近距離煤層群井上下聯合防突模式及其效果動態(tài)評價
發(fā)布時間：2021-08-28 09:20
針對近距離煤層群缺乏系統有效井上下聯合防突模式及動態(tài)評價方法的問題,以華晉焦煤沙曲一礦為工程背景,通過類似礦區(qū)突出信息統計分析得出其地應力-瓦斯?jié)撃艽�、突出源分散、煤體強度及滲透性低的特點,采用理論分析,從多次采動應力疊加及高能卸壓瓦斯運移兩方面,揭示了煤層群疊加開采突出力能轉移及啟動機制,進而啟發(fā)多煤層協同疏解突出潛能、"多煤層-區(qū)域-局部"逐級強化抽采的防突思路。采用系統分析及歸納演繹法優(yōu)選集成了多煤層全時段的井上、下聯合防突技術體系,即規(guī)劃區(qū)采用常規(guī)井、防突壓裂井與多分支水平井聯合抽采降突;準備區(qū)采用地面井+被保護層定向長鉆孔群或多分支水平井井孔對接抽采立體區(qū)域化抽采防突;生產區(qū)采用本煤層定向長鉆孔群條帶預抽+遞進式大孔徑鉆孔抽采消突,松軟低透煤層需增加可控沖擊波、低壓脈動水力致裂等疲勞損傷增透方法以強化消突效果,并通過現場試驗確立其關鍵技術參數。同時,建立了該模式應用過程階段遞進式動態(tài)評價函數,給出三階段中2級指標四參數隨時間變化表達式,并確定各指標臨界值�，F場工程實踐表明:①沙曲一礦井上下聯合消突模式在規(guī)劃時間內基本實現上部2號,3+4號煤層協同消突;②資源開采3階段的煤炭轉...
【文章來源】：煤炭學報. 2020,45(05)北大核心EICSCD
【文章頁數】：13 頁
【部分圖文】：
典型礦區(qū)突出強度與煤體強度及透氣性的關系
式中,Pwi為開采條件下第i煤層瓦斯壓力,MPa;c為突出煤層黏聚力,MPa;σxtj,σytj,σztj為第j煤層同時開采的三維采動應力沿突出方向的分解力,MPa。為量化分析鄰近煤層開采的應力和瓦斯內能變化對本煤層的影響,引入影響因子D來表征煤層群開采鄰近層卸壓或應力集中的影響程度(D<1,表示鄰近層開采對本煤層起到卸壓保護作用;D>1,則起到應力集中作用);用瓦斯涌出系數η來表征各煤層瓦斯內能釋放的影響(η=1,表示本煤層瓦斯涌出;η<1,表示鄰近層瓦斯涌出)。因此,式(1),(2)可以修正為
據上節(jié)分析,近距離煤層群開采易引起多層卸壓瓦斯涌入采掘工作面與下鄰近層采掘工作面前方煤體應力疊加而誘發(fā)突出。故其突出防控重點在于多煤層協同疏解地應力和高能瓦斯,并從降低煤巖彈性勢能、瓦斯內能以及增加煤體強度3方面入手(圖3),其中瓦斯抽采作為降低瓦斯內能最根本手段,一定程度上可提高煤體強度,卸壓增透作為地應力-瓦斯壓力雙重卸壓消能主要手段,并輔以煤體屬性改造以增加突出阻力。上述手段核心在于多煤層立體區(qū)域協同卸壓和聯抽,實現“多煤層—區(qū)域—局部”逐級遞進消突,但相應防突模式科學內容及時空轉化規(guī)律尚不明確,亟待研究。2 井上下聯合防突模式
【參考文獻】：
期刊論文
[1]山西重點煤礦采動區(qū)煤層氣地面抽采技術及應用[J]. 李國富,付軍輝,李超,李日富. 煤炭科學技術. 2019(12)
[2]基于井上下聯合抽采的三區(qū)聯動瓦斯綜合治理模式[J]. 姜小強,樊少武,程志恒,陳亮,李進鵬,侯水云,李慶源. 煤炭科學技術. 2018(06)
[3]近全巖保護層開采理論研究及工程實踐[J]. 劉銀志,張強,張建國,權凱,魏思祥. 采礦與安全工程學報. 2018(01)
[4]多分支水平對接井瓦斯產量預測與參數優(yōu)化[J]. 鄧存寶,凡永鵬,張勛,黎鳳岐. 中國安全科學學報. 2017(11)
[5]近距離煤層群疊加開采采動應力-裂隙動態(tài)演化特征實驗研究[J]. 程志恒,齊慶新,李宏艷,張浪,劉曉剛. 煤炭學報. 2016(02)
[6]我國深部煤與瓦斯共采戰(zhàn)略思考[J]. 袁亮. 煤炭學報. 2016(01)
[7]近距離突出煤層群上保護層瓦斯綜合治理技術[J]. 馬國強,陳如忠,崔剛,劉寧寧,李磊. 煤炭科學技術. 2015(03)
[8]晉城礦區(qū)典型區(qū)煤層氣地面抽采效果分析[J]. 李國富,李貴紅,劉剛. 煤炭學報. 2014(09)
[9]晉城礦區(qū)煤與煤層氣共采研究進展及急需研究的基本問題[J]. 賀天才,王保玉,田永東. 煤炭學報. 2014(09)
[10]突出煤層穿層鉆孔群增透增流作用機制[J]. 周紅星,程遠平,劉洪永,郭品坤,王立國. 采礦與安全工程學報. 2011(04)
博士論文
[1]近距離煤層群突出發(fā)生機制及聯合防突方法研究[D]. 程建圣.安徽理工大學 2018
[2]近距離煤層群煤與瓦斯突出機理及預警研究[D]. 李紹泉.中國礦業(yè)大學（北京） 2013
[3]突出危險煤層群卸壓瓦斯抽采技術優(yōu)化及防突可靠性研究[D]. 劉彥偉.中國礦業(yè)大學 2013
[4]近距離煤層群采動裂隙場與瓦斯流動場耦合規(guī)律及防治技術研究[D]. 翟成.中國礦業(yè)大學 2008
碩士論文
[1]地面鉆孔抽采被保護層卸壓瓦斯技術研究[D]. 張樹川.安徽理工大學 2008
本文編號：3368248
【文章來源】：煤炭學報. 2020,45(05)北大核心EICSCD
【文章頁數】：13 頁
【部分圖文】：
典型礦區(qū)突出強度與煤體強度及透氣性的關系
式中,Pwi為開采條件下第i煤層瓦斯壓力,MPa;c為突出煤層黏聚力,MPa;σxtj,σytj,σztj為第j煤層同時開采的三維采動應力沿突出方向的分解力,MPa。為量化分析鄰近煤層開采的應力和瓦斯內能變化對本煤層的影響,引入影響因子D來表征煤層群開采鄰近層卸壓或應力集中的影響程度(D<1,表示鄰近層開采對本煤層起到卸壓保護作用;D>1,則起到應力集中作用);用瓦斯涌出系數η來表征各煤層瓦斯內能釋放的影響(η=1,表示本煤層瓦斯涌出;η<1,表示鄰近層瓦斯涌出)。因此,式(1),(2)可以修正為
據上節(jié)分析,近距離煤層群開采易引起多層卸壓瓦斯涌入采掘工作面與下鄰近層采掘工作面前方煤體應力疊加而誘發(fā)突出。故其突出防控重點在于多煤層協同疏解地應力和高能瓦斯,并從降低煤巖彈性勢能、瓦斯內能以及增加煤體強度3方面入手(圖3),其中瓦斯抽采作為降低瓦斯內能最根本手段,一定程度上可提高煤體強度,卸壓增透作為地應力-瓦斯壓力雙重卸壓消能主要手段,并輔以煤體屬性改造以增加突出阻力。上述手段核心在于多煤層立體區(qū)域協同卸壓和聯抽,實現“多煤層—區(qū)域—局部”逐級遞進消突,但相應防突模式科學內容及時空轉化規(guī)律尚不明確,亟待研究。2 井上下聯合防突模式
【參考文獻】：
期刊論文
[1]山西重點煤礦采動區(qū)煤層氣地面抽采技術及應用[J]. 李國富,付軍輝,李超,李日富. 煤炭科學技術. 2019(12)
[2]基于井上下聯合抽采的三區(qū)聯動瓦斯綜合治理模式[J]. 姜小強,樊少武,程志恒,陳亮,李進鵬,侯水云,李慶源. 煤炭科學技術. 2018(06)
[3]近全巖保護層開采理論研究及工程實踐[J]. 劉銀志,張強,張建國,權凱,魏思祥. 采礦與安全工程學報. 2018(01)
[4]多分支水平對接井瓦斯產量預測與參數優(yōu)化[J]. 鄧存寶,凡永鵬,張勛,黎鳳岐. 中國安全科學學報. 2017(11)
[5]近距離煤層群疊加開采采動應力-裂隙動態(tài)演化特征實驗研究[J]. 程志恒,齊慶新,李宏艷,張浪,劉曉剛. 煤炭學報. 2016(02)
[6]我國深部煤與瓦斯共采戰(zhàn)略思考[J]. 袁亮. 煤炭學報. 2016(01)
[7]近距離突出煤層群上保護層瓦斯綜合治理技術[J]. 馬國強,陳如忠,崔剛,劉寧寧,李磊. 煤炭科學技術. 2015(03)
[8]晉城礦區(qū)典型區(qū)煤層氣地面抽采效果分析[J]. 李國富,李貴紅,劉剛. 煤炭學報. 2014(09)
[9]晉城礦區(qū)煤與煤層氣共采研究進展及急需研究的基本問題[J]. 賀天才,王保玉,田永東. 煤炭學報. 2014(09)
[10]突出煤層穿層鉆孔群增透增流作用機制[J]. 周紅星,程遠平,劉洪永,郭品坤,王立國. 采礦與安全工程學報. 2011(04)
博士論文
[1]近距離煤層群突出發(fā)生機制及聯合防突方法研究[D]. 程建圣.安徽理工大學 2018
[2]近距離煤層群煤與瓦斯突出機理及預警研究[D]. 李紹泉.中國礦業(yè)大學（北京） 2013
[3]突出危險煤層群卸壓瓦斯抽采技術優(yōu)化及防突可靠性研究[D]. 劉彥偉.中國礦業(yè)大學 2013
[4]近距離煤層群采動裂隙場與瓦斯流動場耦合規(guī)律及防治技術研究[D]. 翟成.中國礦業(yè)大學 2008
碩士論文
[1]地面鉆孔抽采被保護層卸壓瓦斯技術研究[D]. 張樹川.安徽理工大學 2008
本文編號：3368248
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