低透氣性煤層穿層鉆孔區(qū)域預(yù)抽瓦斯消突技術(shù)研究.pdf

1、煤炭作為我國的主導(dǎo)能源,有力地保障了國民經(jīng)濟快速可持續(xù)發(fā)展,同時煤炭開采所導(dǎo)致的災(zāi)害卻制約煤炭的生產(chǎn)乃至社會經(jīng)濟的發(fā)展,其中尤以煤與瓦斯突出事故危害最大。我國煤層由于低透氣性,煤與瓦斯突出危險性高,主要研究集中在卸壓抽采消突技術(shù),其中開采保護層的區(qū)域性消突措施取得了一些突破性進展,而對于未受采動卸壓消突的高突煤層,穿層鉆孔區(qū)域預(yù)抽瓦斯消突技術(shù)有待進一步研究。
　　本文作為十一五國家科技支撐計劃項目“礦井深部開采安全保障技術(shù)及裝備開

2、發(fā)”的一個子課題,通過理論分析和現(xiàn)場實踐相結(jié)合的方法,主要研究以下三個方面:
　　(1)穿層鉆孔區(qū)域預(yù)抽瓦斯消突機理及影響因素
　　依據(jù)煤體滲透率與有效應(yīng)力之間的關(guān)系,提出對預(yù)抽瓦斯時煤體滲透性變化的認識,理論分析了預(yù)抽瓦斯對突出煤層有關(guān)參數(shù)的影響,并由煤與瓦斯突出機理的闡述,引出鉆孔預(yù)抽瓦斯消突機理。
　　(2)穿層鉆孔區(qū)域預(yù)抽瓦斯數(shù)值模擬與優(yōu)化布置
　　建立穿層鉆孔周圍煤體瓦斯流動的數(shù)學模型和計算方法,模擬分

3、析了鉆孔周圍煤體的瓦斯壓力分布、鉆孔瓦斯抽采量、抽采率和有效抽采時間,確定了不同透氣性條件下的有效抽采半徑。依據(jù)預(yù)抽瓦斯時煤體滲透性變化,理論聯(lián)系實際,揭示了抽采負壓對抽采效果的全過程影響。在現(xiàn)場試驗的基礎(chǔ)上分析了目前最為常用的瓦斯壓力變化法測定有效抽采半徑的不足,提出瓦斯抽采流量法測定有效抽采半徑,并由此制定穿層鉆孔優(yōu)化布置方法。
　　(3)穿層鉆孔區(qū)域預(yù)抽瓦斯消突技術(shù)實踐
　　對穿層鉆孔區(qū)域預(yù)抽瓦斯消突技術(shù)的三個實例進行

4、了分析:實例一,新莊孜煤礦62110工作面底板巷穿層鉆孔區(qū)域預(yù)抽瓦斯掩護切眼和下順槽掘進試驗,著重分析不同位置鉆孔預(yù)抽瓦斯效果以及鉆孔預(yù)抽瓦斯煤體透氣性變化。消突效果檢驗后進行煤巷掘進,掘進期間通過對突出危險性指標和瓦斯涌出參數(shù)的分析,驗證穿層鉆孔區(qū)域預(yù)抽瓦斯消突技術(shù)的有效性;實例二,對比穿層鉆孔區(qū)域預(yù)抽與邊抽邊掘的消突效果,體現(xiàn)區(qū)域性消突措施的優(yōu)越性,深化“區(qū)域性措施先行,局部措施補充”的突出煤層瓦斯防治理念;實例三,針對低透氣性煤層