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本文针对晋煤集团寺河矿西区煤岩体的特征和地质赋存条件等,利用地面已停止抽采的预抽井作为压裂通道,用地面压裂设备对井下定向钻孔煤层段实施水力压裂,增大煤层透气性并进行强化抽采,为矿井瓦斯治理技术的发展作了新的尝试.
地面井压裂井下抽采钻孔技术探索
【摘 要】
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本文针对晋煤集团寺河矿西区煤岩体的特征和地质赋存条件等,利用地面已停止抽采的预抽井作为压裂通道,用地面压裂设备对井下定向钻孔煤层段实施水力压裂,增大煤层透气性并进行强化抽采,为矿井瓦斯治理技术的发展作了新的尝试.
【机 构】
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山西晋煤集团通风处,山西晋城,048006
【出 处】
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2017年中国煤炭学会第五届瓦斯地质委员会第四次全国瓦斯地质学术年会
【发表日期】
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2017年7期
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根据多孔介质渗流理论,对山西斜沟矿的后期开采中可能存在的瓦斯问题进行了CFD数值模拟,通过模拟结果分析,在该矿的后续开采时期,在瓦斯含量为5.2m3/t区域,开采过程中会存在工作面瓦斯超限的问题,根据矿井条件,提出利用高位瓦斯尾巷的治理方法,通过计算确定了尾巷的位置,并对实施高位瓦斯尾巷的治理方法进行了模拟.结果证明,利用高位瓦斯尾巷的方法可以解决瓦斯超限问题,保证生产的顺利进行.
掘进工作面前方存在断层、溶洞、陷落柱、富含水煤(岩)层等地质构造,常常导致透水、冒顶等灾害性事故.采用YTR(D)瑞利波探测仪对7个掘进工作面进行超前探测,并对现场采集的数据进行处理和分析.结果显示,7个探测点共发现6处异常区中,有4处探测异常区与实际揭露的结果基本一致,2处探测异常区工程实际未揭露,1处探测无异常区,工程实际揭露无异常,探测准确.统计分析,探测准确率达到70％以上.
大宁煤矿3号煤层瓦斯含量高,瓦斯抽采以本煤层定向长钻孔抽采为主,尽管经过1年以上的抽采,综采工作面回采过程中仍时有回风流瓦斯浓度超限的情况发生.为了有效解决综采工作面回风瓦斯浓度长时间较高且时常超限问题,采取开采前施工密集顸板定向钻孔抽采瓦斯的措施,取得良好效果,回采期间工作面回风流瓦斯浓度显著降低.
运用上保护煤层开采测定被保护煤层膨胀变形的方法,考察了开采下峪口矿4216保护工作面,对被保护的3＃煤层21326工作面的保护效果,确定了沿倾斜方向卸压角和沿走向方向卸压角,并确定了3＃煤层21326工作面保护范围.
本文针对寺河矿高瓦斯大采高工作面初采段本煤层瓦斯赋存情况、初采不同阶段采空区顶煤及顶板的不同垮落情况、瓦斯富集和通风的特点,创造性地采用初采段本煤层瓦斯强化抽采、低位钻孔抽采切眼顶煤上部瓦斯、中位钻孔抽采垮落带高部瓦斯、底板拦截钻孔抽采下邻近层卸压瓦斯、切眼放顶和缩小横川间距等多种方法,对工作面初采瓦斯进行综合治理.
赵家寨煤矿二1煤层属于"三软"煤层,透气性极差,为优化"三软"煤层瓦斯抽采设计,提高抽采效果,实现较快消除煤层突出危险的目的,采取相对压力指标法开展了二1煤层穿层钻孔抽采半径测试工作,设计了水力冲孔合理孔间距.针对"三软"煤层瓦斯地质特性,开展水力冲孔卸压效果考察,得到了水力冲孔增透卸压关键技术参数,取得了良好的抽采效果,对于指导矿井瓦斯综合治理工作有重要作用.
本文通过系统分析绿水洞煤矿3251单一中厚倾斜低透气性综采工作面采动应力集中区内采动应力演化规律,对采动应力集中影响范围内松软煤层顺层瓦斯抽采钻孔的瓦斯抽采参数变化情况进行统计分析,得出综采工作面前方应力集中区松软煤层瓦斯抽采规律,优化了单一中厚倾斜低透气性煤层采煤工作面应力集中范围内的瓦斯抽采管理措施,提出了提高工作面瓦斯抽采率和防止低透气性煤层工作面在回采过程中发生瓦斯超限事故的防范措施.
本文通过将矿井瓦斯涌出量预测结果与实际瓦斯涌出量进行对比,结合矿井开采规模、地质构造和煤层赋存条件,分析了矿井瓦斯涌出量增加的主要原因.二采区瓦斯涌出量高,成为低瓦斯矿井中的高瓦斯采区.根据瓦斯涌出规律和增加的幅度,制定和采取了行之有效的瓦斯防治技术措施.
为了确定液态CO2相变致裂预抽煤层瓦斯钻孔合理的布孔参数,需要对液态CO2相变致裂的有效影响半径进行研究.在平煤股份十三矿进行实验,在同一巷道内,布置三个考察钻孔组,观测各组瓦斯流量变化测定有效影响半径.结果表明,液态CO2相变致裂的有效影响半径与抽采时间有关,经计算,预裂后抽采瓦斯60d的有效影响半径为3.33m,抽采瓦斯90d的有效影响半径为3.98m,抽采瓦斯120d的有效影响半径为4.34