穿层钻孔与顺层钻孔抽采半径差异性研究

为了研究两种钻孔有效抽采半径之间存在的差异,以朱集西煤矿11-2煤层为例,采用压力降低法测定了穿层钻孔的有效抽采半径,采用SF6气体示踪现场实测结合COMSOL软件模拟的方法测试了同一煤层顺层钻孔的有效抽采半径。现场测试结果表明,试验煤层在13 k Pa抽采负压、抽采90 d的条件下,穿层钻孔和顺层钻孔的有效抽采半径分别为4.5 m和7.8 m,穿层钻孔的有效抽采半径明显小于顺层钻孔的有效抽采半径,这对抽采设计中合理选择钻孔间距具有十分重要的意义。     

顺层钻孔瓦斯抽采有效半径确定方法研究进展及展望

瓦斯抽采有效半径是确定钻孔布置间距的基础参数和重要依据,其准确测定对于节省钻孔施工工程量、提高瓦斯抽采效率乃至最终实现瓦斯抽采达标至关重要。为了科学地确定瓦斯抽采有效半径,从有效半径与影响半径的定义出发,论述现行有效半径确定方法,分析各种方法存在的问题,最后指出:基于多物理场耦合,采用理论分析、数值模拟与现场实测相结合的方法确定有效半径,是该领域今后的总体发展方向;弹塑性损伤耦合模型与热-流-固耦合模型的构建、有效半径快速测定技术与便携式装备的研发等问题是下一步研究的重点。     

基于残余瓦斯含量的顺层钻孔抽采有效半径阶梯式测定法

为确定瓦斯抽采合理钻孔间距,有效减少或消除抽采空白带,基于瓦斯抽采相关标准与行业规范,以突出煤层采煤工作面瓦斯含量临界值、采煤工作面回采前煤体可解吸瓦斯含量、采煤工作面瓦斯抽采率和预抽率作为抽采达标的4项基本指标,根据4项基本指标计算得出残余瓦斯含量最小值,将其作为考察指标,对顺层钻孔瓦斯抽采有效半径测定方法进行探索,提出阶梯式测定法.使用该测定法对山西霍尔辛赫煤业有限责任公司3号煤层瓦斯抽采有效半径进行现场测试,同时基于含瓦斯煤的流固耦合动态模型对测试结果进行数值模拟验证.结果表明:阶梯式测定法现场测试结果与数值模拟结果基本吻合,在该矿合理预抽期内,抽采有效半径为1.52 m,合理钻孔间距为2.50 m.研究结果对于完善瓦斯抽采有效半径测定方法、确保瓦斯抽采达标具有参考作用.     

钻杆钻进扰动下顺层瓦斯抽采钻孔孔壁失稳机制

为了探讨钻杆钻进扰动对顺层瓦斯抽采钻孔孔壁失稳破坏的影响规律,基于赫兹接触理论,推导钻杆与瓦斯抽采钻孔发生摩擦时滑动接触应力分量计算公式,建立钻杆钻进扰动下孔壁附近复合应力场的分析计算模型,分析孔壁的复合应力场,运用有限元分析软件Abaqus对计算结果进行验证;最后,依据Mohr-Coulomb强度准则,对防止孔壁失稳的临界钻进参数进行分析。结果表明：钻杆位于瓦斯抽采钻孔正下方时,孔壁复合应力场中的最大主剪应力取得最大值;最大主剪应力位于接触表面,若超出煤岩的抗剪强度,则会在此处发生剪切破坏;降低钻杆公转率以及钻杆与瓦斯抽采钻孔孔壁的摩擦系数可以提高钻进过程中孔壁的稳定性;钻杆与瓦斯抽采钻孔之间的环空间隙越大,临界钻压越小。研究结果可为顺层瓦斯抽采钻孔钻进工艺参数选择提供理论指导。     

采煤工作面长钻孔瓦斯抽采效果数值模拟

根据现场对煤层瓦斯基础参数的测定,在实验室对顺层长钻孔在异径条件下瓦斯浓度、抽放半径和流量等参数变化规律进行数值模拟计算,并在白山坪煤矿1265采煤工作面的溜子道进行抽放半径的效果检验,发现数值模拟计算结果与实测结果吻合较好。最终结果表明,为保证采煤工作面安全生产,钻孔直径应当75~100 mm较好。     

穿层预抽瓦斯抽采与利用最大化技术

通过落实"做钻场、喷注浆、强增透"九字方针和"钻到位、管到底、孔封严、水放通"抽采精细化要求,在底板巷内实施条带穿层钻孔预抽,完全实现消突,取消煤巷局部措施孔施工,提高掘进效率,实现瓦斯抽采与利用最大化。     

顺层长钻孔预抽瓦斯孔径确定及应用效果分析

针对丁集矿煤层瓦斯高、地应力大及透气性差等特点,在巷道掘进工作面及煤壁两侧采取顺层长钻孔预抽瓦斯卸压消突措施。通过RFPA-Gasflow软件对钻孔周围煤的变形破坏特征、瓦斯流动特点及应力集中的变化进行数值模拟,获得合理瓦斯抽放钻孔参数,保证措施安全有效。结合模拟结果和现场钻孔施工实际确定抽放钻孔直径为133 mm,此时钻孔周围煤水平、竖直方向最大破坏范围达到520 mm和360 mm,掘进工作面前方煤卸压消突效果显著。     

煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法研究

针对煤层钻孔抽放瓦斯后煤层孔隙裂隙发育致使瓦斯浓度下降,钻孔有效抽放期缩短的技术难题,首次提出二次封孔方法.阐述了二次封孔方法的基本原理,建立了微细膨胀粉料颗粒在孔隙裂隙中运动的数学模型,并在晋城煤业集团公司寺河矿开展了6个月的现场工业性试验.结果表明:应用二次封孔方法可提高瓦斯抽放浓度25%～50%,延长钻孔的有效瓦斯抽放期3个月.     

地面钻井抽放上覆远距离卸压煤层气试验研究

通过模拟及实测,对下保护层开采后其上覆远距离煤卸压效果进行了研究,并在淮北桃园矿开展了地面钻井抽放上覆远距离卸压煤层气试验。结果表明,下解放层开采后其上覆远距离煤层能充分卸压,将地面抽放钻井打到采动裂隙“Ｏ”形圈内,可将其卸压煤层气大面积抽放出来,为我国煤层气开采提供了一条新途径,具有推广应用前景。     

以缝代篦试验研究与应用

雨水口篦子是常用的路面排水设施，然而在公路运营过程中暴露了各种各样的问题．以缝代篦、缝篦结合是一个全新的路面排水方案．通过水工模型试验，对横缝排水状况和泄水量做了系统地试验研究，并且对横缝运用提出了设计、施工建议，并在道路工程中应用，使用效果良好．     

新景矿3号煤层瓦斯赋存的主控因素研究

运用地质和瓦斯地质相关理论,结合勘探和矿井生产、取样实验、现场实测及大量井下煤壁观测等资料对影响新景矿3#煤层的瓦斯赋存规律的主控因素进行研究。结果得出:煤的变质作用程度和含煤岩系沉积环境为3#煤层瓦斯提供了良好的"生"、"储"条件,而井田构造、煤系盖层、水文地质特征为3#煤层瓦斯提供了有利的保存条件,同时主控因素间的耦合关系亦共同控制着煤层瓦斯的赋存规律。研究结果有助于提高矿井瓦斯防治的针对性和有效性。     

急倾斜煤层开采上覆岩层运动规律模拟研究

相似材料模拟试验是研究矿山压力及围岩运动的重要手段.本文以平顶山煤业(集团)有限责任公司十三矿己15-17—12041工作面为模拟对象,对己组煤开采上覆岩层运动规律进行相似材料模拟试验,通过对模拟试验结果分析,得出己组开采上覆岩层的运动规律.     

阿刀亥煤矿掘进巷道煤壁瓦斯涌出规律的研究

针对阿刀亥煤矿1203炮掘巷道,通过现场实测掘进巷道煤壁瓦斯涌出量,建立了掘进巷道煤壁瓦斯涌出强度随时间的变化规律方程,确定出掘进巷道煤壁瓦斯涌出量与巷道长度、掘进速度及煤壁暴露时间的关系,给出了煤壁瓦斯涌出枯竭极限时间、掘进巷道煤壁最大瓦斯涌出量以及掘进巷道煤壁达到最大瓦斯涌出量时巷道长度的计算方法.该研究结果,对于指导矿井的通风设计和采掘部署,采取有针对性的防治煤巷掘进瓦斯灾害措施,具有重要的理论意义和实用价值.     

基于RFPA2D的煤层开采冒裂带发育高度预测分析

根据某矿开采技术条件和岩石力学性能等参数,建立力学模型,运用RFPA2D数值模拟软件进行覆岩导水裂隙带高度预测,用经验公式对覆岩导水裂隙带高度进行了估算.在采空工作面进行实测导水裂隙带高度.结果表明RFPA2D数值模拟所得到的导水裂隙带高度与现场测定结果基本接近,考虑预测偏差率后可以作为煤层冒裂带发育的高度进行矿井防治水的依据.     

石门沟煤矿3号煤层瓦斯赋存规律探究

煤层瓦斯质量体积（含量）是煤层瓦斯主要参数之一,是矿井进行瓦斯涌出量预测、煤与瓦斯突出预测和瓦斯抽放设计的重要依据.只有摸清矿井瓦斯赋存规律,才能对采掘面瓦斯抽放制定合理的技术措施.为避免石门沟煤矿瓦斯治理的盲目性,笔者通过分析煤层瓦斯质量体积与埋藏深度的关系,并结合矿井地质构造,研究了煤层瓦斯赋存规律,总结得出石门沟煤矿3号煤层瓦斯质量体积受地质构造控制,在远离地质构造区域,瓦斯质量体积与埋藏深度呈正相关,并推出其关系式,为矿井瓦斯治理提供可靠数据.     

用解析法测定煤层瓦斯含量时应注意的一些问题

本文简要介绍了测定煤层瓦斯含量的基本方法和解析法测定瓦斯含量的基本程序。根据实验室测定及实践经验，指出了用解析法测定煤层瓦斯含量过程中应注意的一些问题及解决办法。对正确测定煤层瓦斯含量有一定的指导意义。     

上山掘进时卸压区应力及防突长度分析

在急倾斜煤层矿井中，上山掘进时突出频繁发生，因此，找出可以防止突出的卸压区长度及其应力分布有着重要的意义．本首先对掘进头前方煤体进行了一定的假设，进而从力学的角度分析掘进头前方煤体的应力分布状况，并得出了一个方程组．采用它可以计算防止突出的卸压区长度．最后，应用Mathcad计算出了4种条件下防止突出的卸压区长度以及当y=z=0时卸压区的正应力表达式，并用Matlab绘画出来该条件下的应力分布图．理论分析结果与实际情况基本一致，因此，它们可以用来指导现场的防突工作．