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Mechanism on simulation and experiment of pre-crack seam formation in stope roof 被引量:1
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作者 胡建华 雷涛 +2 位作者 周科平 刘浪 劳德正 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第4期1526-1533,共8页
The pre-crack blast technology has been used to control the induction caving area in the roof. The key is to form the pre-crack seam and predict the effect of the seam. The H-J-C blast model was built in the roof. Bas... The pre-crack blast technology has been used to control the induction caving area in the roof. The key is to form the pre-crack seam and predict the effect of the seam. The H-J-C blast model was built in the roof. Based on the theories of dynamic strength and failure criterion of dynamic rock, the rock dynamic damage and the evolution of pre-crack seam were simulated by the tensile damage and shear failure of the model. According to the actual situation of No. 92 ore body test stope at Tongkeng Mine, the formation process of the pre-crack blast seam was simulated by Ansys/Ls-dyna software, the pre-crack seam was inspected by a system of digital panoramic borehole camera. The pre-crack seam was inspected by the system of digital panoramic borehole in the roof. The results of the numerical simulation and inspection show that in the line of centers of pre-hole, the minimum of the tensile stress reaches 20 MPa, which is much larger than 13.7 MPa of the dynamic tensile strength of rock. The minimum particle vibration velocity reaches 50 cm/s, which is greater than 30-40 cm/s of the allowable vibration velocity. It is demonstrated that the rock is destroyed near the center line and the pre-crack is successfully formed by the large diameters and large distances pre-crack holes in the roof. 展开更多
关键词 induction caving dynamic damage model pre-crack seam numerical simulation digital borehole camera
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强突煤层地面丛式井造穴卸压辅助石门揭煤技术 被引量:2
2
作者 刘厅 翟成 +4 位作者 童校长 徐鹤翔 邹全乐 林柏泉 徐吉钊 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期144-157,共14页
针对深部强突煤层石门揭煤危险性高,打钻过程易喷孔、效率低的难题,基于数值模拟和现场试验研究了强突煤层地面丛式井全覆盖造穴辅助石门揭煤降突机理及关键技术参数优化方法。首先开发了地面丛式井多级造穴技术及配套系统;其次揭示了... 针对深部强突煤层石门揭煤危险性高,打钻过程易喷孔、效率低的难题,基于数值模拟和现场试验研究了强突煤层地面丛式井全覆盖造穴辅助石门揭煤降突机理及关键技术参数优化方法。首先开发了地面丛式井多级造穴技术及配套系统;其次揭示了丛式井造穴卸压煤体物理场演化规律,提出了造穴关键技术参数优化方法;最后成功开展了石门揭煤控制区地面丛式井全覆盖造穴辅助消突工程试验,验证了技术的有效性。结果表明:提出了多场协同调控防突方法,揭示了地面丛式井区域全覆盖造穴强化卸压增透,辅助石门揭煤消突机理,开发了“机械扩孔-水力喷射-排水释压”多级造穴技术,并配套研发了“造穴-排渣-水渣分离”一体化系统。煤体塑性区体积与等效直径平方呈线性关系,研究条件下的比值为81.90;洞穴附近低渗透区瓦斯压力随着洞穴直径的增大先降低后升高,对应的最优洞穴直径为2.0 m;揭煤巷道沿着垂直于最大主应力方向布置时,造穴后巷道两侧煤体更容易消突。成功开展了石门揭煤控制区地面丛式井全覆盖造穴辅助消突工程试验,技术实施后,煤层透气性系数提高约10倍,残余瓦斯压力和残余瓦斯含量显著降低,试验地点井下揭煤措施孔数量减少了24%、钻孔工程量降低了21%。开发的技术可进一步拓展形成“地面井煤气共采”方法,有望实现难采-难抽煤层煤与瓦斯的协同高效共采。 展开更多
关键词 强突煤层 石门揭煤 地面井造穴 应力-渗流耦合 煤气共采
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地埋管跨季节储热技术研究与展望
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作者 冯国会 田晓珂 +2 位作者 王茜如 黄凯良 刘馨 《太阳能学报》 北大核心 2025年第8期207-215,共9页
针对地埋管跨季节储热技术可解决余热资源用于供暖时存在的时间、空间不匹配问题,归纳总结了影响地埋管储热效果的因素;综述了地埋管储热技术的长周期模拟研究,分析其环境效益、系统效能和运行策略等;归纳了地埋管储热技术的两类应用形... 针对地埋管跨季节储热技术可解决余热资源用于供暖时存在的时间、空间不匹配问题,归纳总结了影响地埋管储热效果的因素;综述了地埋管储热技术的长周期模拟研究,分析其环境效益、系统效能和运行策略等;归纳了地埋管储热技术的两类应用形式,分别阐述了其系统构成、运行特点和各工程存在的问题,并就各问题总结经验;最后总结了目前地埋管储热技术易出现的问题,就设计计算、联合运行和自动控制对未来地埋管跨季节储热技术的发展提出展望。 展开更多
关键词 地埋管跨季节储热 地埋管换热器 影响因素 长周期模拟 研究进展
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巨厚煤层煤巷超前定向长钻孔高压注水卸压研究
4
作者 崔峰 高远江 +4 位作者 李宜霏 谭立 彭宝山 师为战 胡艳波 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第1期35-48,共14页
针对巨厚煤层煤巷掘进期间的卸压防冲合理调控问题,以准东二矿1101工作面巨厚煤层巷道掘进为背景,采用理论分析与数值模拟方法,开展超前定向长钻孔高压注水卸压研究,通过揭示巷道掘进期间冲击地压发生机制,提出定向长钻孔高压注水超前... 针对巨厚煤层煤巷掘进期间的卸压防冲合理调控问题,以准东二矿1101工作面巨厚煤层巷道掘进为背景,采用理论分析与数值模拟方法,开展超前定向长钻孔高压注水卸压研究,通过揭示巷道掘进期间冲击地压发生机制,提出定向长钻孔高压注水超前卸压调控模式,基于煤体裂缝扩展规律数值分析和湿润半径的计算,确定了巨厚煤层巷道围岩定向长钻孔卸压参数,掌握了不同卸压参数下围岩能量及塑性区演化规律,并优化钻孔合理布置参数。结果表明:围岩随着距巷帮深度增加,受力状态逐渐由一维向三维受力状态转变,局部形成高能量差造成冲击显现;当钻孔距巷帮宽7 m时,巷帮能量峰值为17.31×10^(4) J·m^(-3),相比未卸压状态超前区域,能量峰值下降幅度达10.03%;钻孔距底板6 m时,单位能量峰值梯度为1.17×10^(4) J·m^(-3),比未卸压状态超前区域能量峰值下降幅度达11.95%;不同卸压参数下,能量转移深度和梯度均呈现负相关关系,塑性区延伸深度和面积呈现正相关关系,钻孔距巷帮宽7 m,距底板深6 m时,塑性区深度和面积达到峰值,围岩的卸压效果较优;注水区域视电阻率降低幅度达到42%,注水后应力降低幅度约为12.73%,注水后围岩整体的卸压效果较好。研究结果为巨厚煤层巷道掘进期间卸压防冲提供了科学指导。 展开更多
关键词 巨厚煤层 超前卸压 定向长钻孔 注水卸压 参数确定
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顺层钻孔瓦斯抽采关键参数影响特征及优化研究
5
作者 袁本庆 《中国煤炭》 北大核心 2025年第8期47-56,共10页
为研究不同抽采参数对煤层瓦斯抽采效果的影响,基于弹性孔隙裂隙双重介质假设,建立含瓦斯煤层流固耦合三维抽采模型,利用COMSOL Multiphysics软件模拟煤巷开挖后围岩应力分布规律及不同抽采参数条件下煤体瓦斯压力场、含量场、钻孔抽采... 为研究不同抽采参数对煤层瓦斯抽采效果的影响,基于弹性孔隙裂隙双重介质假设,建立含瓦斯煤层流固耦合三维抽采模型,利用COMSOL Multiphysics软件模拟煤巷开挖后围岩应力分布规律及不同抽采参数条件下煤体瓦斯压力场、含量场、钻孔抽采量的变化规律。数值模拟结果表明,煤巷开挖后,围岩塑性区范围与最大应力集中位置基本吻合,距巷道20 m范围内的围岩应力显著;钻孔长度与瓦斯抽采量呈正相关,但增幅随孔长增加逐渐衰减;增大钻孔直径虽能提升抽采效果,但增益效果随直径增大而衰减;抽采量随钻孔间距的增大而增大,但增幅减弱,最优钻孔间距为6 m;抽采量随抽采时间延长持续增加,而抽采速度在初期快速衰减后趋于稳定。为了验证模型的准确性,在桃园煤矿Ⅱ8225工作面机巷进行了现场试验,结果显示,在钻孔长度200 m、孔径108 mm、钻孔间距6 m、封孔深度20 m组合参数条件下,经30 d连续抽采后,预抽区域煤层残余瓦斯含量最大为3.72 m^(3)/t,实现了煤层安全高效抽采和巷道快速掘进。 展开更多
关键词 顺层钻孔 瓦斯抽采 流固耦合模型 数值模拟
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单一特厚煤层采动覆岩低位动态裂隙区卸压瓦斯抽采关键技术
6
作者 舒龙勇 张元龙 +2 位作者 宋鑫 凡永鹏 李阳 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期116-133,共18页
不同于我国中东部高瓦斯和突出矿区,西部矿区单一厚及特厚煤层回采工作面采动卸压瓦斯涌出量大且主要来源于本煤层,若按传统观点将采动覆岩卸压瓦斯抽采钻孔布置于裂隙带中,抽采浓度虽大但上隅角瓦斯很难得到有效控制。为研究西部矿区... 不同于我国中东部高瓦斯和突出矿区,西部矿区单一厚及特厚煤层回采工作面采动卸压瓦斯涌出量大且主要来源于本煤层,若按传统观点将采动覆岩卸压瓦斯抽采钻孔布置于裂隙带中,抽采浓度虽大但上隅角瓦斯很难得到有效控制。为研究西部矿区单一特厚煤层综放工作面顶板定向长钻孔最优布置区域,基于永陇矿区某矿特厚煤层综放工作面,运用理论分析、数值模拟及现场工程实践相结合的方法,研究了特厚煤层综放采场顶板覆岩结构,探讨了工作面后方顶板覆岩存在垮落-裂隙动态发育特征,提出了特厚煤层采动覆岩稳定前存在低位动态垮落区和低位动态裂隙区,通过理论分析和数值模拟相结合的方法,确定了低位动态裂隙区为单一特厚煤层顶板走向定向长钻孔最优布置区域,并通过工程实践进行了合理性验证,探讨了低位动态裂隙区范围与煤层开采厚度、覆岩岩性、直接顶关键层层位、煤岩层倾角及工作面回采速度等影响因素之间的关系。现场工程实践表明:基于低位动态裂隙区范围对定向长钻孔布置参数进行优化调整后,在缩减3个钻孔,整体钻孔工程量减少28.7%的情况下,实现了风排瓦斯平均下降4.4%,平均单孔卸压瓦斯抽采效率提升75.7%,上隅角瓦斯体积分数最高仅为0.48%的抽采效果。单一特厚煤层综放开采条件下,将顶板定向长钻孔布置于低位动态裂隙区内,可保证足够的有效抽采长度,同时精准高效抽采采动卸压瓦斯,降低工作面瓦斯超限风险。研究成果丰富了采动覆岩卸压瓦斯抽采理论和技术体系,可为解决西部矿区单一特厚煤层综放开采工作面上隅角瓦斯超限问题提供一定的理论与技术支撑。 展开更多
关键词 特厚煤层 动态裂隙区 定向长钻孔 卸压瓦斯 上隅角
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近距离分岔煤层底板破坏深度及规律研究
7
作者 梁冰 陈昕涛 《工矿自动化》 北大核心 2025年第6期34-43,104,共11页
目前的底板破坏深度计算公式多针对特定底板结构。由于分岔煤层的地质特征复杂,上下煤层间的相对倾角及煤层间距的变化特性导致其底板结构与已有研究情形存在显著差异,难以直接套用现有公式进行底板破坏深度计算。针对上述问题,以霍洛... 目前的底板破坏深度计算公式多针对特定底板结构。由于分岔煤层的地质特征复杂,上下煤层间的相对倾角及煤层间距的变化特性导致其底板结构与已有研究情形存在显著差异,难以直接套用现有公式进行底板破坏深度计算。针对上述问题,以霍洛湾煤矿3−1分岔煤层为工程背景,基于单一岩层塑性滑移线场理论,得到近距离分岔煤层3种破坏情况下的最大破坏深度理论解,采用数值模拟得到开采过程中底板塑性区演化规律及破坏深度,采用压水试验实测工作面底板破坏深度。理论分析结果表明:塑性滑移线旋转中心位置因底板岩性差异而变化,致使底板破坏深度先陡增后渐降,计算得到底板破坏深度为13.30~17.62 m。数值模拟结果表明:底板以剪切破坏形式为主,破坏范围由泥岩层逐渐向3−1下煤层及砂质泥岩层发育,底板煤岩结构变动导致破坏深度在12.36~16.53 m间变化,与理论分析呈现同样趋势。现场实测结果表明:工作面回采前后底板钻孔的注水漏失量出现显著变化,底板岩层裂隙发育充分,破坏深度为13.52~17.20 m。根据3−1上煤层底板破坏情况对3−1下煤层顶板进行分类并提出顶板预控对策,以保证煤层安全开采。现场实测结果验证了分岔煤层底板塑性滑移线场的实用性。 展开更多
关键词 近距离分岔煤层 底板破坏深度 单一岩层塑性滑移线场 压水试验 顶板稳定性 钻孔注水漏失量
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高位长钻孔爆破防治冲击地压技术研究及应用 被引量:1
8
作者 顾倩悦 曹安业 +5 位作者 杨耀 边戈 赵卫卫 高红兵 李庚 刘彦强 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期121-131,共11页
针对陕西某矿赋存高位厚硬顶板,已有技术难以实现井下直接整层弱化导致冲击地压频发的难题,提出一种高位钻场长钻孔爆破厚硬顶板防治冲击地压技术。采用理论分析、数值模拟等研究方法,分析了该技术卸压降载机制,确定了其布置参数与层位... 针对陕西某矿赋存高位厚硬顶板,已有技术难以实现井下直接整层弱化导致冲击地压频发的难题,提出一种高位钻场长钻孔爆破厚硬顶板防治冲击地压技术。采用理论分析、数值模拟等研究方法,分析了该技术卸压降载机制,确定了其布置参数与层位,并在该矿2412工作面开展了工程实践。结果表明:长距离钻孔爆破技术是通过在高层位顶板布置钻场实现厚硬顶板整层预裂,达到卸压降载的目的;设计正交试验确定了长距离钻孔爆破卸压效果的主控影响因素为爆破层位;根据煤矿覆岩主控诱灾层位识别方法,判定2412工作面煤层上方52~67 m处为爆破层位,根据工作面开采期间周期来压步距及爆破围岩裂隙发育半径,确定炮孔间距为30 m。工程实践表明,施工长距离钻孔爆破后微震事件频次及能量均有所降低,巷道变形量减小,与传统顶板深孔爆破技术相比,长距离钻孔爆破技术的卸压范围更大,效果更显著。研究结论可为类似条件矿井在生产期间,从源头对高层位、难卸压的厚硬顶板进行降载卸压防治冲击地压提供参考。 展开更多
关键词 厚硬顶板 冲击地压 长距离钻孔爆破 正交试验 防治技术
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煤矿井下长钻孔保压取样器研制与应用
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作者 王冕 何伟 +2 位作者 王红涛 赵永超 于红 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期19-26,共8页
针对煤矿井下长钻孔取样过程中存在的瓦斯损失量大、孔内条件复杂、煤样钻取率低等技术难点,设计了以高压水为驱动力、以活塞为驱动装置、以球阀为密封装置的保压取样器。该取样器通过钻杆传递水压的变化控制球阀的开启和关闭,实现煤样... 针对煤矿井下长钻孔取样过程中存在的瓦斯损失量大、孔内条件复杂、煤样钻取率低等技术难点,设计了以高压水为驱动力、以活塞为驱动装置、以球阀为密封装置的保压取样器。该取样器通过钻杆传递水压的变化控制球阀的开启和关闭,实现煤样的高效钻取和密封保压。采用该取样器分别进行了3组常规钻孔和18组长钻孔取样试验,最大取样深度为297 m,取样过程煤层暴露时间均控制在5 min内,所取煤样瓦斯含量测定结果表明:在同一工作面,采用保压取样器取样比常规取样方式取样测试的煤层瓦斯含量大0.01~1.34 m^(3)/t,且长钻孔取样深度对煤层瓦斯含量测试数值无明显影响,表明保压取样器在取样成功后具有良好的密封保压性能,达到了煤矿井下长钻孔取样测试煤层瓦斯含量的目的。 展开更多
关键词 煤层瓦斯含量测定 长钻孔取样 保压取样器 球阀密封 活塞驱动
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特厚煤层覆岩裂隙−渗流区域演化规律及工程应用
10
作者 孔祥国 赵天烁 +7 位作者 林海飞 赵鹏翔 王旭 蔡雨初 季鹏飞 和递 李可 徐传玉 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期102-113,共12页
【目的和方法】覆岩结构对卸压瓦斯抽采有重要影响,为探究特厚煤层开采过程中上覆岩层瓦斯运移规律,采用物理相似性模拟实验方法分析覆岩裂隙形态和渗流能力演化规律,研究特厚煤层覆岩裂隙−渗流特征区域演化机理,提出特厚煤层覆岩裂隙−... 【目的和方法】覆岩结构对卸压瓦斯抽采有重要影响,为探究特厚煤层开采过程中上覆岩层瓦斯运移规律,采用物理相似性模拟实验方法分析覆岩裂隙形态和渗流能力演化规律,研究特厚煤层覆岩裂隙−渗流特征区域演化机理,提出特厚煤层覆岩裂隙−渗流特征区域识别方法,依据该识别方法在实验工作面进行定向钻孔抽采实践。【结果和结论】结果表明:(1)覆岩中间区域离层量和裂隙密度分别为两侧区域的47%和31%,呈现中间低两边高的分布模式。开采初期,覆岩的裂隙−渗流特征在空间分布具有同步性,随着工作面进一步推进,覆岩受到不同程度的采动影响,覆岩逐渐开始分区演化,中间区域裂隙−渗流特征明显小于四周,两侧区域则随着层位的增加而递减,裂隙率、裂隙熵、连通性系数和渗透率范围分别为1.0%~8.5%、0.15~0.90、0.10~0.65和6.34×10^(−9)~7.78×10^(−7) m^(2)。(2)基于覆岩裂隙和渗流能力对瓦斯运移的影响,将覆岩分为4个区域,分别是低位湍流区、中位压实区、中位过渡区和高位恒流区,基于裂隙率、裂隙熵、连通性系数和渗透率在不同区域的时空演化规律,建立特厚煤层覆岩裂隙−渗流特征区域演化模型和判定流程。(3)根据覆岩裂隙−渗流特征区域演化模型,分析中位过渡区和高位恒流区为抽采优势层位,设计钻孔垂距为6~25 m,将钻孔抽采纯量随时间的变化过程分为初始波动阶段、快速增长阶段和缓慢下降阶段,回采期间工作面甲烷体积分数均小于1%,工程实践效果良好,验证了方法的可行性和定向钻孔布置的合理性。研究结果为瓦斯抽采钻孔参数的优化和煤层瓦斯治理提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 特厚煤层 上覆岩层 裂隙−渗流特征 钻孔布置 瓦斯治理
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碎软煤层顶板长钻孔定向压裂瓦斯超前治理工程实践 被引量:1
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作者 贾秉义 李树刚 +1 位作者 陈冬冬 张群 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期34-43,共10页
【目的和方法】针对碎软强突煤层瓦斯含量高、压力大,区域预抽钻孔施工过程中喷孔强度大易造成瓦斯超限,钻孔施工效率低等问题,在分析现有区域瓦斯超前抽采卸压技术现状及适应性、近煤层顶板钻孔间接压裂的裂缝扩展延伸特征研究基础上,... 【目的和方法】针对碎软强突煤层瓦斯含量高、压力大,区域预抽钻孔施工过程中喷孔强度大易造成瓦斯超限,钻孔施工效率低等问题,在分析现有区域瓦斯超前抽采卸压技术现状及适应性、近煤层顶板钻孔间接压裂的裂缝扩展延伸特征研究基础上,提出了泥岩层顶板长钻孔套管内定向喷砂射孔分段水力加砂压裂区域瓦斯超前抽采卸压技术,并根据地层特征优化设计了钻孔孔身结构。在安徽淮北芦岭煤矿开展了现场工程试验,完成1个钻孔的钻探施工和套管固孔,孔深520 m,下入一级套管110 m,直径219 mm,二级套管520 m,直径114.3 mm,水泥浆带压固孔。分9段进行射孔压裂,累计射孔39次,形成78个孔眼;单段注液量210~420 m^(3),最大泵注压力17.8~28.3 MPa,加砂比例2.5%~3.3%。【结果与结论】压裂钻孔抽采第257天时,累计抽采瓦斯纯量超过8×10^(5)m^(3),区域预抽率达15.5%。压裂钻孔水平段左右两侧0~15 m和15~30 m范围内瓦斯体积分数降幅分别达27.05%和11.36%;距压裂钻孔平面距离0、15 m处瓦斯压力由2.78 MPa分别降低至1.14 MPa和1.75 MPa,压力降低幅度超过37%。区域瓦斯超前抽采卸压效果明显,技术可行性和有效性得到了验证。超前抽采卸压区域预抽钻孔百孔喷孔率和喷孔强度分别降低了57.89%和67.11%;预抽钻孔一次成孔率提高19%,补孔率降幅达74.87%,钻机施工平均台班效率同比提高了34%。预抽钻孔施工期间,未发生瓦斯异常事件,安全效益显著。该技术可为类似地质条件矿井瓦斯灾害超前治理提供借鉴,已进一步推广至淮南矿区。 展开更多
关键词 碎软煤层 超前抽采卸压 定向压裂 顶板长钻孔 泥岩 瓦斯抽采
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大采高坚硬顶板工作面关键层破断结构及强矿压防治技术研究 被引量:3
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作者 李建辉 郑凯歌 +6 位作者 李军 王林涛 王雄 张彦军 蔡鹏 曲浩铭 樊建 《中国煤炭》 北大核心 2025年第3期59-69,共11页
以神东矿区鑫臻煤矿15103工作面为工程背景,对大采高坚硬顶板条件下强矿压灾害发生机理及控制技术进行研究。采用理论分析、数值模拟、现场实践等方法分析了坚硬顶板破断特征及破断结构,揭示了强矿压产生的主要原因,提出了定向长钻孔水... 以神东矿区鑫臻煤矿15103工作面为工程背景,对大采高坚硬顶板条件下强矿压灾害发生机理及控制技术进行研究。采用理论分析、数值模拟、现场实践等方法分析了坚硬顶板破断特征及破断结构,揭示了强矿压产生的主要原因,提出了定向长钻孔水力压裂超前区域弱化治理思路并应用于现场实践。研究结果表明,直接顶能够及时垮落,而基本顶滞后于直接顶垮落,坚硬顶板破断呈现“台阶岩梁”结构特征,且在直接顶垮落后与基本顶离层空间可达2.84 m,此较大离层空间也是工作面矿压强度大的主要原因,计算得到未弱化顶板条件下支架阻力为20.075 MN;基于坚硬顶板破断特征,提出了定向长钻孔区域弱化治理技术。实践表明,压裂区域支架强度范围最小在10 MPa左右,而在未压裂区域几乎未出现低应力区,压裂区应力集中范围降幅约47.6%;在集中系数大于1.02范围内,未压裂区域集中系数大于1.21的高应力集中区出现14处,而压裂区域出现7次,降低约1/2,压裂效果良好。 展开更多
关键词 坚硬顶板 大采高 强矿压灾害 顶板结构 定向长钻孔 水力压裂
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顺层瓦斯抽采钻孔在防冲卸压中的应用
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作者 蒋军军 《煤炭工程》 北大核心 2025年第7期95-101,共7页
针对高瓦斯矿井冲击地压问题,探讨瓦斯矿井顺层瓦斯抽采钻孔用于防冲卸压的工艺。研究结果表明:抽采钻孔可以降低煤体应力环境,但比大直径卸压钻孔卸压效果弱;利用巷道围岩侧向应力分区特性,改进抽采-卸压钻孔封孔工艺,将单段封孔转化... 针对高瓦斯矿井冲击地压问题,探讨瓦斯矿井顺层瓦斯抽采钻孔用于防冲卸压的工艺。研究结果表明:抽采钻孔可以降低煤体应力环境,但比大直径卸压钻孔卸压效果弱;利用巷道围岩侧向应力分区特性,改进抽采-卸压钻孔封孔工艺,将单段封孔转化为双段封孔;提出抽采-卸压工艺技术和卸压-抽采工艺,并进一步应用于高瓦斯矿井回采工作面。现场试验结果可知,施工抽采-卸压钻孔后,微震事件最大能量平均降低4000 J,日平均能量平均降低1000 J,顶板活动程度明显减弱;两帮位移量减少300 mm,顶底板移近量减少100 mm,巷道围岩变形明显改善。从而验证顺层抽放钻孔能够达到回采空间煤层卸压作用,兼顾瓦斯抽采和冲击地压卸压功能,真正实现一孔两用。 展开更多
关键词 瓦斯煤层 复合灾害 抽采钻孔 防冲卸压 耦合机制
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厚硬煤层定向长钻孔分段压裂增渗技术及应用
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作者 秦逢缘 武文宾 +1 位作者 李良伟 潘雪松 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期98-105,共8页
针对厚硬煤层抽采钻孔影响范围小,抽采纯量低,治理达标时间长等问题,采用顺煤层定向长钻孔分段压裂增渗技术对目标煤体进行物理改性和缝网改造。同时针对硬煤坐封过程中存在的封隔器破损及压裂液漏失难题,在掌握硬煤压裂破碎特性及封隔... 针对厚硬煤层抽采钻孔影响范围小,抽采纯量低,治理达标时间长等问题,采用顺煤层定向长钻孔分段压裂增渗技术对目标煤体进行物理改性和缝网改造。同时针对硬煤坐封过程中存在的封隔器破损及压裂液漏失难题,在掌握硬煤压裂破碎特性及封隔器力学参数特征的基础上,对其端部进行了主动承压“压环-内楔式”结构改进,优选了厚硬煤层裸眼坐封组合工具串,经实验室打压试验,密封效果良好,满足多次卸压膨胀要求。研发了厚硬煤层分段压裂成套装备及顺层定向长钻孔后退式分段压裂工艺,于山西亚美大宁矿3号煤层进行了2个定向长钻孔、8段压裂试验,累计钻孔深度975 m,累计压入水量596 m^(3)。结果表明:试验区域钻孔瓦斯抽采浓度均在75%以上,采用地面微震监测、孔内瞬变电磁、区域渗水量综合判定压裂实际影响半径为22.5~32 m,DY-1、DY-2钻孔瓦斯抽采纯量平均为1.36 m^(3)/min、1.22 m^(3)/min,压裂后单个钻孔抽采纯量最大提升49%,最小提升16%,平均提升约30%。 展开更多
关键词 煤矿瓦斯 定向长钻孔 分段压裂 区域增渗
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以孔代巷瓦斯治理技术体系研究与工程实践
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作者 陶云奇 寇建新 +1 位作者 张鹏伟 雷聪 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第3期13-21,共9页
为提高煤层瓦斯治理的效率与效果,实现煤矿瓦斯治理由“治得住”向“治得好、治得快、治得省”的转变,采用理论分析、室内实验、现场实践等方法,总结了以孔代巷瓦斯治理技术体系及应用效果,阐明了以孔代巷瓦斯治理技术涵义,划分了5种以... 为提高煤层瓦斯治理的效率与效果,实现煤矿瓦斯治理由“治得住”向“治得好、治得快、治得省”的转变,采用理论分析、室内实验、现场实践等方法,总结了以孔代巷瓦斯治理技术体系及应用效果,阐明了以孔代巷瓦斯治理技术涵义,划分了5种以孔代巷瓦斯治理技术类型,提出了5种技术类型选用时的适用条件,明确了5种技术类型现场技术实施要求及其关键技术参数,形成了相对完善的以孔代巷瓦斯治理技术体系。现场工程实践表明,利用以孔代巷瓦斯治理技术,可实现区域突出危险性预测、区域防突措施实施、工作面采动卸压和邻近层瓦斯拦截抽采等目标,进一步验证了以孔代巷瓦斯治理技术体系的可行性与可操作性。研究成果可为以孔代巷瓦斯治理技术在现场的应用推广提供支持与借鉴。 展开更多
关键词 瓦斯治理 以孔代巷 高位定向长钻孔 拦截抽采 卸压抽采
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煤层顶板涌水量TCN-LSTM-SVM时间序列预测模型构建与应用
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作者 刘譞 姬亚东 +6 位作者 朱开鹏 赵春虎 李凯 李超峰 袁晨瀚 李盼盼 闫鹏珍 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第6期201-211,共11页
【背景】矿井涌水量的准确预测对于煤矿水害防治、安全高效生产起着重要的作用。【方法】为构建适用于西部受巨厚砂岩含水层水害威胁矿井的涌水量预测模型,以受该种水害严重影响的陕西彬长矿区某典型矿井为研究对象,基于工作面回采进尺... 【背景】矿井涌水量的准确预测对于煤矿水害防治、安全高效生产起着重要的作用。【方法】为构建适用于西部受巨厚砂岩含水层水害威胁矿井的涌水量预测模型,以受该种水害严重影响的陕西彬长矿区某典型矿井为研究对象,基于工作面回采进尺与涌水量数据之间的相关关系,选取其作为矿井涌水量时间序列预测的特征变量,提出基于时域卷积网络(temporal convolutional networks,TCN)的长短期记忆网络(long-short term memory,LSTM)−支持向量机(support vector machines,SVM)矿井工作面涌水量耦合预测模型,即TCN-LSTM-SVM模型。该模型首先通过TCN框架对原数据进行处理,提取回采进尺与涌水量之间的依赖关系和动态特征,随后将提取特征输出到后续的LSTMSVM组合模型,以进一步捕捉回采进尺与涌水量之间的时序关系和特征。【结果】模型训练与预测结果显示:TCN-LSTM-SVM耦合模型的训练集、验证集和测试集的平均绝对误差(E_(MA))为56.02~129.89 m^(3)/h,平均绝对百分比误差(E_(MAP))为3%~7%,均方根误差(E_(RMS))为82.60~162.61 m^(3)/h,决定系数(R^(2))为0.81~0.98,预测结果较BP神经网络、随机森林(RF)、Transformer等常用预测模型的准确度更高,并且避免了其中多数模型在验证集和测试集中出现的误差过大的情况。研究发现,该耦合模型既具备TCN模型的并行处理优势和多尺度特征提取能力,同时也具备LSTM-SVM组合模型优秀的预测性能和泛化能力,针对研究矿井的工作面涌水量预测与以往模型相比具有一定的优越性和适用性。【结论】研究成果为矿区相似地质条件的矿井涌水量预测提供了新的方法,对该矿地质条件类似的工作面涌水量预测以及防治水工作有一定的现实意义。 展开更多
关键词 矿井水害 煤层顶板 涌水量预测 时域卷积网络 长短期记忆网络 支持向量机 陕西彬长矿区
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煤层顶板梳状定向长钻孔分段压裂增透抽采技术
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作者 刘军 《中国煤炭》 北大核心 2025年第5期88-95,共8页
针对碎软煤层钻孔施工困难、覆盖范围小、抽采效果不佳的难题,以韩城矿区为背景,在定向长钻孔技术和水力压裂技术的基础上,结合现场实际顶板情况,提出了煤层顶板梳状定向长钻孔分段压裂增透抽采技术,并在桑树坪二号井3310工作面成功试... 针对碎软煤层钻孔施工困难、覆盖范围小、抽采效果不佳的难题,以韩城矿区为背景,在定向长钻孔技术和水力压裂技术的基础上,结合现场实际顶板情况,提出了煤层顶板梳状定向长钻孔分段压裂增透抽采技术,并在桑树坪二号井3310工作面成功试验。试验结果表明,煤层顶板梳状定向长钻孔分段压裂技术有效解决了钻孔施工过程中塌孔、卡钻等现象,压裂影响范围为32~40 m,实现了煤层瓦斯大范围预抽;瓦斯抽采分为4个阶段,即缓慢增长阶段、快速增长阶段、衰减阶段和稳定阶段,稳定阶段平均瓦斯抽采纯量为1.2 m^(3)/min,平均抽采浓度为42.6%,百米钻孔瓦斯抽采纯量为0.101 m^(3)/min;与邻近工作面常规顺层钻孔瓦斯抽采相比,顶板定向梳状长钻孔分段水力压裂钻孔瓦斯抽采浓度和抽采纯量分别提高了1.8倍和4.2倍。 展开更多
关键词 煤层顶板 梳状长钻孔 分段压裂 增透抽采 碎软低渗
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大采长工作面以孔代巷瓦斯治理技术研究
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作者 王广森 孙晨珂 《工矿自动化》 北大核心 2025年第7期97-104,共8页
目前针对以孔代巷瓦斯抽采技术中钻孔布置参数的研究大多只利用“三带”分布确定钻孔高度,但是对钻孔布置参数中的水平位置和间距的研究较少。针对该问题,以平煤股份15050工作面为工程背景,采用相似物理模拟实验、理论分析和数值模拟相... 目前针对以孔代巷瓦斯抽采技术中钻孔布置参数的研究大多只利用“三带”分布确定钻孔高度,但是对钻孔布置参数中的水平位置和间距的研究较少。针对该问题,以平煤股份15050工作面为工程背景,采用相似物理模拟实验、理论分析和数值模拟相结合的方法确定了大采长工作面顶板定向长钻孔布置参数。设计了15050工作面走向及倾向物理相似模拟实验,分析了大采长工作面走向和倾向覆岩垮落特征,得到覆岩垮落带高度为11.5m、裂隙带高度为11.5~52.0m,并确定了工作面采空区瓦斯富集区域,即回风巷附近和工作面附近的裂隙带内,为确定定向长钻孔施工位置指明了方向。为了准确计算对应钻孔的水平位置,依据倾向物理相似模拟研究结果建立了定向长钻孔水平位置计算模型,得到钻孔水平位置计算公式。为了确定钻孔的合理间距,建立了顶板定向长钻孔瓦斯抽采模型,分别模拟无长钻孔抽采和不同钻孔间距抽采时的瓦斯流向及浓度分布状态,确定了合理的钻孔间距为竖直方向5m、水平方向3m。现场应用结果表明,平均瓦斯抽采体积分数为16.1%,平均抽采纯量为4.1m^(3)/min,上隅角平均瓦斯体积分数为0.43%,实现了以孔代巷治理工作面瓦斯的预期效果。 展开更多
关键词 大采长工作面 定向长钻孔 覆岩垮落 钻孔参数 裂隙带 垮落带 瓦斯富集区 以孔代巷
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浅埋高强度综采工作面覆岩破坏高度与实测研究
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作者 任辰锋 孙彬 +1 位作者 张红凯 胡英杰 《煤炭工程》 北大核心 2025年第1期90-97,共8页
为探究黄玉川煤矿12407工作面浅埋高强度综采工作面覆岩破坏高度,选取工作面上方适当位置分别打设采前、采后两个地面钻孔,基于钻孔数据对其覆岩关键层及破坏高度进行理论分析与原位实测,综合考虑多指标因素进而确定覆岩破坏高度。通过... 为探究黄玉川煤矿12407工作面浅埋高强度综采工作面覆岩破坏高度,选取工作面上方适当位置分别打设采前、采后两个地面钻孔,基于钻孔数据对其覆岩关键层及破坏高度进行理论分析与原位实测,综合考虑多指标因素进而确定覆岩破坏高度。通过钻井冲洗液消耗量及井下电视成像等现场实测方法,监测采前、采后钻孔钻进过程中特征参量变化过程,对覆岩破坏高度进行多指标综合评估,结果表明:12407工作面覆岩主要存在两层关键层,其中埋深88.7~116.5 m位置处细粒砂岩为覆岩主关键层;12407工作面覆岩导水裂隙带发育高度距煤层底板约77 m,与覆岩主关键层位置相近,主关键层对覆岩破坏高度产生抑制作用;对覆岩破坏高度多指标综合分析,可知在浅埋、高强度开采及厚硬基岩等多特殊条件叠加作用下,“两带”经验公式计算裂隙带高度在该工作面条件下适用性一般,综合确定12407工作面导水裂隙带发育高度以实测值77 m为准。 展开更多
关键词 浅埋煤层 高强度开采 覆岩运动 关键层 钻孔
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多关键层下近距离煤层群开采覆岩“两带”发育规律研究
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作者 田卫东 杨帆 +2 位作者 穆国虎 牛胜利 汪军琪 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期94-102,共9页
基于枣泉煤矿220608和220707工作面的工程背景,综合运用理论分析、钻孔窥视以及数值模拟相结合的方法,对多关键层条件下近距离煤层组开采过程中覆岩“两带”(垮落带和导水裂隙带)的发育规律展开了深入研究。研究结果表明,在单独开采6煤... 基于枣泉煤矿220608和220707工作面的工程背景,综合运用理论分析、钻孔窥视以及数值模拟相结合的方法,对多关键层条件下近距离煤层组开采过程中覆岩“两带”(垮落带和导水裂隙带)的发育规律展开了深入研究。研究结果表明,在单独开采6煤层的情况下,垮落带与导水裂隙带的高度分别达到8.45 m和28.64 m;而在6煤与7煤近距离煤层联合开采时,两带的高度分别增至23.19 m和55.24 m。同时针对钻孔窥视所观测到的现象展开量化分析,并结合数值模拟中塑性区的具体表现,对“两带”的发育规律进行了系统性概括,研究发现,关键层的破断对“两带”的发育速率与范围具有显著影响;此外,煤层群的开采会导致关键层受力状况产生反复变动,进而增加了破坏的不确定性,尤其是在上覆存在含水层条件的情形下,这种不确定性使得岩层垮落及矿井突水更具不可预测性。 展开更多
关键词 近距离煤层 覆岩破坏 关键层控制 钻孔窥视 数值模拟
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