上覆远程卸压岩体移动特性与瓦斯抽采技术

运用数值模拟和现场试验相结合的研究方法，研究上覆远程卸压岩体移动和裂隙分布以及远程卸压瓦斯的渗流流动特性，提出了符合远程卸压瓦斯流动特性的远程瓦斯抽采方法。通过淮南潘一矿煤与瓦斯安全高效共采试验证明，底板巷道网格式上向穿层钻孔远程瓦斯抽采方法可以区域性地消除卸压煤层的突出危险性，有效地降低卸压煤层的瓦斯含量，实现高瓦斯、煤与瓦斯突出危险煤层的安全高效开采。     

利用覆岩移动特性实现煤与瓦斯安全高效共采

为了实现高瓦斯煤层群条件下煤与瓦斯的安全高效共采，运用数值模拟和现场试验相结合的方法，对远距离下保护层开采的采动效应进行了分析与研究。结果表明；下保护层开采使覆岩产生不同程度的卸压。煤体产生膨胀变形，生成大量的次生裂隙。从而导致煤体的透气性增加。为远程卸压瓦斯的抽放创造了有利条件；同时，覆岩的水平应力分布也发生了改变，由原始的水平压应力变为拉应力，从而导致了水平位移的产生，在该位置形成丰富的竖向裂隙，为瓦斯的运移提供了通道。在高瓦斯煤层群条件下，可以通过合理的开采顺序和有效的瓦斯抽放方法。实现煤与瓦斯两种资源的安全高效共采。     

远程覆岩卸压变形及其渗透性研究

运用数值模拟和现场试验相结合的方法，对下保护层开采所引起远程覆岩的卸压变形及其渗透性变化进行了分析与研究。结果表明：下保护层开采将使覆岩产生不同程度的卸压，卸压煤（岩）体产生膨胀变形，生成大量的次生裂隙；同时也导致了水平位移的产生，形成了丰富的竖向裂隙，从而使煤（岩）体的渗透性得到极大的提高。因此，在高瓦斯煤层群条件下，利用下保护层开采所引起的“卸压增透增流”效应，同时结合合理有效的瓦斯抽放方法，可以实现煤与瓦斯两种资源的安全高效共采。     

保护层保护效果分析与瓦斯抽采技术

针对长平矿3#煤层是高瓦斯、低透气性的较难抽采煤层问题.基于3#煤层条件、地质条件及瓦斯条件应用保护层开采理论,确定了3#煤层通过下保护层开采治理瓦斯灾害.通过数值模拟等方法分析了保护层开采对3#煤层的保护效果与煤层透气性变化.根据3#煤层与保护层开采的工程条件提出了3#煤层卸压瓦斯抽采方案,为长平矿3#煤层瓦斯治理提供技术支持.     

平顶山矿区远程保护层开采保护效果试验分析

保护层开采是区域性防治煤与瓦斯突出等动力现象的有效措施。针对平顶山矿区煤层群开采的现状,对远距离下保护层的开采问题进行探讨。依据平顶山矿区某矿丁、戊组煤(间距90 m)的开采现场,对下保护层开采后其上覆远距离煤层的卸压效果进行了研究。通过现场矿压观测及瓦斯参数测试,结果表明:平顶山矿区虽煤层有效间距较大,但卸压效果依然明显,矿压显现降低,煤层透气性系数显著增加1 000倍左右,也充分表现了煤层卸压增透的特征,并采取合理的卸压瓦斯抽采方法,可以消除煤层突出危险性。     

保护层开采瓦斯治理与保护范围考察

保护层开采是突出煤层开采最为经济合理的卸压措施.本文在对淮北矿业集团某矿82采区的保护层与被保护层工作面空间关系特征分析基础上,提出了对无突出危险性的保护层6_1煤瓦斯的"风排+采空区埋管抽采+高位钻孔抽采"和被保护层7_2煤瓦斯的"底板岩巷密集型穿层钻孔抽采+顺层钻孔抽采"相结合的瓦斯治理方案,并在保护层6_1煤开采过程中对被保护层7_2煤的有效卸压范围与残余瓦斯压力进行实地考察.通过保护范围与保护效果考察发现:被保护层7_2煤有效卸压范围与残余瓦斯压力均满足《防治煤与瓦斯突出细则》对保护层效果考察要求,为安全高效开采82采区煤炭资源提供了可靠保障.     

集中抽放巷在近距离突出煤层群瓦斯综合治理中的应用

根据松河矿井三采区二区段近距离煤层群瓦斯赋存及岩性特征,针对煤层原始瓦斯较大、突出危险性严重、区域瓦斯治理顺层钻孔施工危及人身安全等难题,通过在煤组间布置集中抽放巷对上覆和下伏煤层施工穿层钻孔进行区域预抽,有效解决了突出煤层群采面上下巷突出危险及瓦斯问题,采面回采期间二次利用集中抽放巷治理上隅角瓦斯、卸压瓦斯、高位瓦斯,对煤层群瓦斯实施综合治理,为工作面快速掘进和安全高效生产提供了保障,使矿井取得良好综合效益。     

影响采空区顶板抽放瓦斯效果的主要因素分析

对于低透气性高瓦斯煤层群开采的首采工作面，或厚煤层开采一分层的工作面回风流中的瓦斯浓度超限问题是一大难题，为解决此难题，通常采用顺层钻孔、穿层钻孔抽放瓦斯措施，收到了一定的效果，问题尚得到较好解决。开采煤层工作面的瓦斯主要来源于本煤层、采空区和邻近层的卸压解吸瓦斯，由于煤层松软，顺层钻孔施工难，不便进行顺层钻孔抽放瓦斯，若对采空区实施大面积抽放，工程难度大，而且抽不出高浓度瓦斯。煤层回采后，采空区顶底板岩层卸压，产生裂隙。由于瓦斯的升浮漂移和渗流特性，来自于开采煤层和卸压煤层内卸压瓦斯，沿裂隙通道汇集到裂隙区，形成瓦斯积存库。把抽放钻孔或巷道布置在顶板裂隙内，实施瓦斯抽放，该抽放瓦斯技术起到了对开采工作面上隅角瓦斯的截流作用，解决了松软低透气性高瓦斯煤层群开采瓦斯抽放困难的关键技术难题。     

盘江矿区近距离多煤层下保护层开采可行性分析及技术实践

在分析近距离煤层群上行开采机理与可行性的基础上,为尽可能减少多煤层高瓦斯矿井开采期间瓦斯事故,探讨了开采多煤层保护层的方法.通过贵州盘江矿区金佳和月亮田两个矿井实践,采用上行卸压开采的技术方案,解决了开采中所产生的瓦斯突出、煤尘爆炸等问题,并在总结生产实践的基础上,提出了合理的开采方案及适用条件,研究成果对煤矿安全高效生产及相关环境控制都具有重要的意义.     

煤与CO_2突出矿井采煤工作面沿空留巷开采技术研究

在煤矿建设及生产过程中,防范和治理瓦斯、煤与CO2突出是矿井实现安全生产的重大难题。窑街煤电集团有限公司是我国目前惟一开采具有煤与CO2突出危险性的矿区,海石湾煤矿是窑街煤电集团有限公司的主力接续矿井,主采煤层CO2含量高,压力大,煤与CO2突出灾害严重。为了应对矿井生产规模不断扩大的挑战和煤与CO2突出灾害带来的严重威胁,实现矿井安全、高效开采,实现矿区的和谐发展,通过对海石湾煤矿煤一层(保护层)沿空留巷、Y型通风、连续开采的超远距离上保护层开采及煤二层卸压瓦斯抽采技术研究,探索出开采煤与CO2突出危险矿井的模式,形成适合海石湾煤矿的上保护层开采及卸压瓦斯抽采技术体系,实现矿井的安全、高效、集约化开采。     

煤与瓦斯突出过程的突变分析

为了揭示出煤与瓦斯突出的机理，运用非线性理论的重要分支一突变学理论对煤矿煤与瓦斯突出的机理和突出条件进行了定性分析。考察了有可能发生煤与瓦斯突出的煤岩系统的内在动力特征，通过建立煤与瓦斯突出的尖点突变模型，较为直观的对突出的孕育和突出过程做出了系统理论分析，得出了瓦斯突出起动的突变机制和条件，从而为煤与瓦斯突出灾害预测与防止提供了新的理论依据。     

注水法软化煤层在梅河一井综放中的应用

为了降低综放工作面粉尘体积分数,采用煤层注水的方法对梅河一井综采放顶工作面煤层进行降尘,结果表明:通过合理的选择煤层注水钻孔施工工艺,优化煤层注水参数,减少影响煤层注水效果的因素,加强煤层注水的日常管理,使水从煤体的裂隙和孔隙中挤走大量的游离沼气,延迟了瓦斯解吸释放的时间,降低了煤层开采时的瓦斯涌出量及上隅角瓦斯体积分数,杜绝了瓦斯超限现象。另外,在高瓦斯矿井煤层注水能使煤质变软,增加塑性,从而减少冲击,降低煤与沼气突出次数。实践证明:是煤层注水是一种行之有效的方法,为其他采区的综放工作提供了先进的方式和经验。     

张集矿煤与瓦斯突出地质控制因素分析

基于张集矿煤田地质勘探资料,结合矿井生产中测定的各项煤层瓦斯参数,从地质的角度分析了煤与瓦斯突出的控制因素.张集矿迄今所发生的煤与瓦斯突出动力现象多是受地质构造影响,是以地应力为主导因素的突出.该矿煤与瓦斯突出的危险程度随着煤的变质程度的增高而增大,构造煤发育的地区往往是煤与瓦斯突出危险程度较大的地区.煤的厚度越大、煤厚变化程度越大的地区煤与瓦斯突出危险程度越大.煤层顶板岩层为泥岩、炭质泥岩、粉砂岩时煤与瓦斯突出危险程度较大.     

不同瓦斯压力条件下的煤与瓦斯突出模拟实验

为探讨瓦斯压力在煤与瓦斯突出过程中的作用机制,利用自主研制的煤与瓦斯突出模拟试验台和同一种煤样,在煤样成型压力、煤样含水率、受力状况等参数均恒定的情况下,分别进行了5种不同瓦斯压力水平下的煤与瓦斯突出模拟实验。结果表明,煤与瓦斯突出可形成口小腹大的呈梨形或椭圆形的突出孔洞,且突出孔洞容积仅为突出煤体积的1/2～2/3;在瓦斯压力方面存在一个使煤与瓦斯突出发生与否的阀值,高于此阀值时,瓦斯压力愈大则突出强度亦愈大,且瓦斯压力作为突出发生的动力同时也对突出煤粉有一定的粉碎和抛出作用;煤样温度呈先升高后降低并连续变化的趋势,利用温度变化梯度可进行煤与瓦斯突出预测预报。     

煤与瓦斯突出综合预测指标临界值的优化

为了提高煤与瓦斯突出预测的准确性、保障采掘工作面的安全、高效推进和降低防突工程成本,根据"三率"(预测突出率、突出预测准确率、不突出预测准确率)各自具有的合理区间属性和权重,以张集煤矿采掘工作面为例,采用区间数关联决策方法,得出综合预测指标F′的最优化区间为[370,380];根据加权灰靶决策方法,得出预测指标临界值排序为400、390、380等;取最优化区间和排序靠前的临界值的交集,得到煤与瓦斯突出综合预测指标F′的临界值为380,并开展现场应用。结果表明,考虑评价指标的区间属性,并取预测指标区间与排序靠前的临界值的交集作为煤与瓦斯突出预测综合指标F′的最优临界值方法是合理的。     

煤体有效应力与膨胀应力之间关系的分析

有效应力公式是研究岩体和流体相互作用的基础公式之一,为了更加真实的描述煤体的受力状态,采用理论分析和试验分析的方法,分析了这种由于煤吸附瓦斯发生膨胀在约束条件下所产生的膨胀应力与有效应力的关系,并得出了膨胀应力与有效应力之间的关系式。分析可知,煤吸附瓦斯将发生膨胀变形,吸附量越大,膨胀变形越大,当这种变形受阻时将会产生膨胀应力膨胀应力的存在,将使煤体应力增加,煤体强度降低,煤体更易破碎,将增加煤与瓦斯突出的危险性。