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超高压水力割缝技术在中等硬度低透气性煤层的应用

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煤炭科学技术 2022年第12期50卷 43-49页

作者：唐永志李平朱贵旺陈建陈德忠丰安祥唐志华杨洋叶敏煤矿瓦斯治理国家工程研究中心安徽淮南232001 淮南矿业(集团)有限责任公司安徽淮南232001

为提高高瓦斯低透气性中硬煤层瓦斯预抽效率,探讨了水力冲孔、水力压裂、水力割缝增透技术适用条件和优缺点。基于超高压水力割缝技术原理,研制了一种穿层钻孔超高压水力割缝装置,主要由金刚石水力割缝钻头、水力割缝浅螺旋钻杆、超高... 详细信息

为提高高瓦斯低透气性中硬煤层瓦斯预抽效率,探讨了水力冲孔、水力压裂、水力割缝增透技术适用条件和优缺点。基于超高压水力割缝技术原理,研制了一种穿层钻孔超高压水力割缝装置,主要由金刚石水力割缝钻头、水力割缝浅螺旋钻杆、超高压旋转接头、超高压清水泵、高低压转换器、超高压橡胶管等组成,水压达到60~100 MPa,可实现钻进、切割一体化,使用简单方便。采用该装置在丁集煤矿1361(1)运输巷底板抽采巷11-2煤层穿层预抽钻孔中开展现场试验,煤层瓦斯压力1.43 MPa,瓦斯含量为8.05 m^(3)/t,透气性系数为0.013 m^(2)/(MPa^(2)·d),煤层坚固性系数为0.79;1361(1)运输巷底板抽采巷11号~15号钻场区域单元长度227 m,采用高压水力割缝增透措施,1361(1)运输巷底板抽采巷6号~10号钻场区域单元长度213 m,采用矿井低压水冲孔增透措施。结果表明:超高压水力割缝钻孔平均单刀割缝时间为10.7 min,单刀出煤量为0.31 t,等效割缝半径达1.38 m,煤孔段割缝密度为1刀/m,平均每孔割缝2.6个;超高压水力割缝钻孔平均瓦斯抽采浓度56.97%,是低压冲孔的2.37倍;单孔平均瓦斯抽采纯量0.012 m^(3)/min,是低压冲孔的2.99倍;瓦斯抽采达标时间约23 d,分别比普通钻孔和水力冲孔技术抽采达标时间缩短了74.4%和54.9%。相较于普通钻孔和水力冲孔技术,超高压水力割缝技术在低透气性中硬煤层中瓦斯增透抽采效果更为理想。

关键词：低透气性煤层中硬煤层超高压水力割缝水力冲孔抽采效果

深部开采圆形巷道围岩破损区与支护压力的确定

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岩土力学 2014年第1期35卷 226-231页

作者：李铀袁亮刘冠学金学玉薛俊华余国锋彭意张明中南大学土木工程学院长沙410075 平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司淮南安徽232001

应用经典塑性力学理论确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场存在一些问题,这影响深部圆形巷道的稳定性评价及支护设计的合理性。应用塑性力学求解新体系确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场准确解,进行了各向同性均质地层中圆形巷道破损区、地层... 详细信息

应用经典塑性力学理论确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场存在一些问题,这影响深部圆形巷道的稳定性评价及支护设计的合理性。应用塑性力学求解新体系确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场准确解,进行了各向同性均质地层中圆形巷道破损区、地层残余强度与支护压力关系方面的研究,取得了如下成果:(1)破损区随开采深度的增加而增大,它们基本呈线性关系。(2)建立了支护压力与巷道埋深、围岩强度、围岩破坏后残余强度、围岩泊松比和重度之间的关系。研究成果可为支护设计提供重要参考。

关键词：圆形巷道围岩弹塑性应力场破损区支护压力

多源数据挖掘下潘谢矿区深部灰岩水突水预警研究

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煤田地质与勘探 2022年第2期50卷 81-88页

作者：毕波陈永春谢毫安士凯徐燕飞煤矿瓦斯治理国家工程研究中心安徽淮南232001 平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司安徽淮南232001

深层灰岩水在长时间水岩耦合作用下各含水层的水化学成分有所不同,但随着地壳运动、采动影响等因素导致不同含水层产生水力联系。重大的突水事故都是深层高压灰岩水以浅层灰岩水为通道突入矿井发生的。依据对淮南煤田潘谢矿区9对矿井201... 详细信息

深层灰岩水在长时间水岩耦合作用下各含水层的水化学成分有所不同,但随着地壳运动、采动影响等因素导致不同含水层产生水力联系。重大的突水事故都是深层高压灰岩水以浅层灰岩水为通道突入矿井发生的。依据对淮南煤田潘谢矿区9对矿井2015—2018年182个地面水文观测孔的水位数据及潘二矿突水后各水文观测孔水位变化的时空规律,得出水文观测孔的水位变化数据比水位高程数据更灵敏,潘谢矿区深层灰岩水由下向上对浅层灰岩水进行补给,通过聚类分析算法识别出矿井与深层灰岩水存在补给关系的浅层灰岩含水层区域;另一方面基于改进的随机森林算法对收集的7000多条矿井水质化验资料进行分析,基于错分数据识别出与深层灰岩水水力联系紧密的各矿含水层信息。综合分析水位变化数据聚类分析结果,得出各矿井的突水风险区域。基于含水层分类显著因子、水化学空间分布特征,结合温度、流量、水位、水质等参数的高精度传感器,构建快速准确突水预警系统,对矿井出水点进行智能监测,为实施防治水措施提供快速、可靠的依据,可以极大地避免矿井发生突水事故和减少突水事故产生的损失。

关键词：地质复杂矿区多源数据各含水层水力联系灰岩水突水危险识别与预警淮南煤田

山西地区典型矿井瓦斯治理技术服务与工程实践

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矿业安全与环保 2012年第2期39卷 62-64,67页

作者：郭之宝平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司山西吕梁033300

分析了山西地区高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井瓦斯治理现状,阐述了驻点开展瓦斯治理技术服务后,被服务矿区在瓦斯治理理念、技术、管理等方面发生的一系列重大变化,总结了山西特定煤层群瓦斯地质条件下的瓦斯治理技术工程实践及取得的治理效... 详细信息

分析了山西地区高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井瓦斯治理现状,阐述了驻点开展瓦斯治理技术服务后,被服务矿区在瓦斯治理理念、技术、管理等方面发生的一系列重大变化,总结了山西特定煤层群瓦斯地质条件下的瓦斯治理技术工程实践及取得的治理效果,对类似条件下的矿区具有一定的借鉴意义。

关键词：典型矿井瓦斯治理技术服务工程实践

砌块式阶段留巷技术在高瓦斯工作面中的试验研究

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煤矿开采 2012年第3期17卷 55-57页

作者：郭之宝平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司安徽淮南232001

着重介绍了在地面预制混凝土砌块,井下沿采空区人工构筑墙体留巷的支护方案、效果考察,变工作面非正规通风方式为正规的两进一回Y型通风方式,很好地解决了上隅角、排瓦斯横贯和回风流瓦斯超限问题,实现高瓦斯综采工作面安全高效开采,实... 详细信息

着重介绍了在地面预制混凝土砌块,井下沿采空区人工构筑墙体留巷的支护方案、效果考察,变工作面非正规通风方式为正规的两进一回Y型通风方式,很好地解决了上隅角、排瓦斯横贯和回风流瓦斯超限问题,实现高瓦斯综采工作面安全高效开采,实现工作面瓦斯零超限。

关键词：人工砌块阶段留巷 Y型通风

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采动煤岩体弹脆塑性损伤本构模型及应用

岩石力学与工程学报 2010年第2期29卷 358-365页

作者：刘洪永程远平赵长春王海锋陈海栋中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心江苏徐州221008 阳泉煤业(集团)有限责任公司技术中心山西阳泉045000

为提高保护层开采的有效性、安全性和经济性,通过引入理想弹脆塑性模型和内切圆准则,采用FLAC3D技术,在德鲁克–普拉格塑性流动格式基础上建立采动煤岩体弹脆塑性损伤本构模型的数值格式。利用VC++2005开发环境将本构模型编写成可供FLA... 详细信息

为提高保护层开采的有效性、安全性和经济性,通过引入理想弹脆塑性模型和内切圆准则,采用FLAC3D技术,在德鲁克–普拉格塑性流动格式基础上建立采动煤岩体弹脆塑性损伤本构模型的数值格式。利用VC++2005开发环境将本构模型编写成可供FLAC3D软件调用的自定义模型,并通过试件单轴和三轴压缩数值试验的对比,验证模型用于研究采动煤岩体脆性应变软化特征的正确性和合理性。将所建立模型用于阳泉新景矿超远距离保护层开采的数值模拟得出:位于保护层上部125m的超远距离被保护煤层处于裂隙带上边缘,被保护层卸压瓦斯取得良好效果,能利用保护层开采及被保护层卸压瓦斯抽采消除被保护层的突出危险。计算结果与物理相似模拟结果基本吻合,表明所建立的采动煤岩体弹脆塑性损伤本构模型可用于保护层开采及被保护层卸压瓦斯抽采效果的预评价。模拟结果可为保护层开采及被保护层卸压瓦斯抽采设计提供合理建议。

关键词：采矿工程弹脆塑性采动损伤本构模型保护层开采

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保护层的分类及判定方法研究

采矿与安全工程学报 2010年第4期27卷 468-474页

作者：刘洪永程远平赵长春周红星张志鹏中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心江苏徐州221008 阳泉煤业(集团)有限责任公司技术中心山西阳泉045000

保护层开采及被保护层卸压瓦斯抽采技术是防治煤与瓦斯突出最有效、最经济的区域性措施之一.通过分析保护层开采的机理和保护效果的影响因素,在反映保护层厚度与层间垂距的相对层间距基础上,综合考虑煤层赋存条件、回采参数以及层间硬... 详细信息

保护层开采及被保护层卸压瓦斯抽采技术是防治煤与瓦斯突出最有效、最经济的区域性措施之一.通过分析保护层开采的机理和保护效果的影响因素,在反映保护层厚度与层间垂距的相对层间距基础上,综合考虑煤层赋存条件、回采参数以及层间硬岩的影响,构建了以当量相对层间距为指标的保护层分类判定法,将下保护层分为近距离、远距离和超远距离3类,上保护层分为近距离和远距离2类.通过以天府磨心坡矿急倾斜上保护层开采和阳泉新景矿近水平下保护层开采的应用,并与现场试验结果的对比表明,提出的保护层判定方法是正确和可行的,能准确地对保护层的类型做出判定.

关键词：保护层煤与瓦斯突出当量相对层间距卸压瓦斯抽采