高位钻孔采空区瓦斯抽采与洒浆防灭火技术实践

以魏家地煤矿2103综放工作面采空区为研究对象,对顶板走向高位钻孔采空区瓦斯抽采与洒浆防灭火技术进行了研究.结果表明,顶板走向高位钻孔可以取代顶板巷对采空区瓦斯进行抽采,同时,采空区有自燃迹象时,高位钻孔可以兼作洒浆孔,高位钻孔未洒浆时,采空区CO涌入回风巷的最高体积分数为0.003 6％,洒浆后,CO体积分数降到0.0005％以下,实现了采空区防灭火.高位走向钻孔在易自燃煤层中进行采空区瓦斯抽采与洒浆防灭火一体化应用具有广阔的应用前景.     

工作面分段高位钻孔瓦斯抽采技术应用

为解决工作面回风隅角及回风巷瓦斯超限问题,结合矿井现有技术装备以及煤层赋存不稳定的因素,优选采用分段施工高位钻孔的方法进行采空区和邻近层的瓦斯抽采。高位钻孔的最佳布置层位为裂隙带的中上部。高位钻孔抽采瓦斯浓度高达60%以上、抽采纯量达到1. 5 m3/min以上、且能保证抽采的可持续性。     

走向高位钻孔瓦斯抽采技术研究

结合韦家沟煤矿-320 m水平瓦斯抽采实际,介绍了走向高位钻孔的抽采原理、钻孔布置形式及钻孔参数的确定。通过布置走向高位钻孔对工作面上覆邻近层和部分采空区瓦斯进行抽采,取得了较明显的抽采效果,解决了上邻近层和采空区的瓦斯抽采问题,也为今后瓦斯抽采钻孔参数制订提供了依据。     

高位钻孔抽采治理瓦斯技术研究

为解决唐山矿工作面在回采过程中瓦斯浓度超限问题,在Y484工作面现场试验高位钻孔进行瓦斯抽放。根据分源瓦斯预测方法对工作面瓦斯涌出源进行分析,并通过理论计算冒落带和裂隙带的高度范围。结合本煤矿的现场实际情况,基于原经验优化高位钻孔参数布置,并对抽放效果进行研究。研究结果表明:工作面距离钻场越来越近时,瓦斯抽采量不断增高;通过计算瓦斯抽采纯量得到抽采效果较好孔的位置为孔高35～50 m,距巷帮距离30～50 m,瓦斯抽采率大大提高,工作面及上隅角瓦斯可得到有效控制。     

近距离煤层高位钻孔抽放瓦斯技术的应用研究

针对近距离煤层采空区邻近层瓦斯涌出量较大的问题,通过分析其运移规律,结合其采煤工艺、煤层赋存及顶板类型等情况,分析确定了高位钻孔瓦斯抽放的参数,并进行了抽放效果验证,为综采工作面瓦斯治理提供了经验。     

高位钻孔抽采瓦斯技术研究与应用

采空区遗煤和围岩释放的大量高浓度瓦斯聚集在"竖三带"中的裂隙带中,随着老顶来压,大量瓦斯瞬时涌出,形成上隅角瓦斯超限的隐患。通过理论计算,12204工作面采空区裂隙带总体高度为19.8~32.8 m。设计施工了8个终孔位置位于不同高度的高位钻孔,随着终孔高度由16 m升高到28 m钻孔,抽采浓度逐渐升高至40.6%,抽采纯量逐渐升高至121.8 m3/d;钻孔终孔高度由28 m升高到37 m,钻孔时抽采浓度和日抽采纯量逐渐降低。为了提高高位钻孔的抽采效果,高位钻孔的终孔高度应该设计在25~31 m。     

掩护抽采巷高位钻孔瓦斯抽采技术研究与应用

针对采煤工作面在回采过程中,受邻近层等影响,采空区瓦斯涌出量巨大,传统的钻场抽采,效果较差;专用的高抽巷,成本太高;采用煤巷掩护方式对采空区进行大面积的集中连续抽采,是一种既安全又经济实用的抽采方法,取得良好的效果.     

采空区瓦斯高位定向长钻孔抽采技术研究

为了降低采空区瓦斯异常涌出风险,实现采空区瓦斯高效抽采,基于高位长距离定向钻孔技术对采空区高顶裂隙瓦斯进行抽放,以期实现采空区瓦斯有效治理.运用理论计算和数值模拟相结合的方法,对盘江煤矿23125工作面232石门钻场采空区垮落带、裂缝带范围进行确认,并以此范围为参考对高位定向钻孔进行优化设计与现场试验验证.结果表明:优...     

高位钻孔瓦斯抽放采空区自燃“三带”的数值模拟

通过简化模型代替采空区复杂流动环境,建立采空区漏风流场的数学物理模型;利用FLUENT软件模拟采空区气体速度场、氧浓度场分布,根据双指标综合划分采空区自燃“三带”;分别对1301工作面正常回采时和高位钻孔抽放条件下采空区自燃“三带”数值模拟,得出高位钻孔抽放对采空区自燃“三带”的影响范围,实现现场无法到达情况下的理论分析.     

煤矿采空区瓦斯治理技术研究

为了解决采空区瓦斯积聚问题,分析了瓦斯尾巷、瓦斯抽放管和瓦斯高抽巷3种方法,将理论分析和数值模拟相结合,研究不同瓦斯抽放情况下采空区内瓦斯分布情况和风流运移规律。研究得出:采空区漏风位置主要集中在进风巷附近,在瓦斯抽放设计时,需要在进风巷侧设置挡风墙;当进行采取瓦斯尾巷、瓦斯抽放管和瓦斯高抽巷抽放瓦斯时,抽放口越靠近采空区,造成采空区的漏风量以及漏风速度越大,致使采空区遗煤发生氧化的范围越大,增大了采空区自然发火的危险性,因此需要注意进风侧以及瓦斯抽放口位置处自然发火的危险。研究对降低上隅角瓦斯浓度以及采空区自然发火灾害提供了借鉴。     

采场动压分布特征及高效瓦斯抽放技术研究

河南地区大部分煤矿所采煤层均属于三软煤层,煤层透气性差,瓦斯治理困难。现阶段河南区域煤与瓦斯突出矿井主要采用穿层钻孔及开采保护层作为区域防突措施,而低瓦斯矿井或临突矿井(低瓦斯矿井与煤与瓦斯突出矿井相邻)存在高瓦斯区时,仅仅用风排瓦斯很难达到治理效果,近些年煤矿发生瓦斯事故多数为低瓦斯矿井,所以低瓦斯矿井和临突矿井存在高瓦斯区域的工作面回采期间瓦斯治理尤为重要。根据采场"竖三带"和"横三区"理论,利用钻孔抽放效果考察法和工作突出预测指标法研究了采场围岩动压分布特征。在此基础上,通过优化动压区抽放钻孔设计,提高了瓦斯抽放效果。瓦斯抽放量提高了1.8倍,有效降低了工作面生产期间的风排瓦斯量,提高了生产效率,保证了矿井安全生产。     

走向高抽巷瓦斯抽采技术应用研究

随着开采深度的增大,某矿采煤工作面的瓦斯涌出量日益增大,尤其是回风巷及工作面上隅角瓦斯问题,制约着工作面的安全持续生产。目前采用的本煤层抽采虽取得一定消突效果,但是上隅角瓦斯超限时有发生,为更好地解决这一问题,选择在顶板布置走向高抽巷的治理方案。但目前高抽巷布置层位及高度多根据经验确定,很多高抽巷并不能有效降低工作面瓦斯,因此准确选定高抽巷位置对于上隅角瓦斯治理有着重要意义。基于理论计算,结合某矿地质及开采条件,在12061工作面进行了现场试验,确定了走向高抽巷的合理布置位置,为矿井后续工作面的高抽巷布置提供有效的经验。     

基于潞宁煤矿的采空区高位钻孔参数优化设计

U型工作面上隅角瓦斯积聚一直是制约煤矿安全生产的重要因素,为了提高采空区瓦斯抽采率并降低上隅角瓦斯浓度,以潞宁煤矿22115工作面为背景,采用理论计算、数值模拟和现场测试相结合的方法,对顶板裂隙带的发育高度、上隅角高位钻孔的最优参数进行了研究。研究结果表明:钻孔终孔的最佳布置层位在裂隙带拉张区和闭合区的交界处;潞宁煤矿裂隙带最大发育高度为59m;现场测试验证高位钻孔终孔位置最佳布置高度为45m。     

高抽巷合理层位研究及分期配抽采空区瓦斯技术

针对郭庄煤矿采空区和邻近层瓦斯大量涌入回采工作面造成的上隅角超限频繁的问题,利用顶板裂隙移动规律及岩石物理力学参数,确定了高抽巷的最佳布置层位,经在3316回采工作面试验表明:第2阶段高抽巷小幅度开启抽采瓦斯最大浓度9.4%,瓦斯纯量4.65 m³/min,上隅角瓦斯浓度能控制在0.5%以内;第3阶段高抽巷全面开启抽采瓦斯浓度稳定在3%～4%,高抽巷混合流量225.21 m³/min,纯流量8.11 m³/min,上隅角瓦斯浓度能控制在0.4%以内。高抽巷分段配抽有效保障了工作面回采安全。     

高抽巷在瓦斯抽采中的应用研究

为了解决松藻打通一矿工作面回采初期和回采期间瓦斯超限、制约煤矿安全生产的问题,对W2709S工作面采用了高抽巷治理邻近层瓦斯技术,采用KJ90N煤矿安全综合监控系统测量了瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采纯量等参数。结果表明,随着高抽巷的应用,W2709S工作面的瓦斯抽采浓度提高了367%,抽采纯量提高了87.2%,工作面尾排瓦斯浓度下降了63.2%,工作面隅角瓦斯浓度下降了23.7%,工作面回风巷的瓦斯浓度下降了0.34%,W2709S工作面的推进度提高了25%,同时相邻的W2709N工作面推进度提高了7%。说明高抽巷在W2709S工作面的应用,使工作面瓦斯超限问题得到了极大的缓解,同时研究为同类煤矿工作面瓦斯问题的解决提供了重要参考。     

下向瓦斯抽采钻孔自动排水技术研究与应用

为解决下向钻孔由于孔内积水而造成瓦斯抽采效果差的问题,通过时控开关和电磁阀自动控制高压风,在封孔管上增设直达孔底的导风管,利用压风将瓦斯抽采钻孔内积水压入到排渣放水器内,从而能够达到定时清除孔底积水和杂质的目的。该技术应用于上良煤矿石门揭煤下向抽采钻孔,经考察表明下向瓦斯抽采钻孔自动排水技术能有效提高瓦斯抽采效果,该地质单元区域设定为每隔4 h进行一次压风排水效果最佳。     

基于COMSOL Multiphysics模拟的瓦斯抽采钻孔合理间距研究

为考察坪上煤业主采3号煤层的合理抽采钻孔间距,利用瓦斯在煤层中的运移和渗流规律,结合实测煤的参数条件,在相同的抽放负压、抽放时间等影响条件下,运用COMSOL Multiphysics有限元软件模拟了不同钻孔间距时所抽煤层在抽采时间为400 d时钻孔影响范围内煤体瓦斯含量变化规律,得出了满足抽采时间条件下的合理钻孔间距为5 m。结合矿井2305（上）回采面巷道内开展了不同钻孔间距实测,在相同的瓦斯地质参数及抽采系统条件下,连续抽采且观测时间达到400 d时各钻孔的瓦斯抽采纯量和钻孔浓度变化。确定了在抽采时间达到400 d时,抽采钻孔间距为5 m时的钻孔瓦斯浓度为35%、流量为0.04 m3/min,受抽采系统影响明显;而间距在6 m的钻孔的流量和浓度仍保持自然衰减特征。模拟和现场实测均验证了该矿瓦斯抽采钻孔间距布置以5 m最佳,该研究为实际生产过程中确定合理的钻孔间距提供理论依据,为矿井瓦斯抽采布局及瓦斯治理提供了技术保障。     

大流量气态CO2防灭火技术在采空区自燃火灾治理中的应用

为了治理采空区自燃火灾,利用CO2进行煤矿井下自燃火灾防治的研究,结合某矿150201综放工作面后部采空区自燃火灾的实际情况,对大流量气态CO2防灭火系统相关设备性能参数和技术工艺进行了详细阐述,对工作面适宜风量配备、采空区注气量、注气强度、注气方式及注气压力进行了计算。结果表明:大流量气态CO2防灭火系统产气量大,完全可以满足煤矿井下采空区防灭火工作要求;CO2灌注工艺参数与N2灌注工艺参数相似,在CO2管路释放口设在采空区的氧化带内的前提下,不会出现CO2从工作面涌出现象;液态CO2是化工厂的副产品,成本较低,有利于在煤矿井下防火工作中推广应用。