高瓦斯孤島工作面預抽鉆孔封孔工藝優(yōu)化研究
發(fā)布時間：2021-07-08 21:31
針對王坡煤礦高瓦斯孤島工作面預抽鉆孔封孔質量差、抽采效果不理想的問題,基于圍巖裂隙演化鉆孔封堵原理,采用數值模擬和現場指標測試相結合的方法對巷道圍巖應力場分布進行分析,進而確定了3210孤島工作面抽采鉆孔的合理封孔段深度為距煤壁15 m,并考慮距煤壁3 m范圍內煤體破碎嚴重的問題,將原"兩堵一注"封孔工藝優(yōu)化為"三堵一注"封孔工藝。針對兩種封孔工藝開展了現場抽采鉆孔封孔試驗,在60 d的抽采監(jiān)測期內,優(yōu)化工藝試驗鉆孔的平均甲烷體積分數為47.19%,較原有封孔工藝的平均甲烷體積分數高15.90%�，F場試驗結果表明,數值模擬與鉆屑指標測定法綜合確定合理封孔深度是科學有效的,抽采鉆孔的封孔質量得到明顯改善,抽采效果顯著提高。
【文章來源】：工業(yè)安全與環(huán)保. 2020,46(03)
【文章頁數】：5 頁
【部分圖文】：
鉆孔裂隙帶分布及順層鉆孔封孔示意
在巷道煤幫施工鉆孔,開孔傾角為1°～2°,在孔口處采集鉆出的煤渣,并用彈簧秤對鉆孔每鉆進1 m排出的鉆屑量進行稱重,共計測定20 m,鉆屑量S隨鉆孔鉆進深度的空間變化特征如圖5所示。從圖中可以看出,4個試驗鉆孔每米鉆屑量變化趨勢基本相同,自距煤壁1 m開始先升后降,然后趨于穩(wěn)定,這也與數值模擬得到的煤體應力分布特征相符合。其中1#,4#鉆孔鉆屑量S峰值位于距煤壁12 m,隨后在12～14 m時逐漸下降,在14～20 m時逐漸穩(wěn)定;2#,3#鉆孔鉆屑量S峰值位于11 m,在11～14 m時逐漸下降,14～20 m時逐漸穩(wěn)定。通過鉆屑量S的變化趨勢確定距煤壁14 m處的煤體處于應力集中程度較高區(qū)域。
運用計算機FLAC3D軟件模擬孤島工作面的應力分布特征。考慮到工作面兩側的煤柱與采空區(qū),整個模型尺寸為619.5 m×100 m×120 m,3210孤島工作面尺寸為160 m×100 m×6 m,3208工作面采空區(qū)尺寸為180 m×100 m×6 m,3212工作面采空區(qū)的尺寸為180 m×100 m×6 m,3210工作面回風順槽的右側上方直接頂砂質泥巖中設置3210瓦斯專用巷。模型定義為Mohr-Coulomb本構模型,網格采用矩形網格,模型網格×節(jié)點數量為158 720×170 625。其中,模型X,Y方向上單元格尺寸均為5 m×5 m,Z方向上煤層的單元格尺寸為1 m,其余巖層的單元格尺寸為2 m,建立的模型如圖2所示。模型的煤巖層物理力學參數見表1。表1 模型采用的煤巖層物理力學參數(從上至下順序) 煤層或巖層 層厚/m 體積模量/GPa 剪切模量/GPa 摩擦角/(°) 內聚力/MPa 容重/(kg·m-3) 上粉砂巖 48 7.21 2.56 28 2.1 2 600 中砂巖 8.89 7.91 2.60 33 2.6 2 730 砂質泥巖 4.00 5.94 2.68 33 2.5 2 390 炭質泥巖 0.30 7.19 2.57 30 2.0 2 340 3#煤層 5.80 1.04 0.60 25 1.0 1 400 泥巖或細粉砂巖 2.10 7.34 2.46 30 2.1 2 350 中砂巖 3.20 7.91 2.60 33 2.6 2 730 下粉砂巖 22 7.62 2.49 31 3.8 2 800
【參考文獻】：
期刊論文
[1]土城礦順層抽采鉆孔合理封孔深度研究[J]. 蔣澤照. 礦業(yè)安全與環(huán)保. 2018(01)
[2]順層鉆孔“三堵一注”封孔工藝的研究及應用[J]. 馬強. 煤礦安全. 2017(07)
[3]順層瓦斯抽采鉆孔封孔提濃技術及應用[J]. 劉延保,熊偉. 煤礦安全. 2017(01)
[4]本煤層瓦斯抽采鉆孔合理封孔深度研究與應用[J]. 何要泉,王一民. 中州煤炭. 2016(05)
[5]全煤巷道順層瓦斯抽采鉆孔合理封孔深度研究[J]. 黃致鵬,魏國營. 煤礦開采. 2016(01)
[6]基于鉆屑法順層鉆孔合理封孔深度的研究[J]. 王志明,封海鵬,陳兵. 煤炭技術. 2015(05)
[7]李雅莊礦本煤層瓦斯預抽鉆孔布置參數研究[J]. 范彥陽,陳文崗,季衛(wèi)斌. 煤炭技術. 2014(12)
[8]順層鉆孔封孔深度確定及封孔工藝改進[J]. 楊繼東. 中州煤炭. 2014(08)
[9]深部軟巖巷道支護圍巖結構的變化規(guī)律研究[J]. 楊利平,張鳳杰. 煤炭技術. 2014(06)
[10]“兩堵一注”式順層鉆孔封孔技術研究與應用[J]. 桑朋,楊磊,韓巍,盧惠召,劉春. 中國煤炭. 2014(03)
碩士論文
[1]孤島工作面采場結構特征及其對巷道的影響[D]. 孫超.安徽理工大學 2013
本文編號：3272371
【文章來源】：工業(yè)安全與環(huán)保. 2020,46(03)
【文章頁數】：5 頁
【部分圖文】：
鉆孔裂隙帶分布及順層鉆孔封孔示意
在巷道煤幫施工鉆孔,開孔傾角為1°～2°,在孔口處采集鉆出的煤渣,并用彈簧秤對鉆孔每鉆進1 m排出的鉆屑量進行稱重,共計測定20 m,鉆屑量S隨鉆孔鉆進深度的空間變化特征如圖5所示。從圖中可以看出,4個試驗鉆孔每米鉆屑量變化趨勢基本相同,自距煤壁1 m開始先升后降,然后趨于穩(wěn)定,這也與數值模擬得到的煤體應力分布特征相符合。其中1#,4#鉆孔鉆屑量S峰值位于距煤壁12 m,隨后在12～14 m時逐漸下降,在14～20 m時逐漸穩(wěn)定;2#,3#鉆孔鉆屑量S峰值位于11 m,在11～14 m時逐漸下降,14～20 m時逐漸穩(wěn)定。通過鉆屑量S的變化趨勢確定距煤壁14 m處的煤體處于應力集中程度較高區(qū)域。
運用計算機FLAC3D軟件模擬孤島工作面的應力分布特征。考慮到工作面兩側的煤柱與采空區(qū),整個模型尺寸為619.5 m×100 m×120 m,3210孤島工作面尺寸為160 m×100 m×6 m,3208工作面采空區(qū)尺寸為180 m×100 m×6 m,3212工作面采空區(qū)的尺寸為180 m×100 m×6 m,3210工作面回風順槽的右側上方直接頂砂質泥巖中設置3210瓦斯專用巷。模型定義為Mohr-Coulomb本構模型,網格采用矩形網格,模型網格×節(jié)點數量為158 720×170 625。其中,模型X,Y方向上單元格尺寸均為5 m×5 m,Z方向上煤層的單元格尺寸為1 m,其余巖層的單元格尺寸為2 m,建立的模型如圖2所示。模型的煤巖層物理力學參數見表1。表1 模型采用的煤巖層物理力學參數(從上至下順序) 煤層或巖層 層厚/m 體積模量/GPa 剪切模量/GPa 摩擦角/(°) 內聚力/MPa 容重/(kg·m-3) 上粉砂巖 48 7.21 2.56 28 2.1 2 600 中砂巖 8.89 7.91 2.60 33 2.6 2 730 砂質泥巖 4.00 5.94 2.68 33 2.5 2 390 炭質泥巖 0.30 7.19 2.57 30 2.0 2 340 3#煤層 5.80 1.04 0.60 25 1.0 1 400 泥巖或細粉砂巖 2.10 7.34 2.46 30 2.1 2 350 中砂巖 3.20 7.91 2.60 33 2.6 2 730 下粉砂巖 22 7.62 2.49 31 3.8 2 800
【參考文獻】：
期刊論文
[1]土城礦順層抽采鉆孔合理封孔深度研究[J]. 蔣澤照. 礦業(yè)安全與環(huán)保. 2018(01)
[2]順層鉆孔“三堵一注”封孔工藝的研究及應用[J]. 馬強. 煤礦安全. 2017(07)
[3]順層瓦斯抽采鉆孔封孔提濃技術及應用[J]. 劉延保,熊偉. 煤礦安全. 2017(01)
[4]本煤層瓦斯抽采鉆孔合理封孔深度研究與應用[J]. 何要泉,王一民. 中州煤炭. 2016(05)
[5]全煤巷道順層瓦斯抽采鉆孔合理封孔深度研究[J]. 黃致鵬,魏國營. 煤礦開采. 2016(01)
[6]基于鉆屑法順層鉆孔合理封孔深度的研究[J]. 王志明,封海鵬,陳兵. 煤炭技術. 2015(05)
[7]李雅莊礦本煤層瓦斯預抽鉆孔布置參數研究[J]. 范彥陽,陳文崗,季衛(wèi)斌. 煤炭技術. 2014(12)
[8]順層鉆孔封孔深度確定及封孔工藝改進[J]. 楊繼東. 中州煤炭. 2014(08)
[9]深部軟巖巷道支護圍巖結構的變化規(guī)律研究[J]. 楊利平,張鳳杰. 煤炭技術. 2014(06)
[10]“兩堵一注”式順層鉆孔封孔技術研究與應用[J]. 桑朋,楊磊,韓巍,盧惠召,劉春. 中國煤炭. 2014(03)
碩士論文
[1]孤島工作面采場結構特征及其對巷道的影響[D]. 孫超.安徽理工大學 2013
本文編號：3272371
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/anquangongcheng/3272371.html
