下沟煤矿本煤层预抽钻孔合理封孔长度研究

封孔长度的合理性对于煤层预抽钻孔的抽采质量影响较大,当封孔长度较大时,不利于封孔段瓦斯的抽采,同时封孔成本增加,反之当封孔段长度较小时,若未封孔部分与煤壁裂隙导通,钻孔发生漏气又影响钻孔抽采质量。为确定合理的封孔长度,针对下沟煤矿302工作面特定的地质条件,采用单孔声波发射对巷道卸压区和应力集中区范围进行了研究,通过分析卸压区范围,确定了合理的封孔长度,并结合试验孔周边的预抽钻孔抽采数据,进行了验证分析,得出该工作面的合理封孔深度为8 m。     

钻屑指标在确定本煤层钻孔瓦斯抽采合理封孔深度中的应用

为了提高本煤层钻孔瓦斯抽采效率,基于合理封孔深度对瓦斯抽采的重要性,以冯营矿二1煤层为例,探讨了钻屑指标的影响参数,从煤层巷道"三带"角度分析了合理封孔深度的范围。基于钻屑指标与地应力间的关系,通过数据分析确定出冯营矿合理封孔深度为16m,并在现场布置封孔深度分别为12m,16m,18m,22m的钻孔进行抽采效果考察,结果表明:16m,18m,22m封孔深度的钻孔抽采浓度明显高于封孔深度为12m的钻孔抽采浓度,16m封孔深度最为合理。该方法既可以保证瓦斯高效抽采,又可为其他矿井运用该指标确定本煤层合理封孔深度提供借鉴和参考。     

顺层钻孔确定合理封孔深度方法研究

确定合理的封孔深度是保障抽采钻孔封孔质量的重要环节之一,也是提高瓦斯抽采效率的关键。根据李雅庄煤矿煤层条件及应力分布情况,基于钻屑量和钻屑瓦斯解析指标方法,确定巷道周围松动圈范围并得出顺层钻孔合理封孔深度范围。通过现场实测数据和不同封孔深度的抽采效果验证表明,顺层瓦斯抽采钻孔封孔深度必须超过应力集中带,最后确定李雅庄煤矿顺层钻孔合理封孔深度为12 m,此时单孔初始瓦斯抽采浓度提高1倍以上,大幅提高钻孔封孔质量和单孔瓦斯抽采效果,为实现瓦斯高效抽放奠定了坚实基础。     

首山一矿顺层抽采钻孔合理封孔深度研究

为了提高首山一矿顺层钻孔瓦斯抽采效率,基于合理封孔深度的重要性,结合巷道应力分布状态,分别采用数值模拟和钻屑法对合理封孔深度进行了研究。通过现场验证,封孔深度为8-10 m抽采效果最好,证明通过数值模拟和钻屑法确定的合理封孔深度可以满足现场封孔需要。     

宏岩煤矿顺煤层钻孔最佳封孔深度研究

宏岩煤矿瓦斯涌出主要来自于本煤层瓦斯涌出,为提高本煤层瓦斯抽采效率,确定最佳封孔深度,通过分析测试煤层巷道"三带"范围与巷道预排瓦斯宽度带,结合现场4组钻孔对比测试,分别从本煤层孔、穿层孔、封孔深度、是否带压封孔4个方面进行对比。结果表明,影响本煤层瓦斯抽采浓度的主要因素是煤层巷道及钻孔"三带"中卸压带与集中应力带所产生的煤层微裂隙,采用带压封孔12 m是最理想的封孔深度。     

本煤层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度研究与应用

瓦斯抽放钻孔的封孔深度直接影响抽放效果,合理封孔深度确定的原则就是要最大限度抽出煤体中赋存的瓦斯,提高抽采浓度,避免封孔材料的浪费,同时有利于煤体的卸压。通过现场实测钻屑质量以及打钻过程中的动力现象,确定煤体的应力分布,通过测试不同封孔深度下的抽采瓦斯浓度,确定了瓦斯抽采钻孔合理封孔深度。应用表明:平煤四矿己₁₅-23130回风巷道的合理封孔深度为9～12 m。     

单一低透气性厚煤层钻孔群合理封孔深度的研究

采用现场工业试验与FLAC~(3D)数值模拟相结合的研究方法,研究了巷道开挖后巷道周围岩体应力"三区"的分布及钻孔群施工后对巷道应力"三区"范围的影响状况,得出封孔深度必须超过应力集中区的结论。以蒋家河煤矿ZF201工作面为例确定钻孔封孔深度为12 m,通过现场110 d的抽采观测,抽采浓度和抽采量均有了非常大的提高。     

穿层压裂抽采一体化钻孔封孔长度研究

针对穿层水力压裂抽采一体化钻孔封孔技术现场施工难度大、封孔长度不合理等问题,在原有的瓦斯抽采"两堵一注"封孔技术基础上,提出改进的适用于压裂抽采一体化钻孔的封孔技术;建立水力压裂条件下囊袋力学模型。通过确定首山一矿己_(15-17)煤层合理的最大水力压裂压力,计算此压裂压力条件下合理的封孔长度;通过FLAC~(3D)数值模拟分析瓦斯抽采条件下的合理封孔长度,最终确定合理的封孔长度为10 m,并在底抽巷布置不同封孔长度的穿层钻孔进行对比验证。结果表明:最大水力压裂压力为25 MPa的条件下,采用10 m的封孔长度能满足水力压裂与瓦斯抽采要求,取得良好的技术经济效果。     

土城矿顺层抽采钻孔合理封孔深度研究

瓦斯抽采钻孔封孔深度对煤层瓦斯抽采效果起着至关重要的作用。针对目前矿井普遍利用经验法确定顺层瓦斯抽采钻孔封孔深度存在的不足,采用数值模拟、钻屑法及封孔质量仪对巷道围岩应力增高带长度进行研究,进而综合确定顺层钻孔的合理封孔深度,并在土城矿21126工作面试验区域进行现场应用。研究结果表明:利用该方法确定土城矿21126工作面合理封孔深度应为20 m,新实施钻孔组抽采3个月其平均瓦斯抽采浓度为矿井原抽采钻孔组的2.21倍,显著提高了顺层钻孔的抽采效率。     

大断面煤层巷道瓦斯抽采钻孔合理封孔深度研究

根据赵固二矿二1煤层的物理力学参数,利用FLAC3D数值模拟软件模拟巷道开挖后所受到的力学状态,根据钻屑量和钻屑瓦斯解吸量现场实测的数据,确定出巷道的卸压带、应力集中带和原始应力带。通过不同封孔深度的抽采效果验证,得出瓦斯抽采钻孔封孔深度必须超过应力集中带,最后确定合理封孔深度为13m。     

深部首采关键保护层预抽钻孔高效封孔技术研究

为提高深部首采关键保护层预抽钻孔的封孔质量及抽采效果,基于淮南矿区谢桥矿B组煤首采6煤层瓦斯地质条件,理论分析了钻孔围岩应力场、裂隙场的分布规律及合理封孔位置,现场试验了“囊袋式两堵一注”与“聚氨酯+水泥浆”两种封孔方法的应用效果,获得了提高穿层、顺层预抽钻孔封孔质量的关键影响因素及封孔参数。结果表明:“囊袋式两堵一注”封孔方法瓦斯抽采效果较好,穿层预抽钻孔的封孔效果在0~15m范围内随封孔长度增加而提高,若继续增加封孔长度,封孔效果提高不明显;顺层钻孔封孔范围为5~18m,从保证封孔质量、降低经济成本两方面综合确定封孔深度为13m。     

深部低透煤层瓦斯抽采钻孔封孔方式研究

针对深部低透煤层瓦斯抽采钻孔封孔质量差的问题,分析了我国煤矿瓦斯抽采主要封孔方式技术特点以及存在的问题,认为巷帮及钻孔周围煤体应力“三带”分布、贯通裂隙发育情况及合理封孔深度的研究不够透彻,注浆压力和时间不足,钻孔应力失稳流动通道闭合、塌孔、淤塞等情况无法有效防治,是造成瓦斯抽采封孔效果不理想的主要原因。提出了研究扰动影响下钻孔周围煤体贯通裂隙发育情况,合理封孔深度,提高“两堵一注”囊袋堵头强度、注浆压力和时间,实施二次封孔以及孔壁支护等方面的改进对策,对深部矿井提高瓦斯抽采效率和安全生产具有重要的理论和现实意义。     

三软煤巷掘进工作面应力集中数值模拟分析

针对三软煤层特殊地质条件下煤巷掘进工作面前方应力分布规律不清的问题,利用COMSOL软件对三软煤层煤巷掘进工作面建模,选取相似参数,研究巷道周围应力集中宽度。分别开挖5,10,15 m的距离,观察应力云图和应力变化曲线,同时分析工作面前方煤体Y方向应力图及沿路径Y方向应力变化曲线,得出掘进工作面前方卸压区范围为0~2 m,应力集中范围为2~20 m,峰值距工作面4~6 m;巷道两侧卸压区范围为0~2 m,应力集中范围为2~16 m,峰值距工作面4~5 m的结论。通过煤巷掘进工作面应力集中范围数值模拟分析得出的结论,能够为巷道两帮顺层钻孔封孔长度及锚杆支护的深度提供理论依据。     

顺层预抽钻孔封孔技术优化及应用研究

煤矿井下顺层预抽钻孔封孔应根据不同倾角类型有针对性地采取优化措施。通过对平庆煤矿封孔现状的考察和大量的封孔优化对比实验,得出顺层预抽钻孔孔口免抽段长度、使用钻屑量与地应力之间存在的函数关系,确定了合理封孔深度。从瓦斯抽采效果、经济性、操作难易程度综合考虑,对比分析得出不同类型倾角顺层预抽钻孔封孔优化技术,并在现场实际使用论证。上行钻孔封堵孔外,下行钻孔封堵孔内,近水平钻孔封堵孔内和孔外。不同类型倾角顺层预抽钻孔封孔优化后,提高了抽采浓度,缩短了煤层预抽时间,保障了煤矿安全开采。     

巷帮“三带”分布与顺层钻孔封孔深度研究

为了提高玉溪煤矿顺层钻孔瓦斯抽采浓度及抽采效率，基于合理封孔深度的重要性，根据玉溪煤矿现场测定条件，采用测定瓦斯含量法研究巷道“三带”分布规律，确定巷道周围松动圈范围并得出顺层钻孔合理封孔深度范围。通过现场抽采效果验证，证明顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度应该超过集中应力带应力峰值点，最后确定玉溪煤矿顺层钻孔合理封孔深度为12.5m，大幅度提高了瓦斯的抽采浓度，延长了抽放衰减周期，为煤层瓦斯长时间预抽提供了技术支撑，实现了矿井高浓度瓦斯的稳定利用，增加了安全保障，创造了经济效益。     

高位巷抽采负压对瓦斯及煤自燃协同防治的影响

高位巷抽采负压为影响采空区瓦斯及煤自燃复合灾害防治的关键因素之一,为确定合理的抽采负压,结合某矿401102综放工作面瓦斯易超限及自然发火实际情况,采用ANSYS数值模拟及现场实测方法,研究高位巷抽采负压对瓦斯抽采效果及煤自燃"三带"分布的影响,并进行工程实践。结果表明:抽采负压对采空区复合灾害防治有显著影响,负压由0.5 kPa增至3.5 kPa,瓦斯抽采纯量增加21.02 m^3/min,相比"U"型通风,高位巷负压3 kPa时,氧化升温带宽进风侧扩大17 m,中部与回风侧分别缩小14 m和11 m;提出了合理抽采负压范围的界定方法,确定负压波动区间为[0.951 6,2.558],最佳点为2.558 k Pa。煤层采用高位巷抽采方式时,合理设定抽采负压能够保证采空区瓦斯及煤自燃灾害的耦合防治。     

受煤柱工作面采动影响的密闭墙体变形破坏特征及加固措施

通过运用离散元软件,对南庄煤矿八采区煤柱回收工作面前方的原采空区密闭墙稳定性进行了研究。依据最大垂直应力与最大垂直位移增幅可将煤柱工作面对密闭的影响分为3个阶段:20~30 m(较明显阶段)、10~20 m(明显阶段)、0~10 m(强烈阶段)。对与工作面相对距离不同的密闭分别采取喷浆、注浆及木垛支护的组合加固措施,提高了密闭墙的稳定性,防止了密闭墙内的煤体自燃、有毒有害气体泄漏及瓦斯爆炸事故的发生。     

软弱煤层综放工作面合理采高的数值计算研究

通过岩石力学实验分析了古交某矿4号煤综放工作面地质力学条件,确定4号煤层的坚固性系数f=0.5～1.2,属软弱煤层;并结合工程类比法初步确定4号煤为综合放顶煤开采.采用数值计算方法,分析了4号煤综放工作面不同采高时,工作面煤壁、顶煤的屈服破坏情况及工作面煤壁前方煤体垂直应力分布情况.在保证工作面煤壁稳定的情况下,确定4号煤层合理采高3.5m,使该矿做到安全高效生产.