低透气性坚硬煤层联合卸压增透关键技术研究
周玉军1
李振华2
李嘉诚3
1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南 焦作 454003;河南工业和信息化职业学院,河南 焦作 4540002.河南理工大学能源科学与工程学院,河南 焦作 454003;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 454003;河南省矿井水害防控及水资源利用工程技术研究中心 河南 焦作 4540033.河南焦煤能源有限公司古汉山矿,河南 焦作 454003
摘要：基于焦作某矿煤层呈现高瓦斯含量、低渗透性、硬度高及复合煤层等特点,且矿区不具备开采保护层条件的情况,为提高冲孔效果及瓦斯抽采效果,提出"松动爆破‒机械造穴‒水力冲孔"联合增透技术;运用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对不同的钻孔间距下的裂隙扩展状态进行模拟;对装药密度、装药结构与装药量等爆破参数进行了现场考察;利用PFC2D数值模拟软件对不同造穴钻孔直径下的裂隙发育范围进行模拟;对刀具开闭程度与水压的关系进行了调试.结果表明:在辅助孔的导向作用下,在 2孔之间生成贯通裂隙面,且模拟出爆破孔与辅助孔最佳间距为 4m;最佳的装药结构为使用联合增透技术后"改造药仓 3卷并排装药",合理的装药密度为 1.02 kg/m;通过PFC2D进行模拟确定合理的扩孔直径为 500 mm;现场进行水压与刀臂张开度测试,显示当水压达到 6 MPa时,造穴刀臂能完全打开;现场工业性试验实施后,与矿井常规的水力冲孔措施相对比,冲孔速度提高 1.21倍;冲孔效率提高 1.23倍,钻孔冲煤量提高 1.09倍;抽采浓度初始值、60d值、120 d值分别增加 20%、14%、16%.数值模拟与现场工业性试验结果均证明:提出的联合增透技术在低透气性硬煤中能够提高冲孔效果及抽采浓度,为其他低透气性坚硬煤层的瓦斯治理提供了参考.
关键词：低透气性坚硬煤层数值模拟联合增透技术冲孔效果
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52174073)河南省高等学校重点科研项目(24B440002)河南省科技攻关资助项目(242102320356)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 57-65 )
英文信息