松动爆破后，降低了应力，排放了煤体瓦斯，达到了防突和加快工作面推进度的目的 。     

用长钻孔控制松动爆破防治综采工作面煤与瓦斯突出

介绍了长钻孔控制松动爆破防治机采工作面煤与瓦斯突出技术在阳泉一矿的研究试验情况。研究结果表明：实施控制松动爆破后，降低了应力，排放了煤体瓦斯，达到了防突和加快工作面推进度的目的。     

深部高瓦斯煤层大巷揭煤区域防突技术

针对顾北矿南翼轨道大巷揭煤问题进行了区域性防突技术与应用研究。首先由巷道掘进工作面向前方钻孔,探测工作面前方煤岩体赋存情况|其次通过监测瓦斯压力和瓦斯含量及煤体强度的方法对煤体的突出危险性进行了预测,确定了巷道工作面前方煤体为突出煤体|提出了地面与井下联合洗煤的区域防突技术,对顾北矿南翼轨道大巷进行了消突,并对区域消突效果进行了检验,最终顺利实施了大巷揭煤。研究结果表明,地面和井下联合洗煤区域防突技术,有效地防止了煤与瓦斯突出现象的发生,具有较高的社会效益和推广应用价值。     

新型高压旋转水射流扩孔钻具的研制及应用

为了有效预防煤与瓦斯突出,根据掘进工作面主要防突措施的优缺点、防治煤与瓦斯突出的技术原理及水力化局部防突措施的机理,研制了回转式高压旋转接头及扩孔喷头,利用钻机带动钻杆进行高压水扩孔。结果表明:新型高压旋转水射流扩孔钻具可以有效提高煤体的力学强度,降低煤体应力集中,提高低透气性煤层的瓦斯抽放效果,促进瓦斯的释放,增强防止煤和瓦斯突出的能力。     

受载突出煤体的力学状态演变及破坏倾向性

受载突出煤体在内外应力作用下发生破坏从而诱发煤与瓦斯突出(简称“突出”),为进一步明确该过程中煤体破坏模式及力学作用机理,本研究基于大型突出物理模拟试验结果,分析了突出过程中的煤体力学状态、破坏模式及倾向性,研究结果表明：突出初期,高瓦斯压力梯度和应力共同作用下低强度煤体发生破坏,瓦斯压力和应力同时跌落;突出中期,煤体将再次表现出一定承载能力,应力和瓦斯压力将因此升高,而当其达到煤体的极限承载能力时,煤体会被再次破坏,应力和瓦斯压力将再次下降;突出后期,煤体的内外荷载无法达到其破坏强度,导致其所承受的应力荷载会产生大幅回升,瓦斯压力下降速率减缓。突出过程中瓦斯对煤体施加的作用力可等效为张拉作用,温度变化则可等效为对煤体的压缩作用。突出过程中有效应力集中区会反复地向煤体深部转移,并在突出终止时逐渐恢复至原始位置,有效应力值表现为间歇式的减小和增大过程。随着突出的持续发展,卸压区和集中区的突出煤体应力圆心位置将周期性的向剪应力-正应力图的原点处靠近,但每个周期移动的距离逐渐缩短。此外,卸压区煤体在突出过程中最大主应力方向发生改变,且突出后期主应力差基本表现为持续增大的过程,而集中区的主应力...     

低透气性高突煤层深孔控制爆破的应用

在低透气性高突出煤层煤巷掘进过程中掘进速度缓慢，并且煤与瓦斯突出的危险性随时都可能发生。为了解决这一矛盾，提出了一种新的局部防突措施－深孔控制爆破。文章全面介绍了深孔控制爆破的机理及其施工工艺。现场试验效果证明，深孔控制爆破技术使工作面前方一定范围内煤体裂隙增大，煤体瓦斯得到有效释放，且使煤体应力分布均匀，从而降低了煤与瓦斯突出的危险，大大地提高了煤巷掘进速度。     

基于爆炸应力波和构造煤带孕育煤与瓦斯突出危险状态的模型

针对华南地区突出矿区分布广泛、煤与瓦斯突出事故严重的现状,结合该地区地质构造复杂构造煤广泛分布和大部分矿井采用炮采炮掘工艺的特点,提出一种基于爆炸应力波和构造煤带孕育煤与瓦斯突出危险状态的模型,并对该模型进行了理论分析。研究表明:爆炸应力波在传播过程中形成的稀疏波会引起该波经过的区域密度减小、体积增大,煤层瓦斯压力降低,进而破坏煤体瓦斯原有吸附平衡状态,大量吸附瓦斯解吸导致煤层瓦斯压力上升;当掘进工作面前方煤体一定深度存在构造煤带时,爆炸应力波从掘进工作面爆源传至未破坏煤体与构造煤带交界面,由于爆炸应力波的反射加强作用使构造煤迎波一侧未破坏煤体产生拉伸破坏,而掘进工作面前方存在的应力集中带不会引起爆炸应力波对煤体产生反射拉伸加强破坏作用;掘进工作面向构造煤带推进需要周期性的爆破作业,爆炸应力波的强度随着距爆源的距离增加而衰减,产生的爆炸应力波对煤体的瓦斯解吸作用和破坏作用不断增强,产生爆炸应力波的累加效应。     

厚煤层浅孔低压注水防突技术

应力增高区是煤与瓦斯突出事故的多发区,采取有效防突措施消除突出危险,对煤巷安全掘进很有必要。浅孔低压注水使煤的含水量增加,使煤的力学性质发生变化,塑性增强,减少了煤体内部的应力集中,降低了瓦斯放散的速度,从而使煤层透气性增大、瓦斯充分释放、煤体瓦斯潜能降低,达到消突的作用。鹤壁中泰煤业公司在掘进工作面采取了浅孔低压注水防突措施,研究总结了浅孔低压注水消突技术参数和施工工艺,消除了掘进工作面突出危险,提高了掘进进尺。     

马池煤矿煤与瓦斯突出危险工作面消突措施及评价分析

 鉴于11041工作面是煤与瓦斯突出危险工作面,在该工作面上采取了顺层钻孔预抽煤层瓦斯的防突措施,吨煤抽放钻孔量为0.16m/t,瓦斯预抽率达34.72％,采前残存瓦斯含量明显低于临界值。采用单项指标法、综合指标法、残余瓦斯含量法、吨煤抽放钻孔量和煤层瓦斯预抽率对该工作面采前突出危险性进行评价,评价结论为无突出危险性,这为该工作面回采过程中制订安全技术措施提供了重要的科学依据。     

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。     

近距离突出煤层群首采面瓦斯综合治理技术应用

针对依兰三矿极复杂地质条件下近距离突出煤层群开采时面临的瓦斯突出和回采工作面瓦斯超限、自然发火等问题,从保护层开采影响范围、开采后的残余瓦斯压力、回采面瓦斯涌出量、煤层自然发火角度分析了各煤层开采顺序,确定了首采面布置在上1煤层,从上至下依次开采较为合理。回采前确定采用千米定向钻机预抽中煤层巷道区域瓦斯+中煤层穿层钻孔预抽上1煤层条带瓦斯的区域消突方法;回采期间工作面采用高位钻孔+顺层钻孔的瓦斯治理方法,从而实现卸压抽采、条带消突预抽、实施防灭火工程等。采用以上瓦斯治理方法能够有效解决工作面瓦斯超限,达到了区域消突的目的,千米钻机长钻孔钻孔抽放浓度维持在80%以上,回风流瓦斯体积分数基本稳定在0.4%以下。     

深孔松动爆破技术在“两高一低”突出煤层工作面中的应用

为了解决“两高一低”（高瓦斯含量、高瓦斯压力、低透气性）突出煤层综采工作面的防突和瓦斯超限问题,新田煤矿在1402工作面下部硬煤进行深孔松动爆破抽放技术试验。该技术的应用增大了煤体裂隙和煤层透气性,扩大了抽放钻孔的影响范围,提高了工作面瓦斯抽采量,减少了钻孔的施工时间和瓦斯抽放时间,钻孔工程量减少了一半,瓦斯治理效果明显,经济技术效果显著。     

突出危险采煤工作面消突试验研究

为了在煤与瓦斯突出矿井厚煤层开采中应用放顶煤工艺技术,在鹤壁煤业集团公司五矿3302工作面采用了本煤层密集钻孔和穿层孔综合抽放瓦斯的消突技术,吨煤抽放钻孔量达到0.08m以上,采前瓦斯抽排率达到42.9%,采前残存瓦斯含量明显低于矿井始突点煤层瓦斯含量.采用单项指标法、综合指标法和残余瓦斯含量法对采前突出危险性进行评价,评价结论为无突出危险.据此采用放顶煤工艺进行生产,直至工作面回采结束,杜绝了煤与瓦斯突出事故.     

采掘叠加集中应力区的防突措施效果分析

煤层回采工作面会在工作面前方一定范围内形成应力集中区,而在应力集中区进行采掘活动时,会导致集中应力的叠加,容易诱发煤与瓦斯突出事故。以某矿煤巷掘进工作面通过上覆煤层工作面停采线应力集中区为实例,对区域和局部防突措施效果进行了分析,结果表明,在工作面停采线应力集中的影响范围可达周围40 m,尤其是在工作面前方,瓦斯排放钻孔对缓解应力集中影响有明显效果。     

采煤工作面顺层钻孔消突效果评价

为了消除石港煤矿15111工作面的煤与瓦斯突出危险性,采用顺层平行钻孔及交叉网格钻孔进行本煤层瓦斯预抽。依据《煤矿安全规程》及《煤矿瓦斯抽采基本指标》等规范,采用钻孔指标、瓦斯指标及瓦斯预抽率进行消突效果评价并分析了评价结果的可靠性。数据显示,预抽钻孔布置合理,吨煤钻孔量为0.136 m/t,没留空白带;残余瓦斯含量为1.70～7.94 m3/t,残余瓦斯压力为0.09～0.46 MPa;瓦斯预抽率达到30%以上。结果表明,15111工作面消突措施效果明显,突出危险性已经解除,可以实施安全回采。     

定向钻孔预抽突出煤层煤巷条带瓦斯技术

为缓解突出煤层矿井采掘衔接紧张的矛盾、实现煤巷掘进前快速消突的目标,针对传统瓦斯抽采消突方法存在的施工周期长、成本高的问题,提出利用定向钻孔预抽突出煤层煤巷条带瓦斯,采用空气复合定向钻进技术解决突出煤层定向长钻孔钻进难题,并且研制选型了配套的空气复合定向钻进装备。在青龙煤矿试验情况表明：该技术装备成孔效果显著,攻克了钻孔施工过程中存在的钻孔轨迹精确控制、下斜孔高效排渣、空气螺杆钻具正常运转等技术难题,定向长钻孔抽采瓦斯流量大、浓度高,其中21608轨顺钻场已抽采200万m3瓦斯;21601运顺钻场瓦斯抽采达标,经区域效果检验合格后已安全掘进。研究为碎软突出煤层煤巷条带消突提供了新的思路。     

中马村矿211西工作面瓦斯综合抽采技术应用

为消除中马村矿211西工作面煤与瓦斯突出危险性,保证工作面安全生产,通过设计三条底抽巷穿层钻孔及进、回风巷顺层钻孔预抽煤层瓦斯,在合理钻孔布置设计下,无抽采空白带,经瓦斯抽采后实测残余瓦斯含量最大值为5.44 m3/t,最大残余瓦斯压力0.38 MPa,最大残余瓦斯含量及残余瓦斯压力均小于检验指标,消突措施效果良好,经...     

对以地应力为主的突出预测指标S的分析

从以反应地应力为主的煤与瓦斯突出的要求出发,考虑工作面突出危险性预测指标的安全性和经济性,分析了钻屑量构成部分,探讨了其临界值的确定情况,并在铁生沟矿进行了应用实践。