穿层大直径钻孔预抽煤巷条带瓦斯机理与应用研究

煤炭科学技术
网络首发时间：2024-10-08 12:03:05

作者

贺峻刘红威刘小平罗平郑
单位

太原理工大学安全与应急管理工程学院School of Civil， Mining and Environmental Engineering， University of Wollongong潞安化工集团有限公司山西焦煤集团有限责任公司
摘要

为了解决低渗高突煤层煤巷条带区域消突困难的难题，开展穿层大直径钻孔预抽煤巷条带瓦斯机理与应用研究。以寺家庄煤矿为工程实例，采用离散元和有限元模拟分析软件，数值分析普通钻孔和穿层大直径钻孔周围裂隙发育和瓦斯运移规律；通过现场试验，分析穿层大直径钻孔预抽煤巷条带瓦斯效果。研究结果表明，当穿层钻孔直径为60 mm～400 mm时，随着钻孔孔径的增大，突出煤层裂隙数呈指数增长；钻孔孔径小于210 mm时，裂隙数增长较快；钻孔孔径在210 mm～400 mm时，裂隙数增长趋于平缓。当穿层钻孔倾角（与水平方向夹角）为30°～90°时，随着倾角的增大，突出煤层裂隙数呈指数增长，倾角为90°时裂隙数达到最大值。在普通钻孔抽采条件下，抽采70 d时回风巷两侧仍存在大量瓦斯含量大于8 m3/t的条带区域，无法完全消突；抽采120 d时，回风巷两侧可基本实现消突。在预抽煤巷处每组增加两个普通钻孔抽采条件下，消突时间缩短至100 d。增加穿层大直径钻孔后，消突时间缩短至70 d。经实践验证，穿层大直径钻孔的瓦斯浓度和瓦斯纯量在抽采的前2个月内均远高于普通钻孔。穿层大直径钻孔提高了钻孔瓦斯抽放率，优化了突出煤层的消突效果，保证了煤巷的安全掘进。
关键词

突出煤层底抽巷穿层大直径钻孔瓦斯预抽
文章目录

0 引言
1 工程概况
1.1工作面概况
1.2地质条件
1.3水文地质情况
1.4瓦斯赋存情况
2 不同穿层钻孔参数下突出煤层裂隙发育规律
2.1 PFC~(2D)模型构建
2.2 颗粒流方法基本理论
2.3穿层、钻孔孔径与煤层裂隙数关系
2.4穿层钻孔角度与煤层裂隙的关系
3 穿层钻孔抽采瓦斯数值分析
3.1底抽巷层位选择
3.2 几何模型
3.3 模拟参数
3.4 模拟效果分析
3.4.1条带区域不同孔径下瓦斯抽采效果分析
3.4.2 普通钻孔抽采效果分析
3.4.3 增设普通钻孔后抽采效果分析
3.4.4 穿层大直径钻孔抽采效果分析
4 穿层大直径钻孔抽采瓦斯现场应用
4.1 机械扩孔原理与设备
4.1.1 技术原理
4.1.2 机械扩孔设备
4.2 现场钻孔布置方案
4.3 现场抽采效果分析
4.3.1钻孔抽采浓度分析
4.3.2钻孔抽采纯量分析
4.4抽采效果达标评判
5 结论
引用格式

贺峻,刘红威,刘小平,等.穿层大直径钻孔预抽煤巷条带瓦斯机理与应用研究[J/OL].煤炭科学技术,1-12[2024-10-08].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.td.20241008.0900.002.html.