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超高压水射流“横切纵断”防治复合煤岩动力灾害技术

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煤炭学报 2021年第4期46卷 1271-1279页

作者：易恩兵张永将河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

针对高地应力、低透气性煤与瓦斯突出及具有冲击地压危险性煤层复合煤岩动力灾害防治的难题,研究了超高压水射流横向切割煤层、纵向切割预裂顶板防治复合煤岩动力灾害技术。理论分析了超高压水射流切割煤岩体机制,超高压水射流切割冲击... 详细信息

针对高地应力、低透气性煤与瓦斯突出及具有冲击地压危险性煤层复合煤岩动力灾害防治的难题,研究了超高压水射流横向切割煤层、纵向切割预裂顶板防治复合煤岩动力灾害技术。理论分析了超高压水射流切割煤岩体机制,超高压水射流切割冲击煤岩体促使其内部产生剪切应力和拉伸应力,加速煤岩体内部裂纹产生与扩展,促使煤岩体沿轴向和径向发生破坏。揭示了超高压水射流防治复合煤岩瓦斯动力灾害原理,超高压水射流横切是指切割煤体卸压增透,纵断是指切割顶板卸荷消能。通过相似材料配比切割实验得到切缝压力100 MPa,喷嘴直径2.5 mm,钻杆旋转速度60 r/min,单刀割缝时间为10 min条件下,切缝深度最大可达152 cm。数值分析表明钻孔内割缝间距为2 m和割缝钻孔间距为8 m时,卸压增渗效果较好。综合分析确定超高压水射流横切煤层纵断顶板合理工艺技术参数,并应用于中煤新集二矿220108工作面灾害防治实践:切割煤体后单孔平均抽采纯量较未割缝钻孔提高3.5倍,煤层透气性系数较未割缝区域提高30倍,瓦斯抽采达标时间缩短38%,煤体支撑压力降低35%;切割顶板后工作面支架阻力分布在20~25 MPa,厚层坚硬顶板均匀垮落,未出现高能量远场动载荷冲击采场现象,表明超高压水射流切割煤岩体显著降低远、近场应力载荷,减弱煤岩瓦斯复合动力灾害的发生。

关键词：超高压水射流复合煤岩动力灾害切缝抽采纯量应力监测

基于储量法的瓦斯抽采半径自动分析系统应用研究

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能源技术与管理 2023年第6期48卷 43-46页

作者：张振彬李阳山西潞安矿业(集团)有限责任公司古城煤矿山西长治046000 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013

为了实现瓦斯抽采半径的自动考察,分析了储量法测试抽采半径的基本原理,研究了基于储量法的瓦斯抽采半径自动分析系统;在古城煤矿进行了瓦斯抽采半径自动分析系统现场应用试验,考察3#煤层瓦斯抽采半径,对比分析残余瓦斯含量实测值与达... 详细信息

为了实现瓦斯抽采半径的自动考察,分析了储量法测试抽采半径的基本原理,研究了基于储量法的瓦斯抽采半径自动分析系统;在古城煤矿进行了瓦斯抽采半径自动分析系统现场应用试验,考察3#煤层瓦斯抽采半径,对比分析残余瓦斯含量实测值与达标瓦斯含量值的大小,验证了瓦斯抽采半径自动分析系统的准确性。研究结果表明:在古城煤矿S1308工作面现有抽采条件下,瓦斯抽采半径自动分析系统能够准确得到瓦斯抽采考察结果,实现了抽采半径考察过程的程序化、自动化及可视化。

关键词：抽采半径储量法瓦斯抽采抽采纯量

顺层钻孔水力压裂增渗技术在单一低透气性煤层的应用

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煤 2022年第9期31卷 1-4,9页

作者：薛志鹏山西煤矿安全培训中心山西太原030012

常规技术与参数进行瓦斯抽采难以满足要求,故采用水冲击压裂煤层在单一低透气性煤层改善低透气性,利用冲击力二次破坏煤体使原生裂隙扩展贯通,从而提高煤体透气性。寺家庄矿15301工作面采用顺层钻孔水力压裂增渗强化抽采技术,结果表明,... 详细信息

常规技术与参数进行瓦斯抽采难以满足要求,故采用水冲击压裂煤层在单一低透气性煤层改善低透气性,利用冲击力二次破坏煤体使原生裂隙扩展贯通,从而提高煤体透气性。寺家庄矿15301工作面采用顺层钻孔水力压裂增渗强化抽采技术,结果表明,压裂区相较非压裂区平均瓦斯浓度与瓦斯纯量有明显提高,瓦斯浓度提高6倍。

关键词：水力压裂增透技术顺层钻孔单一煤层低透气性抽采纯量

防控李村煤矿1301工作面上隅角瓦斯超限的高抽巷布置方式优选研究

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防控李村煤矿1301工作面上隅角瓦斯超限的高抽巷布置方式优选研究

作者：左小康太原理工大学

学位级别：硕士

随着综合机械化采煤技术的不断发展,工作面开采强度不断加大,使工作面落煤瓦斯急剧升高,同时也使邻近层煤层卸压瓦斯涌出量急剧增加,造成采空区瓦斯大量涌出,工作面上隅角瓦斯超限,严重威胁了工作面的安全生产。高抽巷瓦斯抽采技术是预... 详细信息

随着综合机械化采煤技术的不断发展,工作面开采强度不断加大,使工作面落煤瓦斯急剧升高,同时也使邻近层煤层卸压瓦斯涌出量急剧增加,造成采空区瓦斯大量涌出,工作面上隅角瓦斯超限,严重威胁了工作面的安全生产。高抽巷瓦斯抽采技术是预防工作面上隅角瓦斯超限的一种行之有效的技术手段,高抽巷的位置参数、布置方式直接影响着瓦斯抽采效果,由于高抽巷工程量大、施工时间长,无法在现场进行对比试验,随着数值模拟技术的应用,使得某些不能在现场完成的试验,可以通过数值模拟的方法来完成。高抽巷的布置方式有两种:走向高抽巷和倾向高抽巷,两种高抽巷的布置参数（诸如位置、布置间距、深入裂隙带长度）对瓦斯抽采效果、高抽巷的工程量与工期均有直接影响,两种高抽巷的抽采效果、工程量及工期的对比与优选对工作面瓦斯防治具有非常重要的意义。本论文以李村煤矿1301工作面为研究对象,首先对走向高抽巷布置参数（距回风顺槽水平距离、距煤层底板垂直距离）进行优化,得出最佳走向高抽巷;将优选后的最佳垂高沿用到倾向高抽巷,通过对倾向高抽巷布置参数（深入裂隙带长度、布置间距）的优选,得出最佳倾向高抽巷。最后,在确保工作面上隅角瓦斯浓度处于安全范围之内的情况下对最佳走向高抽巷与最佳倾向高抽巷进行优选。通过对比两种不同高抽巷布置方式下瓦斯抽采效果、施工成本与工作面准备时间,来指导1301工作面的实际高抽巷布置方式。通过理论分析与数值模拟重点对以下内容进行了研究:（1）最佳走向高抽巷的优选。综合数值模拟和理论计算结果确定出裂隙带高度区间为27.3~49m,距回风巷水平距离为18.1m~51.3m。初始假设高抽巷距离回风顺槽距离为30 m,分别模拟高抽巷距离底板30m、34m、38m、42m时高抽巷抽采口瓦斯浓度及上隅角瓦斯浓度变化,当垂直距离为38m时,抽采效果最佳。然后分别模拟高抽巷距离回风巷水平距离为20m、30m、40m、50m时瓦斯的抽采效果,对比抽采参数发现在距离回风巷30m处时,高抽巷抽采瓦斯浓度达10.33%,上隅角瓦斯浓度为0.752%,因此将高抽巷距离回风巷最佳平距定为30m。综上,高抽巷最佳布置位置为距离底板38m,距离回风巷30m。（2）最佳倾向高抽巷的优选。将走向高抽巷优选后的最佳高度沿用到倾向高抽巷,对倾向高抽巷深入裂隙带不同距离进行优选,确定出深入裂隙带30m时抽采效果最好,根据倾向高抽巷的具体布置位置,计算出同等工程量下一条走向高抽巷可置换10条倾向高抽巷,分别模拟间距为166m、144m、122m、100m时倾向高抽巷瓦斯抽采效果。对比发现,当间距为144m时,抽采纯量为30.75m~3/min,工作面上隅角瓦斯浓度处于安全范围之内,因此将倾斜高抽巷合理间距确定为144m。（3）最佳走向高抽巷与最佳倾向高抽巷的优选。对比优选后的最佳走向高抽巷与最佳倾向高抽巷,量化分析不同抽采参数,二者上隅角瓦斯浓度不相上下,但是倾向高抽巷的抽采纯量明显高于走向高抽巷,每分钟抽采纯量提高了8m~3,且采空区瓦斯浓度整体低于走向高抽巷。对比二者施工成本,倾向高抽巷可以节省经济支出43%,采用倾向高抽巷可使工作面准备时间缩短7个月,大大缓解了综采掘进交替紧张问题,从抽采效果和经济成本考虑,李村矿1301工作面更适合布置倾向高抽巷。

关键词：高抽巷布置参数上隅角瓦斯浓度数值模拟抽采纯量

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瓦斯抽采钻孔孔内二次注浆堵漏技术应用

江西煤炭科技 2023年第4期 188-190页

作者：刘业忠山煤国际能源集团股份有限公司山西太原030006

在确定瓦斯抽采钻孔漏气区域的基础上,将孔内二次注浆技术首次应用于霍尔辛赫煤业3502进风顺槽进行工业应用试验,并在注浆试验完成后,通过观测单孔瓦斯浓度和抽采纯量对应用效果进行检验,结果表明钻孔孔内瓦斯浓度平均提高3.86倍,抽采... 详细信息

在确定瓦斯抽采钻孔漏气区域的基础上,将孔内二次注浆技术首次应用于霍尔辛赫煤业3502进风顺槽进行工业应用试验,并在注浆试验完成后,通过观测单孔瓦斯浓度和抽采纯量对应用效果进行检验,结果表明钻孔孔内瓦斯浓度平均提高3.86倍,抽采纯流量平均提高4.08倍,同时还可以节约再次钻孔施工的费用,保证抽、掘、采衔接平衡,可以推广应用到矿井其他工作面本煤层瓦斯抽采工作中。

关键词：瓦斯抽采瓦斯浓度抽采纯量二次注浆

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顺层钻孔机械造穴增透技术及现场应用研究

煤 2023年第11期32卷 67-70页

作者：武亚男山西潞安化工集团余吾煤业公司山西长治046103

余吾煤业为高瓦斯矿井,主采3号煤层瓦斯吸附性强、透气性差,属于较难抽放煤层。本煤层顺层钻孔区域预抽是工作面瓦斯治理的根本措施,普通钻孔存在钻孔工程量大、瓦斯抽采效率低等问题,推广应用水力造穴增透技术后,抽采效果显著。为进一... 详细信息

余吾煤业为高瓦斯矿井,主采3号煤层瓦斯吸附性强、透气性差,属于较难抽放煤层。本煤层顺层钻孔区域预抽是工作面瓦斯治理的根本措施,普通钻孔存在钻孔工程量大、瓦斯抽采效率低等问题,推广应用水力造穴增透技术后,抽采效果显著。为进一步提高钻孔抽采效率,余吾煤业公司开展机械式造穴增透技术,并在N2106回风巷顺层钻孔开展效果考察试验,机械造穴钻孔平均抽采纯量达0.053 m^(3)/min,为普通钻孔的4~5倍。

关键词：顺层钻孔机械造穴抽采纯量增透

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复合水力化措施在霍尔辛赫煤业的应用

中国煤炭 2016年第2期42卷 93-97页

作者：王龙康李祥春李安金刘艳丽梁敏张如明常溪尤冲中国矿业大学(北京)管理学院北京市海淀区100083 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京市海淀区100083 中煤盘江重工有限公司贵州省贵阳市550009 国家安全生产监督管理总局信息研究院北京市朝阳区100029

针对霍尔辛赫煤业瓦斯含量高、煤层透气性低、不具备保护层开采条件等问题,选择在西回风大巷和8～#联络巷试验复合水力化卸压增透措施,阐述了复合水力化措施的工艺流程及泄压增透机理。研究表明,采取复合水力化卸压措施后,抽采浓度、日... 详细信息

针对霍尔辛赫煤业瓦斯含量高、煤层透气性低、不具备保护层开采条件等问题,选择在西回风大巷和8～#联络巷试验复合水力化卸压增透措施,阐述了复合水力化措施的工艺流程及泄压增透机理。研究表明,采取复合水力化卸压措施后,抽采浓度、日抽采纯量及纯瓦斯抽采流量得到有效提高,同时,在采取复合水力化卸压增透措施后,在巷道掘进过程中,效检指标钻屑瓦斯解析指标K,和钻屑量S的超标率明显降低,提高了巷道的掘进速度,有效缓解了工作面接替紧张的局面。

关键词：水力化措施泄压增透抽采浓度抽采纯量钻屑瓦斯解析指标钻屑量

液态CO_2相变致裂增透技术在高瓦斯低透煤层的应用

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煤炭科学技术 2016年第3期44卷 75-79页

作者：赵龙王兆丰孙矩正涂冬平河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454003 中国平煤神马集团能源化工研究院河南平顶山467000 平顶山天安煤业股份有限公司十三矿河南平顶山467000

针对平煤十三矿煤层的高瓦斯低透气性现状,为了提高矿井的瓦斯抽采量,采用了液态CO_2相变致裂技术进行强化抽采,试验研究了液态CO_2相变致裂技术在高瓦斯低透气性煤层中的增透机理和消突增透效果。通过对己15.17-11111运输巷底抽巷采取... 详细信息

针对平煤十三矿煤层的高瓦斯低透气性现状,为了提高矿井的瓦斯抽采量,采用了液态CO_2相变致裂技术进行强化抽采,试验研究了液态CO_2相变致裂技术在高瓦斯低透气性煤层中的增透机理和消突增透效果。通过对己15.17-11111运输巷底抽巷采取液态CO_2相变致裂技术,利用专门的液态CO_2相变致裂装置,在穿层钻孔中致裂爆破,可以使周围煤体产生裂隙,煤层透气性系数增大,试验结果表明:单孔瓦斯平均抽采体积分数是试验前的1.42倍,单孔瓦斯日平均抽采纯量是试验前的2.17倍,抽采衰减周期至少延长2倍以上,可有效提高煤层瓦斯预抽效果。

关键词：低透气性煤层液态CO2 相变致裂穿层钻孔抽采纯量

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低渗煤层增透技术示范引领水力造穴效果研究

煤炭与化工 2020年第10期43卷 96-101,104页

作者：唐文杰申建祥张纪虎山西潞安矿业(集团)有限责任公司瓦斯研究院山西长治046000

为了考察钻冲一体化水力造穴增透技术对井下瓦斯抽采的提升效果,在五阳煤矿8006回风顺槽进行了钻冲一体化水力造穴增透技术试验,监测了试验钻孔的瓦斯抽采参数,分析了水力造穴钻孔的瓦斯抽采规律和有效影响半径变化规律。结果表明,在水... 详细信息

为了考察钻冲一体化水力造穴增透技术对井下瓦斯抽采的提升效果,在五阳煤矿8006回风顺槽进行了钻冲一体化水力造穴增透技术试验,监测了试验钻孔的瓦斯抽采参数,分析了水力造穴钻孔的瓦斯抽采规律和有效影响半径变化规律。结果表明,在水力造穴施工后的30 d观测期内,水力造穴钻孔的单孔抽采浓度平均值较普通抽采钻孔提高了0.21~4.72倍,单孔抽采纯量平均值较普通抽采钻孔提高了1.70~7.42倍,有效影响半径较普通抽采钻孔提高了0.87~11.54倍,水力冲孔造穴工艺提升了钻孔抽采效率;受时效性影响,普通抽采钻孔的有效性影响半径在抽采180 d后即不再增大,而水力造穴钻孔的有效影响半径在抽采300 d后仍随时间延长不断增长,延长了钻孔稳定抽采时间。

关键词：水力冲孔有效影响半径瓦斯抽采抽采纯量