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综采工作面瓦斯智能抽采系统研究与应用
1
作者 王小龙 《中国煤炭》 北大核心 2026年第1期124-130,共7页
为了提高综采工作面瓦斯抽采效率和智能化程度、降低瓦斯事故发生的概率,以多种矿用智能传感器为设备基础,构建了一种由感知层、数据层、赋能层和应用层组成的综采工作面瓦斯智能抽采系统,介绍了瓦斯智能抽采系统架构,详细阐述了瓦斯抽... 为了提高综采工作面瓦斯抽采效率和智能化程度、降低瓦斯事故发生的概率,以多种矿用智能传感器为设备基础,构建了一种由感知层、数据层、赋能层和应用层组成的综采工作面瓦斯智能抽采系统,介绍了瓦斯智能抽采系统架构,详细阐述了瓦斯抽采参数模糊控制、瓦斯抽采效果深度评价以及瓦斯抽采管路泄漏点自动监测等关键技术,实现综采工作面的瓦斯智能抽采和自主调控。通过在山西焦煤集团有限责任公司官地煤矿23600工作面现场应用表明,该系统具有实用性和可靠性,自系统投入使用以来,官地煤矿瓦斯抽采效率和瓦斯安全管理水平显著提高,降低了矿井瓦斯事故治理难度,促进了全矿井智能抽采建设进程。 展开更多
关键词 官地煤矿 瓦斯治理 煤矿安全 安全管理 瓦斯抽采
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顶板定向长钻孔在综放工作面瓦斯治理中的应用
2
作者 宋官林 《能源与节能》 2026年第2期112-114,118,共4页
为解决综放工作面瓦斯涌出量高、回风隅角瓦斯积聚问题,以陕西A矿2307综放工作面为研究对象,提出将顶板定向长钻孔应用于工作面瓦斯治理中,并分析工程应用效果。依据2307综放工作面现场条件,给出顶板定向长钻孔布置方案。现场应用后,230... 为解决综放工作面瓦斯涌出量高、回风隅角瓦斯积聚问题,以陕西A矿2307综放工作面为研究对象,提出将顶板定向长钻孔应用于工作面瓦斯治理中,并分析工程应用效果。依据2307综放工作面现场条件,给出顶板定向长钻孔布置方案。现场应用后,2307综放工作面回采期间回风隅角瓦斯体积分数最大值为0.6%,均值为0.24%;顶板定向长钻孔施工耗时172 d,施工成本为1.638×10~7元,相比高抽巷施工耗时缩短186 d、成本节省约1.226×10~7元,取得较好的安全效益及经济效益。 展开更多
关键词 煤炭开采 综放工作面 回风隅角 定向长钻孔 瓦斯治理
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液态CO_(2)相变预裂增透增流促抽效果试验研究
3
作者 路璐 梁忠秋 张星旗 《煤》 2026年第2期76-80,共5页
针对山西某矿低渗高瓦斯煤层抽采效率低、达标周期长的难题,基于瓦斯治理水平提升要求,开展液态CO_(2)相变预裂增透技术工程试验。对比预裂孔与非预裂孔的瓦斯抽采效果,结果表明预裂孔平均瓦斯体积分数为67.13%,较非预裂孔提升56%,预裂... 针对山西某矿低渗高瓦斯煤层抽采效率低、达标周期长的难题,基于瓦斯治理水平提升要求,开展液态CO_(2)相变预裂增透技术工程试验。对比预裂孔与非预裂孔的瓦斯抽采效果,结果表明预裂孔平均瓦斯体积分数为67.13%,较非预裂孔提升56%,预裂孔平均瓦斯抽采流量为0.029 97 m3/min,是非预裂孔的2.27倍。液态CO_(2)预裂后贯通煤体原生裂隙贯通煤体形成裂隙网络,加之CO_(2)竞争吸附置换作用,从而表现出初期快速提升及中后期稳定的持续增效效果。显著增强了本煤层的透气性,提高瓦斯的解吸和流动速率,并缩短瓦斯预抽时间,为其他低渗高瓦斯煤层的高效治理提供了参考依据。 展开更多
关键词 液态CO_(2) 相变预裂 增透增流 瓦斯抽采 试验效果
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高瓦斯低透气煤层水力压裂强化瓦斯抽采模拟与试验研究
4
作者 王磊 《能源与节能》 2026年第2期108-111,共4页
针对高瓦斯低透气煤层,常规的抽采方式瓦斯治理效果较差。根据最大拉应力准则、摩尔-库仑准则、质量守恒定律、达西定律、菲克定律等,建立了水力压裂强化瓦斯抽采的多物理场耦合数学模型,模拟了水力压裂强化瓦斯抽采全过程。结果表明,... 针对高瓦斯低透气煤层,常规的抽采方式瓦斯治理效果较差。根据最大拉应力准则、摩尔-库仑准则、质量守恒定律、达西定律、菲克定律等,建立了水力压裂强化瓦斯抽采的多物理场耦合数学模型,模拟了水力压裂强化瓦斯抽采全过程。结果表明,水力压裂后钻孔周围产生沿最大主应力方向扩展的煤体损伤区,使得该处的渗透率增加,瓦斯压力和含量快速下降。现场应用发现,压裂后瓦斯抽采纯量最大为118 m^(3)/d,而未压裂时瓦斯抽采纯量最大为36 m^(3)/d,且压裂后的瓦斯抽采纯量始终大于未压裂时,瓦斯抽采效果显著。研究成果可为类似工况条件下瓦斯治理提供一定借鉴。 展开更多
关键词 水力压裂 多场耦合 瓦斯抽采 最大拉应力准则
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“一趟钻”保直钻孔“钻护扩冲”一体化联合增渗工艺技术研究
5
作者 杜坤 《能源与环保》 2026年第1期17-22,共6页
低渗透煤层的瓦斯抽采一直是煤矿安全生产中的一大难题。低渗透煤层由于其较低的渗透性,导致传统的瓦斯抽采方法常常面临抽采难度大、效率低、周期长等问题,提高低渗煤层的瓦斯抽采效率、缩短抽采周期、提高矿井的安全性,成为当前煤矿... 低渗透煤层的瓦斯抽采一直是煤矿安全生产中的一大难题。低渗透煤层由于其较低的渗透性,导致传统的瓦斯抽采方法常常面临抽采难度大、效率低、周期长等问题,提高低渗煤层的瓦斯抽采效率、缩短抽采周期、提高矿井的安全性,成为当前煤矿行业急需解决的技术难题。针对传统瓦斯抽采技术在低渗煤层应用中的局限性,提出了一种集成化、高效的增渗技术方案,该方案通过研发中空水力冲孔装置、中空可变径扩孔钻头、大通径耐压高效排渣密封钻杆、保直短节等关键装备,将扩孔、水力冲孔、筛管下放等工艺整合为“一趟钻”作业流程。与传统的多次钻孔作业相比,该技术能够在单次钻孔作业中完成扩孔、冲孔及下筛管等多个环节,避免了传统工艺中的重复作业,显著节省了作业时间和成本;此外,工艺流程的优化减少了轨迹偏移,提高了钻孔的精度,进而提高了瓦斯抽采的效率和抽采纯量。现场应用结果表明,使用一体化冲孔工艺技术后,轨迹偏移量减少了65%以上,瓦斯抽采纯量提高了5倍以上,瓦斯抽采周期缩短了40%以上,平均每米出煤量提高了4倍以上。这一成果不仅大幅提升了矿井的生产效率和经济效益,也为低渗煤层瓦斯抽采提供了一种全新的技术路径。与现有的单一增渗技术相比,该技术不仅能够提高瓦斯抽采的纯量,减少作业时间,还能够有效解决传统工艺中轨迹偏移、扩孔困难等问题,具有较强的技术优势,可提升钻孔生命周期内瓦斯抽采效率,实现矿井瓦斯的安全高效抽采,为未来煤矿安全高效的瓦斯抽采提供技术保障。 展开更多
关键词 一趟钻 保直钻孔 钻护扩冲 增渗工艺
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矿井定向钻孔成孔工艺与钻孔事故预防处理研究
6
作者 苏洋 《能源与节能》 2026年第1期192-195,共4页
为进一步探究矿井地质条件的细节特征,以山西A煤矿矿井存在的较多断层为研究案例,采用水平定向钻进技术对矿井下的典型断层DF29进行探查。在研究过程中,结合该矿井前期勘查情况,对本次所应用的水平定向钻进技术的主要参数、钻孔轨迹、... 为进一步探究矿井地质条件的细节特征,以山西A煤矿矿井存在的较多断层为研究案例,采用水平定向钻进技术对矿井下的典型断层DF29进行探查。在研究过程中,结合该矿井前期勘查情况,对本次所应用的水平定向钻进技术的主要参数、钻孔轨迹、成孔工艺等进行详细探讨,同时针对钻探过程中常见的卡钻问题,对其预防及处理工艺技术模式进行阐述,以此设计了更具适应性的矿井定向钻孔成孔工艺模式。通过该工艺模式,测定得到目标断层的落差约为12.6~22.4 m,可为后续煤矿开采提供参考依据,以进一步降低煤矿采掘过程中存在的风险。 展开更多
关键词 定向钻孔 成孔工艺 事故预防 处理技术
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小型定向钻机在高瓦斯低透煤层顺层抽采中的应用
7
作者 侯利斌 李科 吕伟 《煤》 2026年第1期66-69,99,共5页
矿用履带式小型定向钻机具有整机尺寸小、搬迁方便、井下布置灵活的优点,无需专门布置钻场,可直接在巷道中施工;采用近水平定向钻进技术,钻孔轨迹可实时精确监测、调整。五阳煤矿在预抽本煤层瓦斯时,采用3台小型定向钻机在运输巷施工26... 矿用履带式小型定向钻机具有整机尺寸小、搬迁方便、井下布置灵活的优点,无需专门布置钻场,可直接在巷道中施工;采用近水平定向钻进技术,钻孔轨迹可实时精确监测、调整。五阳煤矿在预抽本煤层瓦斯时,采用3台小型定向钻机在运输巷施工260 m顺层孔,先封孔再钻进,一次成孔率达84%,成孔当日单孔抽采体积分数50%~99%,抽采30日后,单孔体积分数仍保持45%以上,支管平均体积分数达17.6%,抽采纯量11.6 m^(3)/min,单孔平均抽采纯量0.123 m^(3)/min,万米抽采量4.7 m^(3)/min,抽采效果显著。 展开更多
关键词 小型定向钻机 瓦斯治理 定向钻进 本煤层预抽钻孔
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ZDY-6000LD定向钻机在复杂煤层开采中的应用
8
作者 张学娇 《机械管理开发》 2026年第1期263-265,共3页
结合某煤矿矿井11506工作面的复杂特点,对如何通过钻孔施工作业进行瓦斯抽采的施工流程进行探究,具体则以ZDY6000LD型定向钻机为研究案例,从结构及运行原理、相关器材选型、钻进流程等方面着手,详细探究了ZDY6000LD型定向钻机在复杂煤... 结合某煤矿矿井11506工作面的复杂特点,对如何通过钻孔施工作业进行瓦斯抽采的施工流程进行探究,具体则以ZDY6000LD型定向钻机为研究案例,从结构及运行原理、相关器材选型、钻进流程等方面着手,详细探究了ZDY6000LD型定向钻机在复杂煤层开采中的应用流程要点。从应用效果来看,此钻机能够实现较为精准的钻进,且能够将瓦斯浓度控制在较低水平,具有一定的应用价值。 展开更多
关键词 定向钻机 复杂煤层 开采
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瓦斯抽采远程智能化监测监控系统设计
9
作者 柴树攀 《晋控科学技术》 2026年第1期6-9,共4页
针对瓦斯抽采监测系统控制方式落后、功能单一、智能化程度低等问题,提出了一种瓦斯抽采远程智能化监测监控系统。该系统以中央控制器为核心,优选GD3型多参数传感器、甲烷浓度传感器、负压传感器、启停和振动传感器等,实时掌握设备运行... 针对瓦斯抽采监测系统控制方式落后、功能单一、智能化程度低等问题,提出了一种瓦斯抽采远程智能化监测监控系统。该系统以中央控制器为核心,优选GD3型多参数传感器、甲烷浓度传感器、负压传感器、启停和振动传感器等,实时掌握设备运行的关键参数,实现对被控终端阀门与电机的控制。瓦斯抽采远程智能化监测监控系统具有数据采集程序、终端控制程序、超限报警程序、自动运行程序等相关程序,实现了抽放泵站智能化远程监测监控的目的。现场工业性试验表明:瓦斯抽采远程智能化监测监控系统使得泵站电机启动电流下降60.5%,平均功率下降45%。 展开更多
关键词 智能化 抽采 监测监控
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基于B-GFP荧光菌的煤层注水扩散的空间特征及隙网渗流规律的生物示踪研究 被引量：1
10
作者 肖栋 彭苏萍 +1 位作者 李学臣 何海伦 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期3085-3099,共15页
辨识煤层中裂隙发育特征对于评价煤层渗透性和水力压裂等措施作用效果方面具有重要意义,随着煤矿开采深度的增加,在地应力及构造应力等因素的作用下,煤层裂隙发育的复杂性更加显著,传统的探测技术难以准确识别水力化措施裂隙的渗流路径... 辨识煤层中裂隙发育特征对于评价煤层渗透性和水力压裂等措施作用效果方面具有重要意义,随着煤矿开采深度的增加,在地应力及构造应力等因素的作用下,煤层裂隙发育的复杂性更加显著,传统的探测技术难以准确识别水力化措施裂隙的渗流路径。为此,利用煤层杆菌与蓝绿荧光(B-GFP)表达质粒融合,构建具有荧光特征的人工基因改造蓝绿荧光菌,结合其在煤层环境中的优良适应性及稳定的表面吸附特性,确定B-GFP荧光菌生物示踪技术,系统分析不同稀释倍数的荧光菌在煤表面的吸附特征及其在煤层裂隙中的渗流路径,为煤层水力化措施效果评价提供了新途径。结果表明:菌液在煤层中的扩散受有机代谢物含量和裂隙特征双因素的影响,高浓度时具有较强的浸润性,易在煤表面形成菌-液两相膜,导致菌体聚集成易于观测的菌斑;而在高稀释倍数下,菌液的浸润性减弱,菌体更依赖鞭毛在粗糙表面分散吸附。50倍稀释度被发现是构建均匀菌膜的最佳条件,且具有最高的多类型的示踪可辨识度。此外,B-GFP荧光菌在预裂煤样贯通裂隙中能够稳定附着,不受裂隙二次发育和扩展的影响,能够可靠地标记出贯穿型大裂隙、缝网以及半封闭型裂隙分布。回采工作面煤层注水影响半径的生物示踪法评价研究发现,该项技术能够准确地刻画出不同裂隙的分布区域,且刻画出注入水的空间渗流特征。煤层注水的实际影响半径大于4m,钻孔间距可扩展至8m。该研究为优化煤矿瓦斯防治和水力化措施设计提供了重要的理论支持和实践依据,对提高水力化措施的有效性研究具有显著的应用价值。 展开更多
关键词 裂隙发育 煤层注水 生物示踪 水力化措施 矿山安全
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软岩大变形煤层组瓦斯抽采钻孔偏移规律研究
11
作者 田紫微 李志红 +7 位作者 杨昌宇 邸成 赵全超 袁勋 江明锋 曾琦 张灵凯 刘鹏 《煤矿现代化》 2026年第1期1-8,共8页
随着经济的快速发展,我国在隧道建设方面取得了卓越成就,但也面临越来越多的挑战。瓦斯突出问题,作为隧道穿越瓦斯地层时的主要难题,具有更大的影响范围、更高的出现概率和更强的破坏性,因此其处理难度较大。瓦斯抽采是解决瓦斯突出问... 随着经济的快速发展,我国在隧道建设方面取得了卓越成就,但也面临越来越多的挑战。瓦斯突出问题,作为隧道穿越瓦斯地层时的主要难题,具有更大的影响范围、更高的出现概率和更强的破坏性,因此其处理难度较大。瓦斯抽采是解决瓦斯突出问题的关键手段,但在钻孔过程中,钻孔轨迹偏移问题普遍存在。为此,本文在昭通隧道开展了水力排渣法和风力排渣法的瓦斯抽采钻孔试验。首先,通过分析理论与实际钻孔深度,验证了理论钻孔深度计算方法的可靠性;然后,选取误差最小的2个试验孔进行轨迹偏移分析,得出该隧道中瓦斯抽采钻孔轨迹的偏移规律,为后续施工提供理论依据;最后,基于成孔效果和效率分析,认为风力排渣法具有更好的适用性。 展开更多
关键词 钻孔轨迹分析 钻孔排渣法 瓦斯突出 瓦斯抽采 钻孔试验
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底板梳状定向长钻孔技术在淮南矿区瓦斯区域治理应用研究 被引量：1
12
作者 张磊 方有向 +1 位作者 周伟东 景慎怀 《陕西煤炭》 2025年第1期119-123,151,共6页
针对安徽淮南矿区煤巷条带瓦斯区域治理时穿层钻孔量大、施工周期长,以及顺层钻孔一次性成孔难度大、孔内事故频发等难题,提出在张集煤矿采用底板梳状定向长钻孔预抽煤巷条带瓦斯的技术方案。在施工中总结了入煤角度控制、硬岩开分支、... 针对安徽淮南矿区煤巷条带瓦斯区域治理时穿层钻孔量大、施工周期长,以及顺层钻孔一次性成孔难度大、孔内事故频发等难题,提出在张集煤矿采用底板梳状定向长钻孔预抽煤巷条带瓦斯的技术方案。在施工中总结了入煤角度控制、硬岩开分支、飞管护孔等关键技术,形成了一套完善的梳状孔施工工艺,保证了钻孔主孔成孔深度和分支孔见煤率。试验期间,施工钻孔主孔深度均大于400 m,分支孔接力掩护长度均大于300 m。钻孔成孔明显得到改善,干管瓦斯抽采浓度达到60%以上,抽采纯量达到3.5 m^(3)/min,同时节省了施工成本,为淮南矿区的瓦斯区域治理提供了新的方案。 展开更多
关键词 区域治理 梳状定向长钻孔 煤巷条带瓦斯
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甘蔗渣灰复合早强剂对水泥基封孔材料性能影响 被引量：3
13
作者 刘健 王春梅 《兰州工业学院学报》 2025年第1期16-23,共8页
针对传统水泥基封孔材料存在的早期抗压强度不高、凝结时间过长等问题,通过向硅酸盐水泥中添加甘蔗渣灰(SCBA)、水化硅酸钙(C-S-H)、二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)进行改性。利用抗压强度、流动度、凝结时间、SEM、XRD、TG-DTG等测试方法,分... 针对传统水泥基封孔材料存在的早期抗压强度不高、凝结时间过长等问题,通过向硅酸盐水泥中添加甘蔗渣灰(SCBA)、水化硅酸钙(C-S-H)、二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)进行改性。利用抗压强度、流动度、凝结时间、SEM、XRD、TG-DTG等测试方法,分析三元复配早强剂对水泥基材料性能的影响,采用正交试验方法确定最优配比。结果表明:最优组合为A1B3C3,具体配比为1%SCBA、1.5%C-S-H、0.05%DEIPA;相对于空白组水泥,水泥浆体的流动性有所下降,但其力学性能和凝结时间均有显著提升,1、3、7、28 d的抗压强度相对于空白组分别提升了70.23%、26.27%、33.28%、14.92%,初、终凝时间分别缩短了84、103 min;通过微观结构分析,添加复合早强剂的最优组其内部结构更加紧密,形成了大量的C-S-H晶体以及杆状的Aft晶体。SCBA中的活性二氧化硅与CH反应生成C-S-H,C-S-H的加入为水化产物提供了成核位点,进一步加速C-S-H的形成;DEIPA不仅可以使C-S-H呈现出蜂窝状结构,还可以促进早期Aft的形成,从而使水泥整体结构更紧密;三元复合早强剂的加入使水化产物的生成速率和数量均有所提高,使其具有更高的早期强度。 展开更多
关键词 三元复合早强剂 抗压强度 正交试验 极差分析 功效系数法
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近距离煤层群开采瓦斯治理技术分析 被引量：1
14
作者 孙矩正 仝艳军 +1 位作者 张一佳 李寿山 《当代化工研究》 2025年第7期131-133,共3页
在近距离煤层的采煤工作中,单位时间内的煤炭开采量逐渐增多,同时释放出的瓦斯量也在持续增多,对采煤工作的安全、质量、效率造成不利影响,需要采取合理措施进行防治与管理。基于此,简单分析瓦斯的涌出情况,深入探讨相关的治理策略,以... 在近距离煤层的采煤工作中,单位时间内的煤炭开采量逐渐增多,同时释放出的瓦斯量也在持续增多,对采煤工作的安全、质量、效率造成不利影响,需要采取合理措施进行防治与管理。基于此,简单分析瓦斯的涌出情况,深入探讨相关的治理策略,以供参考。最终的研究结果表明,近距离煤层群开采瓦斯治理技术的应用,在有效降低煤层群中涌入瓦斯造成的危险、提高煤炭开采的安全性等方面具有重要的应用意义,并且能够为采煤工作提供技术支持,具有较高的推广价值。 展开更多
关键词 近距离煤层 煤炭开采 瓦斯治理
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热烟气强化增渗煤储层及驱替瓦斯效果分析
15
作者 林柏泉 施宇 +1 位作者 刘厅 黄涛 《煤炭学报》 北大核心 2025年第11期4877-4896,共20页
热烟气作为含CO_(2)载热介质注入深部煤层,在强化增渗煤体、提高瓦斯驱替效果的同时,实现了CO_(2)地质封存。阐明热烟气强化增渗煤体及驱替瓦斯过程多场耦合机制,是实现瓦斯增产效率科学调控的重要前提。基于纳米压痕测试的煤体力学参... 热烟气作为含CO_(2)载热介质注入深部煤层,在强化增渗煤体、提高瓦斯驱替效果的同时,实现了CO_(2)地质封存。阐明热烟气强化增渗煤体及驱替瓦斯过程多场耦合机制,是实现瓦斯增产效率科学调控的重要前提。基于纳米压痕测试的煤体力学参数非均质分布特性,构建了非均质煤储层地质模型,通过数值模拟分析了热烟气强化增渗煤体及驱替瓦斯过程多场时空演化特征。在此基础上,结合考虑气体突破效应的注气增产效率评价指标,探究了主要工程调控参数(烟气温度、CO_(2)体积分数和压力)与热烟气驱替煤层瓦斯效率的内在响应关系。结果表明:韦伯尔概率分布函数更适合描述煤体微观弹性模量在空间上的非均质分布行为;煤体损伤释放弹性应变能与矿物溶蚀释放热能的输入导致局部异常高温区域的产生。近场和远场瓦斯驱替形式分别为热驱替和CO_(2)驱替。N_(2)虽然能很快突破储层,但其在驱替过程中承担提高渗流压力梯度与降低混合气体流动阻力的角色。热烟气注井邻近煤体升温范围内,矿物溶蚀效应更强的原因在于煤体在热烟气高温与高压作用下发生损伤,更有利于CO_(2)富集。该区域煤体裂隙溶液内大量氢离子聚集,裂隙溶液酸性显著增强,导致矿物溶蚀速率增大。由于升温不充分区域内煤体温度不足以诱发煤体损伤,基质过度热膨胀导致煤体渗透率显著降低。驱替初期,热烟气注井邻近煤体升温不充分区域范围差别不大,但大量CO_(2)富集导致低渗锋面外向扩张。随着驱替时间增加,热烟气注井邻近煤体损伤范围与程度均迅速增大并逐渐趋于稳定,同时裂隙内可溶性矿物含量显著降低,产生显著的增渗效应。热烟气驱替煤层瓦斯过程中低渗锋面面积呈现先增大后减小的变化趋势。通过多场调控优化瓦斯增产效率,应当基于实际增产周期长短确定主要工程调控参数。短增产周期内,与烟气CO_(2)体积分数和烟气温度相比,烟气压力对注气增产效率影响更为显著,且低压烟气瓦斯增产效率更高;长增产周期内,高烟气压力、低CO_(2)体积分数和高烟气温度条件,能产生更高注气增产效率。 展开更多
关键词 热烟气 深部煤层 瓦斯驱替 多场耦合 非均质煤储层 增产效率
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基于应力分阶作用机制的煤岩瓦斯动力灾害特征分析
16
作者 赵伟 李泽鑫 +3 位作者 赵丹 周爱桃 臧杰 裴雄飞 《煤矿安全》 北大核心 2025年第5期40-54,共15页
随着浅部煤炭资源日益枯竭,我国煤炭开采逐步向深部延伸。随着埋深增加,应力状态发生转换,应力场类型也会发生转变,使得煤岩内部应力分布呈现出有层次性的分阶趋势,这种应力分阶作用造成了煤岩体的物理力学特征以及瓦斯赋存、运移环境... 随着浅部煤炭资源日益枯竭,我国煤炭开采逐步向深部延伸。随着埋深增加,应力状态发生转换,应力场类型也会发生转变,使得煤岩内部应力分布呈现出有层次性的分阶趋势,这种应力分阶作用造成了煤岩体的物理力学特征以及瓦斯赋存、运移环境的差异,从而影响煤岩瓦斯动力灾害的发生特征。为深入分析应力分阶作用对煤岩瓦斯动力灾害发生的影响,对应力分阶作用的影响机制进行了综述。结果表明:在应力分阶作用影响下,应力状态发生转换,导致构造煤发育程度、破坏状态的不同,且破坏程度较高的构造煤层有向静水应力状态发展的趋势;煤中孔隙在临界深度时小孔和微孔更发育,孔比表面积及孔容更大,裂纹转向也随之由水平向过渡为垂向,从而影响了煤层的渗透性和瓦斯的迁移路径;瓦斯含量随埋深增加呈现先增加后减小的变化趋势;深度加深,侧压系数变化,导致突出孔洞的形状由半椭圆形向蝶形变化,浅部与深部不同的应力状态也使得煤岩瓦斯动力灾害形式发生了改变。基于上述研究,提出浅部以瓦斯抽采为主,深部卸荷消能与瓦斯抽采协同的灾害分区治理理念;未来须思考如何完善并实践卸荷消能介质改性协同技术体系,有效减轻或避免由于应力变化引起的煤岩瓦斯动力灾害,以应对深部煤层开采带来的挑战。 展开更多
关键词 煤岩瓦斯动力灾害 瓦斯抽采 深部开采 应力分阶 影响机制
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基于GRU与非参数核密度估计的煤矿工作面瓦斯浓度区间预测模型
17
作者 王向前 王琴 徐宁可 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第5期8-15,共8页
瓦斯浓度预测对于瓦斯灾害防治具有重要意义。针对瓦斯浓度预测中预测精度低、泛化能力弱和单点预测方法描述信息过于单一的问题,提出一种基于GRU和NKDE的区间预测模型。首先,采用GRU网络实现瓦斯浓度的点预测,并在此基础上构建一组瓦... 瓦斯浓度预测对于瓦斯灾害防治具有重要意义。针对瓦斯浓度预测中预测精度低、泛化能力弱和单点预测方法描述信息过于单一的问题,提出一种基于GRU和NKDE的区间预测模型。首先,采用GRU网络实现瓦斯浓度的点预测,并在此基础上构建一组瓦斯浓度预测误差数据集;然后,以渐进积分均方误差为准则进行窗宽优化,实现非参数核密度估计;最后,通过叠加点预测结果,得到不同置信度下的瓦斯浓度区间预测结果,并进行评估。选取不同工作面的2组历史数据进行验证,研究结果表明:与SVM、BP和ARIMA等方法相比,GRU网络预测精度更高;基于GRU网络预测生成的误差数据集,与高斯模型及随机窗宽的非参数核密度估计模型相比,最优窗宽的非参数核密度估计模型更接近真实的预测误差分布,能够有效预测煤矿瓦斯浓度的区间。研究结果可为煤矿安全管理提供参考依据。 展开更多
关键词 瓦斯浓度 门控循环单元 非参数核密度估计 窗宽优化 区间预测
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采动覆岩应力场、裂隙场演化及其对L型井抽采瓦斯的影响机制
18
作者 祝捷 张宇博 +6 位作者 王勃 苗在全 徐波 田波 田斌剑 刘轩 唐硕 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S2期794-809,共16页
井上下联合抽采瓦斯已成为防治煤矿瓦斯灾害、实现高瓦斯矿区煤炭与瓦斯资源安全高效协调开发的重要技术之一。现场监测显示在工作面回采阶段,井下钻孔、地面直井和L型水平井均发挥了不同程度的积极作用。与地面直井相比,L型井和井下钻... 井上下联合抽采瓦斯已成为防治煤矿瓦斯灾害、实现高瓦斯矿区煤炭与瓦斯资源安全高效协调开发的重要技术之一。现场监测显示在工作面回采阶段,井下钻孔、地面直井和L型水平井均发挥了不同程度的积极作用。与地面直井相比,L型井和井下钻孔抽采瓦斯持续时间长、抽采气量稳定。为了研究采动覆岩应力场和裂隙场演化对井上下联合抽采效果的影响机制,建立了考虑工作面回采的地质力学模型,分析了工作面回采过程中,煤岩体位移场、应力场和裂隙场的时空演化规律,揭示了上覆岩层应力变化与L型水平井抽采瓦斯的相关性。研究表明:L型井并非在附近围岩出现竖向应力峰值期间见气,而是在应力梯度达到峰值之后且趋于平稳之前见气。这与工作面回采引起的覆岩应力达峰后裂隙带的快速演化有关。岩层应力急剧下降直到平稳标志着裂隙带的充分发展,这是该处L型井抽采瓦斯形成稳定气流的必要条件。工作面回采过程中,煤层上覆岩层的竖向应力经历逐渐达峰后快速下降和缓慢下降至稳定2个变化区间,其分界点即应力变化转折点。L型井B靶点围岩出现应力变化转折点时L型井见气。之后L型井稳定发挥抽采工作面瓦斯的作用,成为井上下联合抽采模式的重要组成部分。研究表明:可参考采动覆岩应力变化曲线进行L型井的层位优选和井型设计。 展开更多
关键词 采动覆岩 井上下抽采 裂隙场演化 应力场演化 L型水平井
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低透气煤层穿层+机械造穴协同增透技术研究与应用
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作者 李乐艺 陈绍刚 《能源与节能》 2026年第1期66-69,73,共5页
揭煤是煤矿开采中危险性极高的环节之一,极易引发煤与瓦斯突出现象,尤其是下行揭煤,作为瓦斯防治的重点环节,需要进行瓦斯抽采作业。以往,煤矿企业采用传统手段治理瓦斯,不仅治理成本高,瓦斯治理效果也不尽如人意,煤层透气性差、下行孔... 揭煤是煤矿开采中危险性极高的环节之一,极易引发煤与瓦斯突出现象,尤其是下行揭煤,作为瓦斯防治的重点环节,需要进行瓦斯抽采作业。以往,煤矿企业采用传统手段治理瓦斯,不仅治理成本高,瓦斯治理效果也不尽如人意,煤层透气性差、下行孔抽采效率低等问题严重制约矿井安全生产。为改变这一现状,通过优化瓦斯治理相关设计,探索应用煤层穿层+机械造穴协同增透技术,并在新田煤矿进行现场试验,取得了显著成效。试验结果显示,经过机械造穴的钻孔,其7 d瓦斯抽采纯量较未造穴钻孔11 d的抽采纯量提高5~7倍,且造穴钻孔的瓦斯抽采稳定性明显提升;在满足消突要求的前提下,石门揭煤周期大幅缩短,使矿井抽、采、掘接替计划的编制更加合理,也为高突矿井瓦斯综合治理及安全生产提供了有益借鉴。 展开更多
关键词 低透气煤层 下行揭煤 瓦斯抽采 机械造穴 增透技术
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谭坪矿2号煤层定向钻孔抽采瓦斯效果实践
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作者 成永新 《煤矿现代化》 2026年第1期136-139,144,共5页
以谭坪矿主采2号煤层为研究对象,分析了上覆岩层破裂条件,确定了瓦斯抽采钻孔分布位置,采用定向钻孔抽采瓦斯技术,探讨了该技术对瓦斯抽采效果的实践效果。抽采结果表明,布置在裂隙带内部瓦斯抽采核心区域的定向钻孔可以高效抽采瓦斯,... 以谭坪矿主采2号煤层为研究对象,分析了上覆岩层破裂条件,确定了瓦斯抽采钻孔分布位置,采用定向钻孔抽采瓦斯技术,探讨了该技术对瓦斯抽采效果的实践效果。抽采结果表明,布置在裂隙带内部瓦斯抽采核心区域的定向钻孔可以高效抽采瓦斯,钻孔内瓦斯体积分数及纯抽采量均显著高于核心抽采区外的钻孔。 展开更多
关键词 瓦斯 煤层 采煤 定向钻孔抽采
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