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高瓦斯厚煤层综采工作面推进速度影响下的瓦斯运–储区交叉融合机理

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煤炭学报 2023年第9期48卷 3405-3419页

作者：赵鹏翔张文进李树刚卓日升林海飞索亮西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054 煤炭行业西部矿井瓦斯智能抽采工程研究中心陕西西安710054 四川交通职业技术学院四川成都611130 四川省长大公路隧道(群)运营安全工程实验室四川成都610095

裂隙结构具有复杂性和不规则性,对上覆岩层卸压瓦斯的运移和储集具有决定性影响。为了确定高瓦斯厚煤层综采工作面推进过程中瓦斯运移区和储集区交叉融合的动态变化对瓦斯赋存的影响以及在不同推进速度下上覆岩层中的瓦斯运储规律,采用... 详细信息

裂隙结构具有复杂性和不规则性,对上覆岩层卸压瓦斯的运移和储集具有决定性影响。为了确定高瓦斯厚煤层综采工作面推进过程中瓦斯运移区和储集区交叉融合的动态变化对瓦斯赋存的影响以及在不同推进速度下上覆岩层中的瓦斯运储规律,采用二维物理相似模拟实验分析覆岩裂隙分布特征和瓦斯运–储区的几何变化规律,探究不同推进速度下运–储区随周期来压交叉融合的变化特征,并以工作面推进速度为关键参数,建立瓦斯运–储区的推速效应量化表征模型,揭示推进速度影响下瓦斯运–储区的对称周期性构建机制。结果表明,瓦斯的运–储区内外边界和运–储交界分别位于裂隙开合度和贯通度的突变区域,随着推进速度的增大,运–储区边界从采空区中部向两侧缩减;随着工作面推进,瓦斯储集区逐渐过渡成为运移区,两区域范围相互交叉融合,整个过程中运–储区在循环“构建—破坏—构建”,最终形成完整的对称椭圆抛物带状的覆岩裂隙场;裂隙熵的变化随工作面的推进先增大后减小,裂隙率的变化随工作面的推进分别经历了2次增大和减小,表明瓦斯运移区和储集区随工作面推进呈“初次形成—交叉融合—区域分离扩大”的动态变化;此外,在采动裂隙椭抛带理论的基础上,构建瓦斯运–储区推速效应量化表征模型,建立瓦斯运–储区边界及状态判定流程,揭示推进速度影响下的瓦斯运–储区交叉融合演化机理和对称形态的周期性构建机制,为研究采空区卸压瓦斯分布和实现瓦斯富集区定向精准抽采提供指导。

关键词：高瓦斯厚煤层推进速度覆岩裂隙瓦斯运–储区交叉融合

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高瓦斯厚煤层本煤层预抽钻孔布置优化研究

煤炭工程 2023年第7期55卷 78-83页

作者：于丽雅张宗良山西能源学院安全工程系山西晋中030600 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221000

针对潞安集团司马煤业高瓦斯厚煤层瓦斯抽采技术难题,探讨了不同钻孔布置模式下的瓦斯抽采效果,分析了钻孔参数对孔周裂隙扩展的影响规律,提出了适用司马煤业厚煤层的合理钻孔布置模式、钻孔布置间距、钻孔有效半径及瓦斯抽采的有效时... 详细信息

针对潞安集团司马煤业高瓦斯厚煤层瓦斯抽采技术难题,探讨了不同钻孔布置模式下的瓦斯抽采效果,分析了钻孔参数对孔周裂隙扩展的影响规律,提出了适用司马煤业厚煤层的合理钻孔布置模式、钻孔布置间距、钻孔有效半径及瓦斯抽采的有效时间等关键技术参数。在此基础上,结合3号煤层瓦斯赋存地质条件,进行了厚煤层瓦斯抽采钻孔布置设计,现场试验结果表明:将1207工作面回采巷道划分为三个瓦斯抽采段,执行“五花孔”与“三花孔”相结合的钻孔布置模式,钻孔数减少约30%,工作面首段抽采时间缩短为110 d,瓦斯抽采效率提高70%,极大缓解了采掘工作面抽采衔接过程中的时间紧张问题。

关键词：高瓦斯厚煤层钻孔布置模式五花孔钻孔间距瓦斯抽采

高瓦斯厚煤层覆岩裂隙演化与瓦斯运移规律及应用研究

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高瓦斯厚煤层覆岩裂隙演化与瓦斯运移规律及应用研究

作者：李伟西安科技大学

学位级别：硕士

采动覆岩裂隙演化与瓦斯运移规律是研究“煤与瓦斯技术”技术的核心,对我国高瓦斯矿井的瓦斯治理有重要意义。论文以高瓦斯厚煤层(五阳矿开采的3#煤层)为研究对象,通过物理相似模拟实验分析了采动覆岩裂隙演化规律,采用流体分析软件FLU... 详细信息

采动覆岩裂隙演化与瓦斯运移规律是研究“煤与瓦斯技术”技术的核心,对我国高瓦斯矿井的瓦斯治理有重要意义。论文以高瓦斯厚煤层(五阳矿开采的3#煤层)为研究对象,通过物理相似模拟实验分析了采动覆岩裂隙演化规律,采用流体分析软件FLUENT模拟了采动裂隙带的瓦斯运移规律,以期为五阳矿综放工作面的瓦斯抽采实践提供一定的理论依据。论文在分析厚煤层综放开采覆岩变形特征的基础上,采用相似模拟实验的方法,研究了厚煤层综放开采过程中覆岩破坏变形及裂隙演化规律,得到了“三带”的发育高度和覆岩裂隙的演化规律,研究结果表明上覆岩层随着工作面回采发生周期性移动和破断,采空区中部垮落的矸石被压实后,在采空区四周的裂隙相互贯通形成“O”形裂隙发育圈。通过FLUENT软件模拟了瓦斯在采动裂隙带运移规律,得到了瓦斯在采场的三维分布特征和尾巷对采空区瓦斯分布规律的影响,结果表明在回风侧的上部采空区是瓦斯的富集区,是布置瓦斯抽采钻孔或巷道的最佳位置。论文选择五阳矿7602综放工作面进行了现场试验,得到了工作面瓦斯浓度分布规律及产煤量与瓦斯涌出量之间的关系,确定了割煤机的合理割煤速度,提出了尾巷+顶板裂隙带钻孔的瓦斯抽采方法,并确定出瓦斯抽采钻孔布置的合理参数。7602工作面综合治理效果表明瓦斯抽采系统布置合理,杜绝了煤矿瓦斯事故,保障了综放工作面的安全生产,可以为类似条件下煤炭资源安全高效生产提供一定借鉴。

关键词：高瓦斯厚煤层裂隙演化瓦斯运移瓦斯抽采

高瓦斯厚煤层超长工作面综采轻放采煤工艺研究

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煤 2010年第9期19卷 12-15页

作者：于占林王金宝峰峰矿业集团公司大淑村矿河北邯郸056201

以峰峰集团大淑村矿172206工作面为研究背景,采用理论分析、现场实测和现场实施的研究方法,研究和实施了高瓦斯厚煤层超长条件下综采轻放工作面安全高效开采综合配套技术。

关键词：高瓦斯厚煤层超长工作面综采轻放综合配套技术

高瓦斯厚煤层覆岩裂隙瓦斯分布规律及抽放研究

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能源与环保 2019年第5期41卷 14-17页

作者：王明中河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003

为了研究某煤矿厚煤层综放面开采覆岩裂隙演化和瓦斯运移规律,用理论分析和现场工程实践相结合的方法,在某矿进行了煤与瓦斯共采试验。研究得出,经过几次周期来压后,采空区的中部裂隙被压实,形成了通裂隙发育的"O"形圈;经过瓦斯抽采效... 详细信息

为了研究某煤矿厚煤层综放面开采覆岩裂隙演化和瓦斯运移规律,用理论分析和现场工程实践相结合的方法,在某矿进行了煤与瓦斯共采试验。研究得出,经过几次周期来压后,采空区的中部裂隙被压实,形成了通裂隙发育的"O"形圈;经过瓦斯抽采效果分析得出,在距离顶板大约40 m位置处、水平距回风巷33～43 m位置处,是布置抽采钻孔最合适的区域;采用顶板裂隙带钻孔+瓦斯尾巷抽采技术,可有效解决工作面回风巷上隅角瓦斯超限的问题。研究为实现煤与瓦斯共采提供了一定的技术支持。

关键词：高瓦斯厚煤层覆岩裂隙瓦斯分布规律 “O”形圈顶板裂隙带钻孔瓦斯尾巷

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高瓦斯厚煤层穿层钻孔有效抽采半径考察研究

能源技术与管理 2023年第1期48卷 27-28,89页

作者：赵彬山西沁东能源有限公司东大矿山西晋城048000

针对沁东能源有限公司东大矿井3号煤层赋存条件及巷道布置情况,采用相对瓦斯压力及残余瓦斯含量指标法,考察了煤层穿层钻孔在抽采负压为13 kPa、钻孔直径为94 mm、抽采时间为180 d条件下的有效抽采半径。测定结果为东大矿矿井的瓦斯治... 详细信息

针对沁东能源有限公司东大矿井3号煤层赋存条件及巷道布置情况,采用相对瓦斯压力及残余瓦斯含量指标法,考察了煤层穿层钻孔在抽采负压为13 kPa、钻孔直径为94 mm、抽采时间为180 d条件下的有效抽采半径。测定结果为东大矿矿井的瓦斯治理工作提供了基础依据。

关键词：高瓦斯厚煤层穿层转孔有效抽采半径负压瓦斯压力抽采时间

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高瓦斯厚煤层综放工作面开采防火技术

能源技术与管理 2012年第4期37卷 99-101页

作者：王洪代龙煤矿业集团有限公司鹤岗分公司南山煤矿黑龙江鹤岗154103

以鹤岗南山矿综放工作面开采期间防灭火为例,介绍了高瓦斯厚煤层综放工作面开采初期,前方邻近层工作面正在开采,采空区出现发火隐患,采取了科学分析、查找火源位置、合理布置钻孔位置、大量充浆注砂、堵漏巷道、对照层间巷道关系、精确... 详细信息

以鹤岗南山矿综放工作面开采期间防灭火为例,介绍了高瓦斯厚煤层综放工作面开采初期,前方邻近层工作面正在开采,采空区出现发火隐患,采取了科学分析、查找火源位置、合理布置钻孔位置、大量充浆注砂、堵漏巷道、对照层间巷道关系、精确取样分析相关火区气体成分、找出发火规律及发火位置的方法,在灭火时间十分紧急的情况下,经过大量防灭火工作,有效治理了火区隐患,保证了综放工作面顺利开采,取得了很好的效果。

关键词：高瓦斯厚煤层采空区发火灌浆注氮治理效果

高瓦斯厚煤层底抽巷水力割缝有效影响半径测试研究

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煤炭科技 2019年第1期40卷 14-17页

作者：叶川史红邈朱传杰王志坚张超张咏斌刘超山西潞安集团余吾煤矿有限责任公司山西长治046100 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054

为评价水力割缝技术在余吾煤矿高瓦斯厚煤层的可行性,在该矿N2203底抽巷采用压降法测试分析了3号煤层的水力割缝有效影响半径。设计了测试方法和钻孔参数,计算确定了施工完水力割缝孔并封孔抽放后40 d为有效测试时间。现场测试结果分析... 详细信息

为评价水力割缝技术在余吾煤矿高瓦斯厚煤层的可行性,在该矿N2203底抽巷采用压降法测试分析了3号煤层的水力割缝有效影响半径。设计了测试方法和钻孔参数,计算确定了施工完水力割缝孔并封孔抽放后40 d为有效测试时间。现场测试结果分析发现,在孔径为94 mm,抽采负压为13 k Pa时,余吾煤矿3号煤层的瓦斯抽采影响半径在封孔抽放18 d后为2 m,25 d后为4 m,45 d的时候接近6 m。

关键词：高瓦斯厚煤层水力割缝卸压增透瓦斯压力有效影响半径

水力造穴在高瓦斯厚煤层迎头快速掘进的应用研究

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山西煤炭 2019年第2期39卷 72-76页

作者：李江龙山西潞安集团余吾煤业有限责任公司

为解决高瓦斯厚煤层迎头掘进的应力集中和瓦斯超限问题,在潞安集团余吾矿N1105回顺迎头进行了水力造穴试验。试验探索了水力造穴工艺,优化了水力造穴钻孔设计,同时与CO2致裂效果进行了对比分析。研究发现,对于高瓦斯厚煤层迎头,布置6个... 详细信息

为解决高瓦斯厚煤层迎头掘进的应力集中和瓦斯超限问题,在潞安集团余吾矿N1105回顺迎头进行了水力造穴试验。试验探索了水力造穴工艺,优化了水力造穴钻孔设计,同时与CO2致裂效果进行了对比分析。研究发现,对于高瓦斯厚煤层迎头,布置6个普通抽放钻孔和2个造穴钻孔,可以解决瓦斯超限和应力集中问题;水力造穴后,残余瓦斯含量平均为6.8m3/t,优于CO2致裂效果,后期回风瓦斯浓度降低显著(平均为0.31%),杜绝了瓦斯超限问题;通过对钻屑指标K1的跟踪测试,发现两次造穴的平均值K1分别为0.42和0.39,略优于CO2压裂效果(K1为0.45)。巷道掘进速度提升明显,两次试验的日进尺分别为5m和4.7m,达到了预期效果,也为具有类似条件的矿井提供了参考。

关键词：高瓦斯厚煤层水力造穴卸压增透瓦斯含量钻屑指标