近距离煤层群井上下联合防突模式及其效果动态评价
发布时间：2021-08-28 09:20
针对近距离煤层群缺乏系统有效井上下联合防突模式及动态评价方法的问题,以华晋焦煤沙曲一矿为工程背景,通过类似矿区突出信息统计分析得出其地应力-瓦斯潜能大、突出源分散、煤体强度及渗透性低的特点,采用理论分析,从多次采动应力叠加及高能卸压瓦斯运移两方面,揭示了煤层群叠加开采突出力能转移及启动机制,进而启发多煤层协同疏解突出潜能、"多煤层-区域-局部"逐级强化抽采的防突思路。采用系统分析及归纳演绎法优选集成了多煤层全时段的井上、下联合防突技术体系,即规划区采用常规井、防突压裂井与多分支水平井联合抽采降突;准备区采用地面井+被保护层定向长钻孔群或多分支水平井井孔对接抽采立体区域化抽采防突;生产区采用本煤层定向长钻孔群条带预抽+递进式大孔径钻孔抽采消突,松软低透煤层需增加可控冲击波、低压脉动水力致裂等疲劳损伤增透方法以强化消突效果,并通过现场试验确立其关键技术参数。同时,建立了该模式应用过程阶段递进式动态评价函数,给出三阶段中2级指标四参数随时间变化表达式,并确定各指标临界值。现场工程实践表明:①沙曲一矿井上下联合消突模式在规划时间内基本实现上部2号,3+4号煤层协同消突;②资源开采3阶段的煤炭转...
【文章来源】：煤炭学报. 2020,45(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
典型矿区突出强度与煤体强度及透气性的关系
式中,Pwi为开采条件下第i煤层瓦斯压力,MPa;c为突出煤层黏聚力,MPa;σxtj,σytj,σztj为第j煤层同时开采的三维采动应力沿突出方向的分解力,MPa。为量化分析邻近煤层开采的应力和瓦斯内能变化对本煤层的影响,引入影响因子D来表征煤层群开采邻近层卸压或应力集中的影响程度(D<1,表示邻近层开采对本煤层起到卸压保护作用;D>1,则起到应力集中作用);用瓦斯涌出系数η来表征各煤层瓦斯内能释放的影响(η=1,表示本煤层瓦斯涌出;η<1,表示邻近层瓦斯涌出)。因此,式(1),(2)可以修正为
据上节分析,近距离煤层群开采易引起多层卸压瓦斯涌入采掘工作面与下邻近层采掘工作面前方煤体应力叠加而诱发突出。故其突出防控重点在于多煤层协同疏解地应力和高能瓦斯,并从降低煤岩弹性势能、瓦斯内能以及增加煤体强度3方面入手(图3),其中瓦斯抽采作为降低瓦斯内能最根本手段,一定程度上可提高煤体强度,卸压增透作为地应力-瓦斯压力双重卸压消能主要手段,并辅以煤体属性改造以增加突出阻力。上述手段核心在于多煤层立体区域协同卸压和联抽,实现“多煤层—区域—局部”逐级递进消突,但相应防突模式科学内容及时空转化规律尚不明确,亟待研究。2 井上下联合防突模式
【参考文献】：
期刊论文
[1]山西重点煤矿采动区煤层气地面抽采技术及应用[J]. 李国富,付军辉,李超,李日富. 煤炭科学技术. 2019(12)
[2]基于井上下联合抽采的三区联动瓦斯综合治理模式[J]. 姜小强,樊少武,程志恒,陈亮,李进鹏,侯水云,李庆源. 煤炭科学技术. 2018(06)
[3]近全岩保护层开采理论研究及工程实践[J]. 刘银志,张强,张建国,权凯,魏思祥. 采矿与安全工程学报. 2018(01)
[4]多分支水平对接井瓦斯产量预测与参数优化[J]. 邓存宝,凡永鹏,张勋,黎凤岐. 中国安全科学学报. 2017(11)
[5]近距离煤层群叠加开采采动应力-裂隙动态演化特征实验研究[J]. 程志恒,齐庆新,李宏艳,张浪,刘晓刚. 煤炭学报. 2016(02)
[6]我国深部煤与瓦斯共采战略思考[J]. 袁亮. 煤炭学报. 2016(01)
[7]近距离突出煤层群上保护层瓦斯综合治理技术[J]. 马国强,陈如忠,崔刚,刘宁宁,李磊. 煤炭科学技术. 2015(03)
[8]晋城矿区典型区煤层气地面抽采效果分析[J]. 李国富,李贵红,刘刚. 煤炭学报. 2014(09)
[9]晋城矿区煤与煤层气共采研究进展及急需研究的基本问题[J]. 贺天才,王保玉,田永东. 煤炭学报. 2014(09)
[10]突出煤层穿层钻孔群增透增流作用机制[J]. 周红星,程远平,刘洪永,郭品坤,王立国. 采矿与安全工程学报. 2011(04)
博士论文
[1]近距离煤层群突出发生机制及联合防突方法研究[D]. 程建圣.安徽理工大学 2018
[2]近距离煤层群煤与瓦斯突出机理及预警研究[D]. 李绍泉.中国矿业大学（北京） 2013
[3]突出危险煤层群卸压瓦斯抽采技术优化及防突可靠性研究[D]. 刘彦伟.中国矿业大学 2013
[4]近距离煤层群采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律及防治技术研究[D]. 翟成.中国矿业大学 2008
硕士论文
[1]地面钻孔抽采被保护层卸压瓦斯技术研究[D]. 张树川.安徽理工大学 2008
本文编号：3368248
【文章来源】：煤炭学报. 2020,45(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
典型矿区突出强度与煤体强度及透气性的关系
式中,Pwi为开采条件下第i煤层瓦斯压力,MPa;c为突出煤层黏聚力,MPa;σxtj,σytj,σztj为第j煤层同时开采的三维采动应力沿突出方向的分解力,MPa。为量化分析邻近煤层开采的应力和瓦斯内能变化对本煤层的影响,引入影响因子D来表征煤层群开采邻近层卸压或应力集中的影响程度(D<1,表示邻近层开采对本煤层起到卸压保护作用;D>1,则起到应力集中作用);用瓦斯涌出系数η来表征各煤层瓦斯内能释放的影响(η=1,表示本煤层瓦斯涌出;η<1,表示邻近层瓦斯涌出)。因此,式(1),(2)可以修正为
据上节分析,近距离煤层群开采易引起多层卸压瓦斯涌入采掘工作面与下邻近层采掘工作面前方煤体应力叠加而诱发突出。故其突出防控重点在于多煤层协同疏解地应力和高能瓦斯,并从降低煤岩弹性势能、瓦斯内能以及增加煤体强度3方面入手(图3),其中瓦斯抽采作为降低瓦斯内能最根本手段,一定程度上可提高煤体强度,卸压增透作为地应力-瓦斯压力双重卸压消能主要手段,并辅以煤体属性改造以增加突出阻力。上述手段核心在于多煤层立体区域协同卸压和联抽,实现“多煤层—区域—局部”逐级递进消突,但相应防突模式科学内容及时空转化规律尚不明确,亟待研究。2 井上下联合防突模式
【参考文献】：
期刊论文
[1]山西重点煤矿采动区煤层气地面抽采技术及应用[J]. 李国富,付军辉,李超,李日富. 煤炭科学技术. 2019(12)
[2]基于井上下联合抽采的三区联动瓦斯综合治理模式[J]. 姜小强,樊少武,程志恒,陈亮,李进鹏,侯水云,李庆源. 煤炭科学技术. 2018(06)
[3]近全岩保护层开采理论研究及工程实践[J]. 刘银志,张强,张建国,权凯,魏思祥. 采矿与安全工程学报. 2018(01)
[4]多分支水平对接井瓦斯产量预测与参数优化[J]. 邓存宝,凡永鹏,张勋,黎凤岐. 中国安全科学学报. 2017(11)
[5]近距离煤层群叠加开采采动应力-裂隙动态演化特征实验研究[J]. 程志恒,齐庆新,李宏艳,张浪,刘晓刚. 煤炭学报. 2016(02)
[6]我国深部煤与瓦斯共采战略思考[J]. 袁亮. 煤炭学报. 2016(01)
[7]近距离突出煤层群上保护层瓦斯综合治理技术[J]. 马国强,陈如忠,崔刚,刘宁宁,李磊. 煤炭科学技术. 2015(03)
[8]晋城矿区典型区煤层气地面抽采效果分析[J]. 李国富,李贵红,刘刚. 煤炭学报. 2014(09)
[9]晋城矿区煤与煤层气共采研究进展及急需研究的基本问题[J]. 贺天才,王保玉,田永东. 煤炭学报. 2014(09)
[10]突出煤层穿层钻孔群增透增流作用机制[J]. 周红星,程远平,刘洪永,郭品坤,王立国. 采矿与安全工程学报. 2011(04)
博士论文
[1]近距离煤层群突出发生机制及联合防突方法研究[D]. 程建圣.安徽理工大学 2018
[2]近距离煤层群煤与瓦斯突出机理及预警研究[D]. 李绍泉.中国矿业大学（北京） 2013
[3]突出危险煤层群卸压瓦斯抽采技术优化及防突可靠性研究[D]. 刘彦伟.中国矿业大学 2013
[4]近距离煤层群采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律及防治技术研究[D]. 翟成.中国矿业大学 2008
硕士论文
[1]地面钻孔抽采被保护层卸压瓦斯技术研究[D]. 张树川.安徽理工大学 2008
本文编号：3368248
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3368248.html
