深孔预裂爆破增透技术在井筒揭煤中的应用研究

为了增加煤层透气性、提高瓦斯抽采率、消除煤层突出危险性,通过数值模拟和现场试验的方法,对深孔预裂爆破煤层增透技术在低透气性高瓦斯煤层中的应用进行了系统研究,得出了煤岩不同的力学性质和控制孔的导向作用。通过对两个爆破孔与控制孔应力云图、裂隙图的数值模拟,再现了应力波在煤岩体中的传播与衰减规律,以及煤岩体裂隙的扩展变化过程。最后,在谢桥矿13-1煤层实施深孔预裂爆破试验,试验表明采用该技术显著增大了煤体透气性,提高了瓦斯抽采浓度和抽采量,故而是一种经济可行的对于防治低透气性高瓦斯煤层突出的方案。     

低透气煤层预裂瓦斯运移数值模拟及抽采试验

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采难问题,利用数值模拟软件RFPA2D-Flow再现了采取煤层深孔爆破预裂后,瓦斯在煤层及爆生裂隙中的流动规律.研究结果表明,预裂圈内煤和岩石的孔隙率大大提高,煤层透气性显著增加,但当裂隙圈之间不相交时,瓦斯同样很难在完整的低透气性煤体中运移,因此只有当抽采瓦斯钻孔处在裂隙圈中才能高效抽采瓦斯.现场试验证实,低透气性煤层预裂后,有效导通裂隙增加,布置在裂隙圈内抽采瓦斯钻孔可以获得高效抽采瓦斯效果,从而降低煤与瓦斯突出危险性.     

深孔预裂爆破强化抽放瓦斯的研究

介绍了煤体预裂爆破的机理及深孔预裂爆破抽放瓦斯的工艺试验研究，对预裂爆破抽放效果进行了详细分析，得出了深孔预裂爆破强化抽放瓦斯方法能够大幅度提高煤层瓦斯抽放效果，实现快速抽放的结论。     

高瓦斯煤层深孔预裂爆破增透数值模拟试验

为了解决高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽放难题,利用数值模拟和现场测试相结合的方法,研究了深孔预裂爆破技术对高瓦斯低透气性煤层的卸压增透效果.研究结果再现了爆破过程中,动压冲击震裂、应力波传播与叠加及爆生气体驱动裂纹扩展的整个过程,分析了爆破孔间距对爆生裂纹和增透效果的影响,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破的合理间距,表明深孔预裂爆破技术有效地提高了煤层透气性和瓦斯抽采率.该成果为高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽放提出了解决方案.     

煤层深孔预裂爆破卸压增透效果数值模拟分析

针对高瓦斯低透气性煤层,对深孔预裂爆破进行了数值模拟分析研究。再现了爆破过程中,动压冲击震裂、应力波传播与叠加以及爆生气体驱动裂纹扩展的整个过程,系统地分析了控制孔与爆破孔对于爆破卸压增透效果的影响,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破的合理间距,为高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽采效率提出了解决方案。深孔预裂爆破为高瓦斯低透气性煤层增透、进而解决高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采难题提供了一条有效的途径。     

深孔爆破增透瓦斯抽采技术在石门揭煤中的应用

为防止突出煤层在石门揭煤过程中发生煤与瓦斯突出,合理选择深孔爆破增透瓦斯抽采技术抽采待揭露煤层瓦斯,有效地消除了其突出危险性,加快了石门揭煤过程,保证了矿井的安全生产和正常接替。     

低透煤层CO_2相变致裂增透解吸技术的应用

针对贵州省喀斯特地质条件下松软低透高瓦斯煤层掘进过程中瓦斯抽采难度大、抽采效率低、抽采时间长等难点问题,提出应用CO_2相变致裂增透解吸技术提高煤层透气性系数、增大煤层透气性、提高瓦斯抽采量和抽采效率。研究了CO_2相变致裂增透解吸技术对绿塘煤矿工作面卸压增透效果,并与深孔预裂卸压增透技术效果进行了对比研究,发现该区域CO_2相变致裂增透技术增透效果较明显,CO_2致裂与深孔预裂相比较,前者煤层透气性系数约为后者透气性系数的1.9倍,CO_2致裂后的衰减系数比深孔预裂后衰减系数低约20%,CO_2致裂后平均抽采浓度约为70%,结果表明:采用CO_2相变致裂增透解吸技术后,该煤矿总体抽采效率提高了约6倍,抽采达标周期大幅缩短,为同类矿井的瓦斯治理提供了可借鉴技术与经验。     

煤巷掘进中预裂爆破对抽放提高的分析

针对低透气性煤层掘进工作面瓦斯预抽率较低以致突出危险较高的问题,以某矿(K1、K4)煤层煤巷掘进工作面为研究对象,进行了现场深孔预裂爆破试验,对预裂爆破前后钻孔瓦斯抽放量进行了对比分析,并对预裂爆破后有效的钻孔瓦斯抽放半径进行了考察。试验结果表明:K1煤层预裂爆破后瓦斯预抽率仅需10d就能达到37.13%,缩短抽放时间60%;而且效果检验5个循环才出现瓦斯解吸指标超标。K4煤层预裂爆破后瓦斯预抽率仅需12d就能达到34.28%,缩短抽放时间60%;而且效果检验3个循环才出现瓦斯解吸指标超标,预裂爆破对瓦斯抽放效果有明显的提高;爆破后K1和K4煤层瓦斯有效抽放半径分别为4.5和5.2m。这对于现场预裂爆破工作具有一定的指导意义。     

山西襄矿集团上良煤业32206工作面CO_2预裂爆破增透消突试验研究

上良煤业是煤与瓦斯突出矿井,煤层属于低透气性煤层。针对上良煤业低透气性煤层瓦斯抽采难题,以该矿32206首采工作面为试验工作面,应用CO2预裂爆破增透技术,提高了煤层的透气性及瓦斯抽采率,降低了煤层瓦斯含量和瓦斯压力,消除了工作面煤层的突出危险性,技术效果显著,可为类似煤矿煤层瓦斯抽采提供借鉴。     

深孔控制预裂爆破在高硫化氢矿井瓦斯强化抽采中的应用

针对目前在松软低透气性高瓦斯煤层的矿井瓦斯抽采中采用常规的抽采方法效果都不太理想的状况,在陕西长武亭南煤矿通过利用深孔控制预裂爆破技术,使单孔瓦斯抽采量提高了1.36倍,工作面瓦斯预抽率达到50％以上,煤层透气性系数提高了9倍.通过加强通风排水、硫化氢抽采及爆破孔注石灰浆等措施,使硫化氢得到超前治理,浓度控制在2×10-6～4×10-6以下,有效地改善了工作面的作业环境,实现了安全生产.     

深孔松动爆破切顶在保护层开采中的技术实践

深孔松动爆破可以增加煤层透气性系数、缓慢排放煤体瓦斯、降低瓦斯压力和瓦斯含量,从而降低了煤体瓦斯压缩内能,提高了煤体的机械强度,达到减弱或消除煤与瓦斯突出危险的目的。同时有利于使煤体原集中应力带及高压瓦斯带移向煤体深部,即增加卸压带的宽度,减少瓦斯抽放时间,从而提高工作面回采速度。对于松动控制卸压爆破,在爆破孔周围布置了不装炸药的控制孔,控制孔在爆破过程中起到控制爆破方向与补偿爆破裂缝空间作用。由于控制孔的控制导向作用,结果是在介质内部的炮孔周围产生一柱状的压缩粉碎圈和一沿爆破孔与控制孔连心线方向的贯穿爆破裂缝面。控制孔的存在相当于在爆破孔周围增加了辅助自由面,相对缩小了爆破抵抗线的长度,使爆破更有利于形成更大范围的破碎圈带和松动圈带。松动控制卸压爆破可以极大地破坏了煤岩体的整体性,可以消除回采过程中大跨度悬顶悬露以及回转下沉对沿空留巷围岩的影响,同时提高被保护层煤层的透气性,提高抽采钻孔的预抽率,有效地释放地应力,消除煤与瓦斯突出危险性。十二矿作为埋深达千米的矿井之一,在己15-31010工作面采取了该防突措施后,大大提高了抽采钻孔的预抽率,使瓦斯应力和地应力得以提前释放,有效地防治煤与瓦斯突出和冲击地压,并成功优化了留巷区域应力场,确保了保护层开采的正常安全进行。     

井筒掘进穿过煤层时综合防突技术

井巷掘进揭煤时，较好的施工方法是震动放炮，金属骨架，钻孔排放和水力冲孔，尤以震动放炮为主。而震动放炮的实质就是利用爆破产生的强烈震动和大量的爆生裂隙来诱导煤和沼气突出。或释放煤层中积聚的瓦斯，使其压力降低，从而降低煤和瓦斯突出的强度，甚至完全避免突出。据此，实施立井掘进穿过煤层时，在检测和分析煤层内瓦斯的赋存情况后，先行钻孔排放以降低瓦斯压力和喷出速度，然后安设金属骨架，在其保护下，采用震动放炮的方法全断面一次揭开煤层。对震动放炮揭煤的爆破参数、起爆网络等进行了精心设计与施工，安全顺利地揭开了煤层。     

突出煤煤层气开采方法探讨

介绍了煤体结构的类型及我国煤层气的赋存,指出突出煤的煤层瓦斯含量高,容易突出,但极难开采,探讨了运用松动爆破作用,将煤层底板破坏成裂隙体,使扩散出的煤层气通过底板裂隙运移到钻孔中,再进行抽采利用的可行性.     

基于瓦斯治理抽采利用一体化的深部突出矿井安全绿色开发模式与示范工程

分析了深部突出矿井在瓦斯治理与循环利用中存在的主要问题，总结了瓦斯治理、瓦斯抽采、瓦斯利用及热害治理方面的发展现状。以首山一矿为例，提出了瓦斯治理-瓦斯抽采-瓦斯发电-集中制冷-热害治理的闭环系统构架，以实现深部突出矿井的安全、高效、绿色开发。研究了首山模式下大采高单一低透突出煤层“一面多巷”瓦斯综合治理技术，研发了分源网络化瓦斯立体抽采技术与动态调控技术，实现了瓦斯治理与抽采的高效协作；分析了瓦斯发电设备与制冷设备联合运行过程，实现了深井热害的有效治理。建立了首山一矿发电并网示范工程与矿井降温示范工程，实现了瓦斯资源综合治理与循环利用的统一，形成了深部突出矿井的安全、高效、绿色开发模式，可为国内类似矿井开发提供借鉴意义。     

高瓦斯低透气性松软煤层“钻割”一体化技术研究

通过对"钻割"一体化技术井下工程实施,制定优化了"钻割"一体化技术的实施工艺流程;通过现场工业性实验和实际考察,证实了"钻割"一体化防突措施具有扩大措施孔单孔有效影响范围,提高钻孔周围煤层的透气性,减少措施孔数目,减少工程量等特点,为高瓦斯低透气性煤层防突及瓦斯治理提供了新的思路和方案。     

深井中厚煤层突出预测敏感指标临界值研究

“突出”已成为我国煤矿安全生产的主要隐患之一,“突出”防治成为矿井安全工作的重中之重.采掘工作面突出危险性预测预报敏感指标的确定是矿井综合防突体系中重要的环节,为了有效预测及防治深部矿井工作面采掘过程中煤与瓦斯突出事故,采用理论分析、实验室分析和现场试验相结合的多种研究手段,获得了试验区13 -1煤层突出预测敏感指标及...     

软、硬煤残余瓦斯含量差异性研究

针对具有软煤分层的突出煤体,为了更加准确地检验瓦斯抽采效果,必须研究瓦斯抽采后软、硬煤残余瓦斯含量之间的差异性.基于抽采条件下的瓦斯渗流场分析,考虑了煤层中存在软煤条件下对瓦斯流动及煤层的综合影响,通过建立瓦斯流固耦合方程,并结合钻孔抽采瓦斯的初始条件和边界条件,运用多物理场耦合分析软件模拟了抽采条件下软、硬煤的残余瓦斯含量的差异性.数值模拟结果表明:在相同的抽采时间内,软煤的残余瓦斯含量始终高于硬煤,软煤瓦斯含量降到8 m3/t需要180 d,硬煤瓦斯含量降到8 m3/t需要162 d.     

利用“球壳失稳”理论确定煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值

通过实验分析得出了马家沟矿9—12、12煤层初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力的线性关系，从而确定了马家沟矿深部水平9—12、12煤层煤与瓦斯突出瓦斯压力临界值，为深部水平煤与瓦斯突出预测提供了依据。     

基于非吸附平衡的钻孔周围瓦斯压力分布规律

传统钻孔周围瓦斯压力分布规律研究均以煤体对瓦斯的吸附处于平衡状态为基础,但是,瓦斯流动本身就会使得这种平衡被打破。本研究首先对瓦斯流动条件下的吸附平衡性实验方案进行了设计,并开展了相应的实验研究;在此基础上,对处于非吸附平衡条件下的钻孔周围瓦斯压力分布规律进行了研究,得出了钻孔周围煤层瓦斯压力计算表达式。研究结果表明,在瓦斯流动条件下,煤体对瓦斯的吸附作用处于非平衡状态,钻孔周围煤层瓦斯压力随时间基本呈线性规律下降。采用瓦斯压力指标对预抽煤层瓦斯消突效果进行检验,可能出现低指标突出现象,建议改用瓦斯含量指标。     

羊叉滩井田瓦斯分布的构造控制

针对羊叉滩井田地质构造及特征,分析了地质构造对二叠系煤层中瓦斯分布的控制作用.研究表明:该区煤层瓦斯分布主要受控于两河口向斜构造的影响.向斜轴部地应力相对集中、煤层埋藏较深,瓦斯质量浓度也明显较大;而向翼部,随煤层埋藏变浅,煤层中瓦斯的质量浓度也逐渐降低.整体而言,由于井田内次级构造发育,瓦斯质量浓度较高,具有瓦斯突出危险性.