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低透气性薄煤层瓦斯治理工程实践

煤炭工程 2015年第10期47卷 58-61页

作者：王栓林煤炭科学技术研究院有限公司安全分院工程所北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学技术研究院有限公司) 北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013

基于低透气性薄煤层瓦斯治理工程实践,朱家店煤矿通过引进先进技术力量、构建瓦斯治理技术体系、加大瓦斯治理工程投入,采用本煤层、高位钻孔、下向钻孔、上隅角抽采以及采空区埋管抽采的瓦斯综合治理方法,对各种抽采方法进行抽采效果分... 详细信息

基于低透气性薄煤层瓦斯治理工程实践,朱家店煤矿通过引进先进技术力量、构建瓦斯治理技术体系、加大瓦斯治理工程投入,采用本煤层、高位钻孔、下向钻孔、上隅角抽采以及采空区埋管抽采的瓦斯综合治理方法,对各种抽采方法进行抽采效果分析,确定各种抽采方法的特征以及钻孔布置参数,明确薄煤层开采过程中邻近层瓦斯治理是关键,从而使瓦斯抽采量占到整个工作面瓦斯涌出量的70%以上,瓦斯抽放泵站浓度保持在21%~25%,工作面瓦斯浓度降低到0.35%以下,有力保障了矿井的安全生产。

关键词：低透气性薄煤层瓦斯治理工程高位钻孔下向钻孔

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注脂量对瓦斯抽采泵轴温的影响分析

煤炭工程 2021年第4期53卷 181-185页

作者：王栓林西安科技大学能源学院陕西西安710054 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

针对多数矿井瓦斯抽采中使用的水环式真空泵,抽采泵轴温的升高不仅会使轴承本身寿命缩短,还导致泵体温度的大幅升高。较高的泵体温度会造成泵腔体内部锈蚀、结垢、电化学腐蚀等问题加剧,严重威胁抽采泵的使用寿命和安全高效运行。抽采... 详细信息

针对多数矿井瓦斯抽采中使用的水环式真空泵,抽采泵轴温的升高不仅会使轴承本身寿命缩短,还导致泵体温度的大幅升高。较高的泵体温度会造成泵腔体内部锈蚀、结垢、电化学腐蚀等问题加剧,严重威胁抽采泵的使用寿命和安全高效运行。抽采泵轴温变化受润滑脂质量和注脂量影响较大,目前煤矿使用的抽采泵轴承大多采用圆锥滚子轴承,根据山西宏岩煤矿瓦斯抽采泵站实际情况,计算2BEC80型水环式真空泵采用圆锥滚子轴承所需的理论注脂周期及注脂量,结合真空泵厂家给定的注脂量参考数值,现场采用不同的注脂量来观测记录轴温变化,确定了瓦斯抽采泵在一定转速工况轴承的最佳注脂量,为煤矿瓦斯抽采泵站的运行维护提供参考。

关键词：瓦斯抽采泵水环式真空泵圆锥滚子轴承注脂量轴温

高瓦斯薄煤层采煤工作面底板钻孔瓦斯抽采技术

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煤矿开采 2017年第1期22卷 94-97页

作者：皮希宇李铁王栓林北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

分析得出高瓦斯薄煤层回采工作面瓦斯涌出以邻近层为主。为解决工作面回采期间瓦斯异常涌出的问题,采用在4号煤层底板布置钻孔对卸压瓦斯进行抽采,并对底板钻孔抽采参数设计进行了研究,结合底板钻孔抽采效果分析,得出4号煤层底板裂缝带... 详细信息

分析得出高瓦斯薄煤层回采工作面瓦斯涌出以邻近层为主。为解决工作面回采期间瓦斯异常涌出的问题,采用在4号煤层底板布置钻孔对卸压瓦斯进行抽采,并对底板钻孔抽采参数设计进行了研究,结合底板钻孔抽采效果分析,得出4号煤层底板裂缝带高度、底板钻孔最佳施工参数等数据。现场应用结果表明:通过向工作面底板裂缝带内施工参数设计合理的底板钻孔,单孔抽采瓦斯纯量在0.10~0.44m^3/min之间,解决了工作面底板瓦斯超限的难题,保障了工作面安全回采。实践证明,回采期间高瓦斯薄煤层采煤工作面卸压瓦斯抽采是治理瓦斯的关键。

关键词：高瓦斯底板钻孔抽采参数抽采效果

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大倾角煤层切顶成巷顶板结构演化及控制技术

矿业科学学报 2020年第2期5卷 169-178页

作者：张礼赵晶王栓林中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

沿空留巷技术在大倾角煤层坚硬顶板条件下的应用一直是一个难题。基于大倾角煤层采空区矸石下滑堆积的特点,以充分利用矸石自承载能力为导向,提出了大倾角煤层切顶成巷技术。通过理论分析和数值模拟对切顶成巷与传统留巷的顶板结构及围... 详细信息

沿空留巷技术在大倾角煤层坚硬顶板条件下的应用一直是一个难题。基于大倾角煤层采空区矸石下滑堆积的特点,以充分利用矸石自承载能力为导向,提出了大倾角煤层切顶成巷技术。通过理论分析和数值模拟对切顶成巷与传统留巷的顶板结构及围岩应力进行了对比分析,根据留巷不同阶段顶板的稳定性及变形特点,对切顶工艺和支护工艺进行了优化,并进行了现场试验。研究发现:切顶成巷顶板结构处于超静定状态更利于巷道稳定;留巷动压段围岩稳定性最差;巷道加强支护和挡矸支护可实现协同变形;现场试验巷道顶底板累计变形量为177 mm,支柱支护阻力小于28 MPa,支柱未出现明显弯折情况,现场应用取得成功。

关键词：大倾角煤层切顶卸压沿空留巷结构演化围岩控制

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掘进工作面突出危险性声发射预测技术

中国煤炭 2016年第7期42卷 79-82页

作者：赵晶王栓林煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京市朝阳区100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京市朝阳区100013

通过实例分析了基于声发射实时监测技术设置2个实时监测断面,结合巷道掘进过程中锚杆支护及松动圈发育范围,通过在一定深度的钻孔中安装声发射传感器来实现巷道噪音滤除和原始煤岩声发射信号的采集,设定一定的初始参考临界值,并对声发... 详细信息

通过实例分析了基于声发射实时监测技术设置2个实时监测断面,结合巷道掘进过程中锚杆支护及松动圈发育范围,通过在一定深度的钻孔中安装声发射传感器来实现巷道噪音滤除和原始煤岩声发射信号的采集,设定一定的初始参考临界值,并对声发射的大、小事件数进行统计分析,结合常规测试钻屑瓦斯解吸指标K_1值和钻屑量S值进行对比分析,进一步验证声发射技术用于防突实时预测的可行性,并根据监测预警提前采取相应的防突措施,实现了矿井的安全生产。

关键词：掘进工作面突出危险性声发射钻屑瓦斯解吸指标值钻屑量监测预警

薄煤层本煤层瓦斯抽放钻孔有效抽排放半径测试

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煤炭工程 2015年第11期47卷 94-96,100页

作者：王栓林赵晶煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013

将钻孔瓦斯流量法和钻孔瓦斯压力降低法两种方法结合,通过现场施工瓦斯流量测试孔和压力测试孔的连续对比观测和分析,确定了朱家店煤矿4号煤层本煤层钻孔的有效抽排放半径,为薄煤层瓦斯抽放钻孔的布置和参数优化提供了基础参数。现场测... 详细信息

将钻孔瓦斯流量法和钻孔瓦斯压力降低法两种方法结合,通过现场施工瓦斯流量测试孔和压力测试孔的连续对比观测和分析,确定了朱家店煤矿4号煤层本煤层钻孔的有效抽排放半径,为薄煤层瓦斯抽放钻孔的布置和参数优化提供了基础参数。现场测试对比分析发现钻孔瓦斯流量法测试简单有效,技术经济方面优于瓦斯压力降低法。通过对瓦斯压力降低法测定的钻孔有效抽排放半径进行对比关联分析,结果表明钻孔的抽采负压对钻孔卸压范围(抽放半径)影响较小,可以考虑通过测定钻孔排放半径来推断钻孔抽放半径。

关键词：薄煤层瓦斯流量法瓦斯压力降低法抽排放半径

采动覆岩裂隙场三维形态特征及其渗透特性研究

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采矿与安全工程学报 2021年第4期38卷 695-705页

作者：张礼齐庆新张勇赵晶王栓林刘桂凤煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 煤炭科学研究总院深部开采与冲击地压防治研究院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013

采动覆岩裂隙场形态及其渗透特性的研究是防治矿井顶板水害和抽采卸压瓦斯的基础。本文综合3DEC模拟结果和前人研究成果,初步构建了"采动裂隙环形体"三维模型及其边界判别方法;结合水力学中裂隙岩体渗透率的求解方法构建了裂隙场渗透率... 详细信息

采动覆岩裂隙场形态及其渗透特性的研究是防治矿井顶板水害和抽采卸压瓦斯的基础。本文综合3DEC模拟结果和前人研究成果,初步构建了"采动裂隙环形体"三维模型及其边界判别方法;结合水力学中裂隙岩体渗透率的求解方法构建了裂隙场渗透率计算模型,并通过现场实测对回风环体的渗透率进行了间接求解。研究结果表明:"采动裂隙环形体"以离层率3 mm/m为内边界,以水平变形指标5 mm/m为外边界,以断裂带最大高度为上边界;环体-垮落带的渗透率应使用Blake-Kozeny公式求解,环体-断裂带的渗透率应使用立方定律求解。实测结果表明:回风环体-垮落带的渗透率为4.43×10^(-5)^2.77×10^(-4)m^2;回风环体-断裂带的渗透率为3.81×10^(-8)^3.01×10^(-5)m^2;回风环体-断裂带渗透主方向与回风巷走向近似一致。

关键词：采动裂隙环形体渗透率钻孔成像渗透张量

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工作面本煤层瓦斯抽采钻孔合理布置间距研究

煤炭工程 2010年第2期42卷 27-29页

作者：李钢范喜生马丕梁樊少武王栓林煤炭科学研究总院北京100013

沙曲矿4#主采煤层具有突出危险性,严重制约了矿井的安全生产。文章利用煤层瓦斯的渗流理论和扩散理论建立了新的流动方程,结合沙曲矿煤层实际情况求出了满足抽采时间和抽采率要求的钻孔最大间距,作为本煤层采前预抽和边采边抽的合理布... 详细信息

沙曲矿4#主采煤层具有突出危险性,严重制约了矿井的安全生产。文章利用煤层瓦斯的渗流理论和扩散理论建立了新的流动方程,结合沙曲矿煤层实际情况求出了满足抽采时间和抽采率要求的钻孔最大间距,作为本煤层采前预抽和边采边抽的合理布置间距,保证了钻孔施工的安全高效。

关键词：渗流理论扩散理论采前预抽边采边抽钻孔布置间距

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申南凹煤矿顶板采动裂隙发育数值模拟研究

煤矿安全 2019年第10期50卷 231-234,238页

作者：王栓林赵晶张礼西安科技大学能源学院陕西西安710054 煤炭科学技术研究院有限公司安全分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院) 北京100013

针对申南凹煤矿20102工作面开采中大量瓦斯从邻近层涌出至工作面,造成瓦斯超限,威胁矿井安全生产的问题,需采用高位钻孔抽采,钻孔目标层位直接决定高位卸压抽采效果。通过UDEC软件,采用摩尔-库伦模型建立模型,选取2号煤层及顶底板煤岩... 详细信息

针对申南凹煤矿20102工作面开采中大量瓦斯从邻近层涌出至工作面,造成瓦斯超限,威胁矿井安全生产的问题,需采用高位钻孔抽采,钻孔目标层位直接决定高位卸压抽采效果。通过UDEC软件,采用摩尔-库伦模型建立模型,选取2号煤层及顶底板煤岩物理力学参数,并设置监测点。通过对岩层位移、应力、监测点位移以及岩层张开性裂隙及滑移变形分析,得出2号煤层开采后裂隙带最大发育高度为43m,且竖向裂隙发育区域呈开口向下的抛物线状,离层裂隙发育宽度约21m,竖向裂隙发育最大宽度约53m。结合矿井实际情况,建议高位钻孔终孔布置在距煤层顶板垂直方向20~35m,水平方向距回风巷煤壁15~30m。

关键词：卸压抽采采动裂隙数值模拟高位钻孔终孔位置合理层位