特厚煤层沿底掘进工作面瓦斯涌出及其防治技术

通过分析特厚煤层沿底掘进工作面瓦斯涌出规律,得出了在采用综掘机割煤时,由于对煤体的连续扰动,导致煤体应力平衡破坏,发生煤炮等动力现象,使掘进工作面瓦斯超限,影响掘进速度;通过对煤壁前方采用深孔预裂爆破、巷道两帮煤层注水、施工泄压钻孔等措施,有效地解决了掘进期间工作面瓦斯超限的问题,加快了掘进速度,保证了安全生产。     

基于UDF的煤层注水渗流演化规律的数值模拟研究

为了更好地揭示煤体高压注水渗流演化规律,提高煤层注水抑尘效果;基于三轴压缩和煤矿生产实际,通过煤岩渗透性试验得到煤岩变形与孔隙水压匹配关系;利用用户自定义函数UDF模块将其编译到Fluent中对钻孔注水过程中的流体压力场、速度场及水量分布情况进行模拟,分析不同注水压力下钻孔径向周围煤体内润湿范围以及渗流速度等因素。结果表明：渗流场压力随着孔隙水压的增大而增大,压力变化率随着时间段的增长逐渐降低并趋至稳定,渗流场速度变化展现出相似的变化规律;随着孔隙水压的不断增大,煤体孔隙率随之增大,煤体内部含水率逐渐升高,分布范围从钻孔周围逐渐向两侧扩大,煤层钻孔周围的润湿过程是一个快速增长后缓慢降低达到稳定的状态。     

自动添加湿润剂的煤层注水装置研制及应用研究

针对综采工作面生产过程中粉尘浓度高、污染严重现状,提出采用双向长钻孔煤层动静压注水技术。通过向水中添加湿润剂来增加煤层浸润性,并采用煤层注水监控系统实时检测煤层注水过程中流量与压力变化情况,有效保障了煤层注水湿润煤体效果。在进行煤层湿润半径测试的基础上,开展了综采工作面长钻孔煤层注水工艺研究。经现场试验,采用该技术后综采工作面司机位置总粉尘降尘效率达70%,有效降低了工作面粉尘浓度。     

综采工作面注水降尘技术应用

针对西曲矿18401综采工作面回采过程中粉尘浓度大导致作业环境差的问题,依据工作面的地质条件,采用深孔注水方法降尘,对注水钻孔参数、封孔工艺以及注水工艺进行设计。确定采用动压与静压注水相结合的注水工艺。煤层注水后,煤体的含水率有了明显的升高,工作面粉尘浓度降低幅度达到90%以上。     

含瓦斯煤层深孔水力致裂增透与浅孔抽采消突技术研究

介绍了含瓦斯煤层深孔水力致裂增透与浅孔抽采消突技术,利用高压水促使钻孔周边煤体产生致裂和切割作用,起到压碎破坏煤体、提高回采工作面回采率及掘进工作面掘进速度的效果,达到了消突的目的,改变了以往注水软化技术稳流、低压、长孔的特点。     

煤巷综掘工作面煤层注水防尘技术

通过对1771(3)综掘工作面煤层注水湿润半径、注水后煤层湿润及降尘效果、注水前后沿程粉尘浓度的考察,分析了注水后不同掘进深度各个测尘点的粉尘浓度,得到了粉尘分布规律及煤层注水湿润半径,得出了注水后煤体含水量随注水钻孔深度增加逐渐降低的规律、注水降尘效果最佳的位置,确定了煤层注水在综合降尘中起到的显著效果,提出了提高煤尘注水降尘效果的合理化建议。     

煤层深孔注水技术在薛湖煤矿瓦斯抽采中的应用

结合煤层深孔高压注水技术对顺层钻孔的瓦斯抽采机理,对薛湖煤矿2107工作面进行煤层注水工业试验,分析了煤层高压注水后的抽采效果。结果表明,高压注水使煤层裂隙发育充分,煤层透气性及煤体塑性增加;瓦斯抽放日抽采纯量增加一倍,瓦斯抽采效率明显提高;注水后煤体残留的水分也对瓦斯解吸有抑制作用;最终达到防治煤与瓦斯突出的效果,缩短了工作面消突时间,提高了工作面生产效率。     

马堡煤矿浅孔注水预排瓦斯试验

为了防止回采期间采煤工作面瓦斯超限,分析了煤层注水驱替瓦斯的基本原理,基于渗流力学建立了煤层注水气-液两相流驱替理论与控制方程,运用RFPA2D-flow数值模拟软件,建立了煤层注水驱替瓦斯数值模型,模拟结果显示,采取注水措施后,可以有效增加煤体渗透率,改善煤体应力环境。通过在马堡煤矿8208综采工作面进行了浅孔注水预排瓦斯试验,结果表明,采取煤层浅孔注水措施后工作面瓦斯得以在检修和交接班时间得到均匀释放,回采期间瓦斯涌出平均浓度降低了0.1个百分点,有效控制了工作面落煤和煤壁瓦斯涌出,改善了安全作业环境,具有良好的应用前景。     

基于水力压裂技术的煤层应力试验研究

为得到压裂阶段煤层应力与注水压力的规律,通过相似材料模拟试验,在试验室现场还原压裂过程,得到压裂过程中注水压力、煤层应力及煤层裂隙扩展的变化规律。试验结果表明:注水压力的增长和煤体破裂的速度均受地应力影响,地应力越大,注水压力的增长和煤体破裂的速度越慢;距注水孔75 mm为钻孔水力压裂试验的卸压范围,注水后,煤体应力往深部方向转移;裂隙以水力压裂孔为中心开始延伸,卸压范围的裂隙发育分为3个等级,40 mm以内裂隙最大,40～60 mm次之,65～80 mm裂隙最小;调整注水孔的压裂方案后,瓦斯浓度比常规压裂提高20%;钻孔抽采流量比常规压裂提高了40%。     

深孔控制预裂爆破增透试验研究

为增加煤层透气性、提高瓦斯抽采效率,试验研究了深孔控制预裂爆破技术。介绍了深孔控制预裂爆破的增透机理及效果考察方案,从钻孔瓦斯抽采量、钻孔附近煤体透气性系数、百米钻孔瓦斯流量、百米钻孔瓦斯抽采率和工作面掘进速度等方面,现场考察、比较了预裂抽放钻孔、普通顺层预抽钻孔的抽采效果,结果表明:实施深孔控制预裂爆破措施后,前12天钻孔瓦斯抽采量明显增加,煤层透气性系数增加了6.9倍,百米钻孔瓦斯流量提高了4.218倍,百米钻孔瓦斯抽采率提高了1.88倍,工作面掘进速度有了明显的提高。     

顺层钻孔水力压裂有效影响半径确定与抽采效果分析

为了增加煤层透气性,提高煤层瓦斯抽采效果,以某矿501工作面煤层地质条件为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,对某矿煤层起裂压力、单次压裂时间、压裂流量、影响半径、压裂钻孔抽采效果等参数展开研究。结果表明,模拟压裂孔注水1 h后,煤层压力由压裂孔向周围迅速降低,最终呈现出以压裂孔为圆心的圆形区域的致裂范围,最大压裂半径达到8.315 m;当对压裂泵主动升压至38 MPa时,煤层瞬间破裂,压力回降,流量瞬间增大,且达到压裂泵额定流量值,此时,煤体破裂效果完美;4号压裂孔首次压裂已经接近压穿煤体,进行第二次压裂时,流量曲线增加比较平稳,说明该孔在之前已贯通大部分裂隙,压裂半径可达22 m;对水力压裂孔和普通钻孔进行抽采比较发现,压裂3号钻孔的瓦斯浓度平均达到17.68%效果最为显著,与普通钻孔相比其平均浓度为1号普通钻孔的4.77倍、2号普通钻孔的3.12倍。     

九里山矿中低压综合煤层注水应用与效果分析

为了降低九里山矿综采工作面煤尘质量浓度和瓦斯涌出量,根据九里山矿煤层特性,结合16051工作面的现场实际情况,在充分利用瓦斯抽采钻孔的基础上,探索出回风巷长孔低压渗透注水工艺,结合工作面短孔中压注水工艺,建立中、低压综合注水模式,并进行了分区域对比试验,考察了各区域的煤层含水率、煤尘质量浓度和瓦斯浓度。现场应用效果表明:中、低压综合注水效果较好,煤层含水率提高了2.94倍,煤尘质量浓度降低了80%以上,工作面瓦斯均匀释放,回风巷瓦斯浓度下降了30%以上,达到了较好的注水效果。     

综采工作面防治强爆炸性煤尘技术研究及应用

以强爆炸性煤尘综采工作面为研究对象,通过采用浅孔煤层注水、深孔煤层注水、采煤机尘源跟踪系统、采煤机内外喷雾、采煤机高压水射流喷雾等综合防尘技术,有效降低了综采工作面的煤尘浓度,降低了煤尘爆炸危险性,对工作面安全生产发挥了重要作用。     

基于UDEC和D-P准则的煤层钻孔稳定性分析

煤层钻孔的失稳破坏是一个非常复杂也是一个极其常见的问题,煤层钻孔的稳定性对煤层瓦斯抽采以及煤层注水都有着非常重要的意义。基于D-P准则和UDEC数值模拟的方法对钻孔失稳破坏进行研究,研究表明,随着节理密度的增大钻孔周围的剪切位移呈指数增加;钻孔首先在孔壁处发生拉伸破坏,随着煤体沿径向向深部转移,钻孔周围的煤体逐渐发生剪切破坏。     

采煤工作面煤层注水参数试验研究

通过在6198采煤工作面现场施工煤层注水钻孔采取煤样,实验室试验注水钻孔水压力分布、煤样含水率变化,得到了工作面煤层注水影响半径等技术参数,为采煤工作面煤层注水提供了一定的参考依据。     

煤层深孔注水技术在平禹一矿的研究与应用

介绍了平煤集团平禹煤电公司一矿13110工作面煤层注水方式选择和注水技术参数的确定方法,针对平禹一矿13110采面回采过程中煤尘较大的问题,研究合理的煤层深孔注水参数,达到最优注水效果。研究确定了深孔注水成熟的技术装备;总结形成了独特的煤层注水考核管理模式,应用效果较好。     

煤层裂隙发育方向对瓦斯抽采效果影响的实验研究与应用

为了提高保德煤矿瓦斯抽采效率,实现高效抽采的目标,分析了保德煤矿8#煤层裂隙发育主方向及其与构造应力的关系,测试获得了沿主裂隙不同角度时煤样渗透率的变化规律。结果表明,8#煤层微观裂隙发育的主方向为与工作面呈23°左右的夹角。当煤样取样角度与裂隙发育方向平行时,煤体的渗透率最大|与裂隙发育方向垂直时,煤体的渗透率最小,随夹角的增大,煤体的渗透率逐渐减小。为验证实验结论,在现场施工了与裂隙发育方向分别呈30°、45°、60°、90°的四组抽采钻孔,结果表明当夹角为90°时,钻孔抽采瓦斯的浓度和纯流量最大,夹角为30°的时候最小。这表明井下施工抽采钻孔时,应充分考虑煤层微观裂隙的发育方向。     

复合型灾害矿井特厚煤层工作面注水效果分析

千秋煤矿21141工作面是典型的特厚煤层综放工作面,该工作面存在严重的冲击危险性,并且煤层极易自燃。介绍特厚煤层条件下采用的双向长钻孔注水法、煤壁浅孔注水法、两巷钻场注水法、顶板高位钻场注水法和防火工程静压注水法,并根据现场实测,煤层注水对冲击地压防治、降尘、防灭火、瓦斯抽放等灾害起到了综合防治作用,实现了"一措多用"的目的。     

煤层注水治理瓦斯灾害流固耦合关系研究

为消除瓦斯突出危险及工作面煤尘污染,基于平煤股份十矿己_15-16-24130工作面煤层地质赋存条件,建立了注水情形下煤层破坏的瓦斯抽采模型。提出了注水消除煤层瓦斯突出危险、降低煤尘排放的应用方案,分析了裂隙自由水运移影响下注水钻孔塑性破坏过程。模拟结果表明:随着自由水的注入,扩大了钻孔塑性破坏区范围,降低了自由水润湿区域内煤层物理特性。伴随自由水压力的升高,自由水逐渐进入煤层深部,提高了裂隙空间内自由水饱和度,抑制了煤层内瓦斯解吸、扩散过程,减少了瓦斯的释放。结合现场工业性试验可知,外界自由水的注入对煤层软化、破坏效果显著,对减少煤矿井下煤尘灾害、消除工作面瓦斯突出风险具有重要意义。     

ZDY4000L履带式钻机大坡度巷道钻孔施工实践

为解决ZDY4000L履带式全液压坑道钻机在大坡度巷道钻孔施工难题,以新桥煤矿2301工作面顺槽深孔煤层注水钻孔施工为研究对象,指出了钻机行走、打钻期间存在下滑风险,并进行了受力分析,提出了大坡度巷道钻孔施工方法和针对性安全措施,实现了安全、高效打钻,有效保证工作面回采速度.