反循环取样技术在钻屑瓦斯解吸指标K_1值测定中的应用

针对传统的麻花钻杆机械排渣取样测定K_1值存在受孔壁残粉影响较大、煤样暴露时间无法准确界定的弊端,研究了双壁钻杆的反循环取样技术用于煤矿井下K_1值的深孔预测,该技术可将孔底钻屑通过钻杆中心管输送至孔口实现快速、定点取样,避免了传统取样方式存在的有效深度浅、深孔预测可靠性低等问题。现场试验结果表明:反循环取样技术应用于乌兰煤矿K_1值测定的有效预测深度可提高至30m,且不受钻孔倾角的影响。     

钻屑瓦斯解吸指标K_1值深孔预测技术研究

为研究钻屑瓦斯解吸指标K_1值深孔预测取样方式及其合理预测深度,以中岭煤矿3#煤层为试验基础进行钻屑瓦斯解吸指标K_1值测定。根据钻屑瓦斯解吸指标K_1值测定原理,分析了影响K_1值测定误差的因素及K_1值预测孔深的变化规律。基于这一分析结果及变化规律,并结合现场采取不同取样方法所测定的结果,确定K_1值深孔预测最佳取样方式为基于孔底喷射器的深孔正压压风装置,得到合理预测深度为32 m。     

钻屑瓦斯解吸指标与瓦斯含量关系的实验研究

依据煤矿钻屑瓦斯解吸指标K1值的测定原理,对山西晋城大宁煤矿3#煤层的6个煤样进行了K1与瓦斯压力p关系的测定,结合实测煤样的工业分析参数,研究了钻屑瓦斯解吸指标K1随煤层瓦斯含量W的变化特性,结果表明:钻屑瓦斯解吸指标K1与煤层瓦斯含量W之间有显著的相关性,两者之间呈现很好的指数函数关系,且在瓦斯含量低值区两者符合线性关系。     

钻屑瓦斯解吸指标与瓦斯含量关系的实验研究

依据煤矿钻屑瓦斯解吸指标K1值的测定原理,对山西晋城大宁煤矿3#煤层的6个煤样进行了K1与瓦斯压力p关系的测定,结合实测煤样的工业分析参数,研究了钻屑瓦斯解吸指标K1随煤层瓦斯含量W的变化特性,结果表明:钻屑瓦斯解吸指标K1与煤层瓦斯含量W之间有显著的相关性,两者之间呈现很好的指数函数关系,且在瓦斯含量低值区两者符合线性关系。     

煤矿井下新型瓦斯含量定点取样装置研究

通过对传统的钻屑法和取心法取样测试瓦斯含量工艺优缺点的分析,结合两者优点的基础上,研制出煤矿井下新型瓦斯含量定点取样装置,使取心装置及煤样罐一体化,取心管外壁增加螺旋纹,设备简单、操作简便、能快速定点取样,解决传统钻屑法取样位置不确定、煤样暴露时间长、瓦斯损失量大的问题。通过现场试验,与传统钻屑孔口取样方法进行对比分析,试验结果表明:采用新型取样装置采样测试瓦斯含量结果准确率高于传统钻屑采样法。     

夏店矿3号煤层局部突出预测指标敏感性与临界值实验研究

通过夏店煤矿3号煤层煤样不同吸附平衡压力的瓦斯解吸数据,分析了钻屑瓦斯解吸指标(K1和Δh2)的敏感性及钻屑指标与瓦斯压力的关系。结果表明:夏店煤矿3号煤层局部突出指标Δh2的敏感性要高于K1值的敏感性,依据钻屑指标与瓦斯压力的幂函数关系,确定的钻屑指标Δh2临界值为200 Pa。能够有效指导煤矿的局部突出危险性预测工作。     

煤层瓦斯含量直接测定取样技术研究进展

煤层瓦斯含量的精准测定是煤矿瓦斯灾害防治和瓦斯利用的前提,"保真"取样技术的发展是精准测定煤层瓦斯含量的关键。基于前期研究及文献调研,回顾了煤矿井下煤层瓦斯含量测定取样技术的发展历程,分析了当前我国井下煤层瓦斯含量直接测定取样的代表性技术的原理、技术特点,以及工程应用中的适用条件和攻关难点。深孔定点取样技术解决了取样时间、取样粒度、煤样的原位采集等问题,长距离密闭取芯技术满足了长距离一孔多次测定的瓦斯超前精准探测和区域瓦斯抽采效果评价的需求,低温冷冻取样技术能够抑制煤样瓦斯解吸的温度影响。对煤层瓦斯含量直接测定取样技术的发展趋势进行了展望,认为可视化取样、实时控温、保压取样等工艺发展能够减少测量误差,指出了科技攻关随钻孔内原位测定技术的必要性。     

恒压条件井下煤样瓦斯解吸规律研究

为了准确测定煤层瓦斯含量,在煤矿井下采集煤样测定瓦斯解吸数据,运用法和幂函数法推算瓦斯损失量,结果表明:利用法推算损失量时,暴露时间7min,解吸时段16min推算的损失量较准确,利用幂函数法推算损失量时,暴露时间2min,解吸时段30min推算的损失量较准确,两种方法比较,法更符合此煤样的解吸规律。使用深孔定点取样装置采集煤样具有定点、快速及测值准确的优点。     

龙山煤矿工作面突出预测敏感指标研究

为了研究安阳矿区龙山煤矿（煤与瓦斯突出矿井）局部突出敏感指标及指标敏感性大小的关系,以龙山煤矿二1煤层大巷煤柱工作面煤样作为研究对象,通过实验室吸附常数测定及120 min瓦斯解吸实验来测定实验煤样的瓦斯吸附解吸性能。结合现场的瓦斯地质资料以及实验测定的煤样瓦斯参数,采用钻屑瓦斯解吸指标Δh2和K1作为龙山煤矿工作面突出危险性预测的敏感指标进行研究。研究结果表明：实验煤样属于低水分、低灰分且具有较强的吸附解吸能力的贫煤;煤样瓦斯解吸具有初始解吸速度快、初始解吸量大的特点,且吸附平衡压力越高,瓦斯的总解吸量越大;钻屑瓦斯解吸指标Δh2和K1与瓦斯压力P呈现幂指数的函数关系,通过数据拟合得到了Δh2与K1之间的关系式;对二1煤层来说,钻屑瓦斯解吸指标Δh2敏感性大于K1。以上研究结果有效指导了龙山煤矿局部突出危险性预测工作。     

深孔定点取样技术在平煤十矿的应用研究

煤层瓦斯含量是煤矿瓦斯防治的基础数据,煤层取样是现场瓦斯含量测定的关键。在平煤十矿戊8.9-20230和丁5.6-21180工作面进行了定点取样研究,采用深孔定点取样装置和孔口接粉两种方式进行取样,分别测定瓦斯含量并进行了对比分析。考察了深孔定点取样技术在平煤十矿取样的适用性,结果表明:深孔定点取样技术可实现定点、快速取样,取样深度达到72 m,取样时间控制在5 min以内。利用深孔定点取样技术取样进行瓦斯含量测定,可有效提高煤层瓦斯含量测定的准确性。     

煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值研究进展

煤与瓦斯突出预测是突出煤层2个"四位一体"综合防突措施的关键环节,对确定突出预测敏感指标及其临界值具有重要意义。以往突出预测敏感指标及临界值的确定,包括地应力指标和瓦斯指标,是通过现场反复测试、试验确定的;而现今的突出防治管理模式不支持这种方法,故只能采取实验室试验研究,主要是针对瓦斯相关指标的研究,结合部分现场验证来确定。选取大隆矿12煤、芦岭矿8煤、祁南矿3煤、朱仙庄矿10煤、童亭矿7煤和新景3煤等6个煤样,煤种涉及中等变质程度的气肥煤到高等变质程度的无烟煤,试验研究了各煤样瓦斯压力P与瓦斯含量W,瓦斯压力P与钻屑瓦斯解吸指标K_1和Δh_2,以及钻屑瓦斯解吸指标K_1与Δh_2之间的关系规律。结果表明:突出预测的瓦斯指标之间具有单值对应关系,但各煤样的这种对应关系是变化的,国家相关标准给出的突出预测指标建议临界值之间并不对应,也不能完全反映煤层的实际突出危险性与突出严重程度,不同变质程度煤层很难存在统一的临界值;应用煤层瓦斯相关指标之间的对应关系,结合突出煤层的实际,如始突深度、突出动力现象、钻孔动力现象等,可间接确定突出预测敏感指标的临界值。同时,未来精细化的突出防治对突出预测敏感指标有更高的要求,进一步研究的方向应包含反映地应力状况、小构造影响下煤层赋存、预测煤层潜在突出强度的指标,以及适应突出灾害差异性的新突出预测方法及措施效果检验方法。     

瓦斯流量法在测定煤层瓦斯抽放影响半径中的应用

石港煤矿15号煤层为煤与瓦斯突出煤层,为了指导石港煤矿消突工作面顺层抽放钻孔的合理布置,采用瓦斯流量法测量了石港煤矿15号煤层顺层钻孔抽放影响半径.结果表明:测试本煤层顺层钻孔的抽放影响半径时,瓦斯流量法是一种便捷、准确的方法.     

煤层瓦斯含量测定方法优化及现场应用

针对现有瓦斯含量测定过程中存在问题进行了分析,研制出了反循环定点快速取样装置,该装置包括取样钻头、双套管钻杆、双通道汽水龙头、煤样收集装置等。装置采用端头杆一端与取样钻头相连,另一端与双套管钻杆连接;通过钻机驱动双壁钻杆带动取样钻头旋转产生煤渣,利用压风在钻孔底形成压风涡流,将煤样带入双壁钻杆内管吹出进入采样装置。同时利用CHP50M煤层瓦斯含量快速测定仪对收集的煤样进行测定,通过对煤层瓦斯含量测定进行优化的现场应用结果表明：取样时间小于3 min,取样深度大于100 m,取样成功后3~5 min后立刻得到煤层瓦斯含量结果,优化了煤层瓦斯含量测定方法。     

爆破增注对煤层注水防突效果影响试验研究

云盖山煤矿为煤与瓦斯突出矿井,为探寻更为高效、经济的区域消突措施,设计在1232回风巷掘进期间采用注水防突技术,通过现场试验得到,钻孔松动爆破的有效半径为7m,爆破钻孔注水量为直接注水钻孔的35倍以上,爆破区煤层内含水率明显增大,爆破增注区域的瓦斯放散初速度(q值)和钻屑量(s值)明显减小,证实了爆破增注技术对防治瓦斯突出有显著效果,可采用该技术进行区域瓦斯消突。     

松软高突煤层钻孔施工防垮孔、喷孔技术研究与应用

当东风煤矿M9煤层采用顺层钻孔作为区域煤与瓦斯防突措施钻孔时,在施工中出现垮孔、喷孔等现象。通过分析施工原因,调研该类煤层钻孔施工预防垮孔、喷孔设备及措施,选择使用三棱钻杆、防喷钻杆及孔口防喷装置,在保证施工现场安全的同时,有效提高了钻孔施工进度。研究为松软高突煤层钻孔施工提供了可行的思路。     

新集二矿突出预测敏感性指标及其临界值确定

针对新集二矿历次煤与瓦斯突出特征的考察研究,分析得出新集二矿煤与瓦斯突出对反映地应力和瓦斯压力的指标较为敏感。同时采用现场实测与实验室模拟相结合的分析方法对新集二矿防突预测指标的敏感性进行了系统的分析,并确定了各预测指标的临界值。结果表明,对于区域预测,瓦斯压力指标比瓦斯含量指标要敏感;对于局部预测,6#煤层和13-1#煤层的突出敏感性为S>K1>△h2,8#煤层的突出敏感性为K1>S>△h2。     

中马村矿煤与瓦斯突出地质因素分析

简述了中马村矿煤与瓦斯突出概况,详细分析了该矿煤与瓦斯突出与煤层厚度及变化、煤层分岔与合并、断层构造、煤体结构、煤层埋藏深度、地下水活动情况等地质因素之间的关系,提出了影响中马村矿煤与瓦斯突出的主要地质因素,为将来合理进行突出区域预测及采取有效防突措施奠定了基础。     

水力挤出消突技术在水井头煤矿掘巷中的应用

针对水井头煤矿开采煤层具有严重的煤与瓦斯突出危险性,煤巷工作面推进速度缓慢等问题,根据煤层赋存特点,在掘进工作面实施水力挤出消突技术。通过理论研究确定了布孔方式为三花眼布置、注水孔孔深8m、合理封孔深度3m、合理注水压力12～16MPa、注水孔有效影响范围为1．0～1．5m、注水过程需20～40min,注水量4～6m^3。注水后,瓦斯钻屑解吸指标K1值由0．65mL／（g·min^1/2）降至0．22mL／（g·min^1/2）,煤体位移达到60～120mm,卸压带宽度增加了5m,月进尺达到75～90m,掘进速度提高1倍以上。     

高瓦斯突出矿井卸压开采瓦斯综合治理实践

朱集东煤矿为“三高一深”（高地压、高瓦斯强突出、高地温、千米埋深）矿井,采掘工作面煤与瓦斯突出危险性极大,开采此类煤层最经济有效的办法是开采保护层。为抽采保护层11-2煤层开采过程中本煤层及邻近层大量卸压瓦斯,采用分源法计算瓦斯涌出量,结合工程类比取大值。根据瓦斯涌出量预测结果,选用Y型通风方式,辅以顺层钻孔、地面钻井、顶板巷大直径筛管平钻孔、留巷埋管及穿层钻孔等抽采方式,使工作面回采期间瓦斯抽采率达到84.8%,实现了深井高瓦斯工作面煤与瓦斯安全高效共采。     

基于突出煤层区域防突技术研究

瓦斯突出是瓦斯治理的一大难题,基于贺西煤矿三采区3#、4#煤层采取地面钻井以及采掘工作面瓦斯预抽的技术,具体为钻孔间距取15 m,长度至少控制本在工作面及下一区段顺槽上帮15 m,钻孔孔径Φ96 mm,封孔深度应不小于8 m,封孔管直径大于50 mm,经测定得出地面钻井抽采区域内地煤层残存瓦斯含量为5.6 m3/t^6.5 m3/t,较原始瓦斯含量降低了6.4 m3/t^7.3 m3/t、降低幅度为46%~60%,防突效果明显,瓦斯得到了有效治理.