松软破碎煤层顺层孔全程下筛管护孔抽采技术研究

针对余吾煤业松软破碎煤层打钻困难,成孔后由于煤质松软、瓦斯压力大、地应力等原因导致钻孔塌孔,堵塞瓦斯抽采通道,影响抽采效果的难题。研究了松软破碎煤层成孔后全程快速下筛管,既解决了松软煤层钻孔塌孔问题,又解决了退钻后筛管下入深度浅和下筛管效率低的问题,其效果对本煤层破碎区域瓦斯快速抽采达标具有重要的工程意义。     

孤岛工作面顺层钻孔施工与护孔技术研究

孤岛工作面两侧煤体回采过后,工作面煤体压应力增大,煤体松散破碎。顺层钻孔打钻对煤层应力的扰动使煤层应力得以释放,常出现夹钻、喷孔现象,导致打钻后塌孔、成孔率不高、抽采效果差。为解决孤岛工作面松软煤层的瓦斯抽采难题,针对性地选取N1202胶带巷作为试验地点,进行了顺层钻孔全程下筛管护孔技术试验。通过对打钻施工技术、抽采效果及成本的对比分析,证明筛管护孔技术可以有效提高孤岛工作面顺层钻孔的瓦斯抽采效果。     

大通孔开闭式钻头的结构特点及工作原理

目前,钻孔预抽煤层瓦斯是突出煤层回采工作面一种重要的区域防突措施。针对低透气性松软突出煤层,与退钻裸眼瓦斯抽采方式相比,采用筛管下放工艺进行瓦斯抽采具有一定的优势,但因松软煤层松软、破碎,易出现塌孔,导致筛管无法下入孔底,造成钻孔实际抽采段减少,影响瓦斯抽采效果,为煤矿的安全生产埋下隐患。为解决这一系列问题,研发了大通孔开闭式钻头,并对其结构特点及工作原理进行分析,以现场试验验证其使用效果。     

高瓦斯松软煤层钻孔加固密封技术研究

为解决高瓦斯松软煤层瓦斯抽采钻孔孔口失稳这一重要难题，通过研究高瓦斯松软煤层中钻孔封孔段失稳机理及钻孔孔周裂隙场及位移情况，将传统技术及加固技术导致钻孔失稳的理论进行对比分析|得出了在封孔初期对封孔段实施固化能够增大周边煤体的主动支护作用的结论，基于分析结果提出了采用“大孔径”打孔护壁注浆+“小孔径”打孔的新型孔口加固密封技术|最后，在潞安集团古城煤矿S1303主运输大巷进行加固密封技术的现场验证，实验结果表明30d后单孔瓦斯浓度提升约30%，加固技术很好地解决了钻孔孔口失稳变形导致的瓦斯抽采管难以送入指定位置的问题。     

钻隔封封孔技术在提高瓦斯安全抽采效率中的应用研究

为解决瓦斯抽采钻孔密封性差、漏风量大和伴生的破碎煤体自燃灾害,提出了新型钻隔封一体化封孔技术来对瓦斯抽采钻孔封孔。钻隔封一体化封孔技术通过注入柔性膏体封孔材料密封钻孔,钻孔内和钻孔周围煤壁喷涂黏性无机密封材料,来实现动态密封钻孔周围新生裂隙,隔绝破碎煤体与周围空气接触,提高瓦斯抽采浓度和降低破碎煤体自燃风险。煤矿现场试验表明,采用新型钻隔封一体化封孔技术后,瓦斯抽采钻孔周围煤体漏风大大降低,瓦斯抽采浓度较常规封孔的钻孔提高了2.3倍,钻孔内部温度降低了12.8℃,破碎煤体自燃风险大幅降低,切实保障瓦斯抽采工作安全高效进行。     

松软破碎煤层瓦斯抽采钻孔失稳机理分析及加固技术

为解决采动影响下破碎煤体在瓦斯抽采过程中,钻孔密封质量差、易发生失稳破坏等难题,以平煤十三矿为工程研究背景,在钻孔失稳变形机理分析的基础上,提出采用孔口段煤体注浆固化+孔内主动支护联合防治技术以提高钻孔稳定性,并在己15-17—11030工作面进行工业性试验。工业性试验结果表明:试验孔瓦斯衰减速度较慢、抽采寿命长,其最大抽采浓度约是普通对比孔最大抽采浓度的1.3倍;在第10天,普通对比钻孔发生失稳破坏,抽采瓦斯浓度和孔口负压骤然下降,而应用该技术的试验孔始终保持高效的抽采;依靠该技术的支护作用可改善煤体物理力学参数,使破碎区煤体相互啮合并处于原位,阻止钻孔破碎区进一步扩大或恶化,保持钻孔的长期稳定和瓦斯的高效抽采。     

松软破碎煤体瓦斯抽采钻场预加固技术研究与应用

针对松软破碎煤体施工大直径长距离瓦斯抽采钻孔容易出现塌孔、卡钻导致钻孔失效的难题，采用理论分析、现场测试和井下试验的方法，通过煤岩体强度和结构探测，得出了煤岩体的结构完整性和强度，并根据围岩特点确定了注浆机理以粘结松软煤体、增强松软煤体整体性为主，适当增加煤体强度，达到防止钻孔塌孔的目的，在此基础上设计了注浆加固参数和单孔全长分段注浆工艺，该工艺施工工程量小，工艺简单，加固速度快。井下试验表明，煤岩体注浆加固后围岩强度增加57%，完整性提高58.8%，钻孔无塌孔出现，有效保证了长钻孔的顺利实施。     

顺层钻孔下花管技术在余吾煤业的应用

随着煤矿采深的不断延伸,所采煤层逐渐变为松软煤层。松软煤层具有瓦斯压力大,瓦斯含量高、透气性低等特点,预抽钻孔成孔后易发生塌孔现象,严重降低钻孔瓦斯排放通道的有效利用长度,导致钻孔瓦斯抽采效率低下、抽采周期变短、抽采达标时间延长等问题。为解决钻孔松软煤层预抽钻孔塌孔问题,针对性的选择余吾煤业公司N1101胶带巷作为试验地点,通过考察不同类型花管对于支撑钻孔稳定性及不同支护条件下瓦斯抽采纯流量的变化,确定筛眼密度和直径最优参数,从而增加钻孔瓦斯抽采纯流量,提高煤层瓦斯抽采率。     

本煤层双套管高效瓦斯抽采技术及应用

为了解决本煤层抽采钻孔抽采瓦斯流量小、浓度低、易塌孔、封孔难的技术难题,分析了现有抽采技术的不足,根据平煤股份八矿己15-13330工作面运输巷的实际情况,提出采用本煤层双套管高效瓦斯抽采技术,并对双套管抽采的作用原理、双套管的合理长度等进行了研究.现场应用结果表明:在煤体普氏系数f≥0.25的本煤层钻孔瓦斯抽采中,采用双套管高效瓦斯抽采技术,可有效防止钻孔塌孔堵塞,提高钻孔密封质量,单孔瓦斯抽采平均初始体积分数达到89％,瓦斯纯流量提高了80％,抽采31 d后瓦斯抽采流量仅衰减12％;试验工作面抽采干管瓦斯体积分数维持在18％以上,工作面煤层瓦斯预抽率达到45％.     

晋城矿区井下梳状钻孔瓦斯抽采技术体系

针对晋城矿区松软煤层破碎易塌孔卡钻导致的成孔性差、顺层钻孔抽采距离短等难题,利用远距离治理松软煤层瓦斯的梳状定向孔钻进技术与松软煤层瓦斯治理特点相结合,形成了适合晋城矿区瓦斯抽采的底板梳状孔替代底抽巷、掩护相邻工作面煤巷掘进梳状孔、本煤层孔排水-顶板梳状孔抽采瓦斯3种技术模式,分别在赵庄矿1307工作面、成庄矿4226巷、53131工作面进行推广应用。结果表明,该瓦斯抽采技术体系实现了单分支孔出煤量大于1 t、瓦斯突出危险性消除、累计抽采瓦斯纯量10.14万m3的效果,解决了绕过破碎煤层区域掩护邻近煤巷掘进,V字形产状煤层本煤层孔残留水影响瓦斯抽采等技术难题。     

松软煤层下筛管护孔高效抽采瓦斯技术试验研究

针对松软煤层瓦斯抽采钻孔成孔难、孔壁易坍塌,致使瓦斯有效抽采时间短、浓度低、流量小的现状,提出了松软煤层筛管护孔抽采瓦斯技术,阐述了该技术的基本原理、相关设备及施工工艺。在马堡煤矿15203工作面运输顺槽进行了工业性试验。该技术的应用有效地防止了钻孔塌孔,改善了瓦斯抽采效果,缩短了预抽时间,应用前景良好。     

套管钻进技术在煤矿复杂地层中的应用探讨

我国的地质条件和煤层特征差异大,复杂地层中构造煤发育,瓦斯含量高,地应力大,煤层破碎松软,易发生塑性流变。采用套管钻进技术替代传统的常规钻杆进行钻孔瓦斯抽采,可提高工作效率,防止卡钻、塌孔等事故的发生,提高瓦斯抽采的效率,并可以不起钻取出钻头等孔底钻具组合下筛管,解决在井下复杂地层中钻孔瓦斯抽采的难题。介绍了套管强度及孔底组合钻具结构,探讨了套管钻进技术在煤矿复杂地层中的应用前景。     

钻孔埋管注浆过软煤层施工技术

在煤矿井下打钻施工过程中,当钻孔施工遇到软煤层时,由于煤质松软、煤体赋存瓦斯浓度较大,往往出现塌孔、喷孔、卡钻、埋钻等有害现象。高山煤矿防突队在多方面分析调研的基础上,借鉴防治水注浆堵水的原理和施工手段,在钻孔施工至软煤层时,冲洗钻孔内的煤粉,使钻孔四周煤体垮落适度加大,然后利用孔口埋管向孔内注浆至煤体垮落范围内,等凝固后恢复正常施工,避免了煤层松软塌孔、卡钻、埋钻等现象的发生,保证了钻孔施工进度和生产安全。     

松软高突煤层筛孔管护孔工艺的应用研究

由于松软高突煤层成孔性差、孔壁不稳定,造成塌孔,影响钻孔施工质量和预抽效果。通过在首山一矿顺层瓦斯抽采钻孔应用筛孔管护孔下放工艺,既解决了松软煤层成孔难、塌孔、筛管下不到位等钻孔施工技术难题,又提高了钻孔瓦斯抽采浓度,同时分析了应用过程中存在的问题,为松软高突煤层筛孔管护孔下放工艺在抽采瓦斯技术中的应用提供技术经验。     

宽翼片螺旋钻杆在松软破碎煤层的应用研究

松软破碎煤层瓦斯抽采钻孔存在易塌孔、孔深浅、成孔难等问题,根据煤层瓦斯地质条件,选取合适的螺旋钻进工艺能很好地解决这一难题。分析了宽翼片螺旋钻杆的结构特点和施工工艺,结合螺旋钻具的排粉原理,推荐在松软破碎煤层中采用风水联动雾化排粉工艺和孔内全程下筛管工艺,对于解决松软煤层钻孔施工难题有着很好的借鉴意义。     

本煤层深孔定向静态破碎卸压增透技术研究与应用

为提高高瓦斯低透气性松软煤层的瓦斯抽采能力,结合适当的钻孔布置开发了一种利用静态破碎技术来压裂煤体、提高煤层透气性的技术方法,并在五阳矿7601掘进工作面进行了实际应用。实践结果表明：深孔定向静态破碎卸压增透技术卸压增透效果显著,比同等条件下的普通钻孔抽采效果成倍提高,为高瓦斯、低透气性松软煤层的瓦斯高效抽采提供了可靠的技术保障。     

松软煤层抽采钻孔全程下筛管护孔高效抽采技术研究及应用

针对松软煤层抽采钻孔塌孔造成的抽采效果较差问题,在新景矿进行了全程下筛管护孔工艺试验,通过对比采用全程下筛管和退钻后下筛管两种工艺的筛管下放率和瓦斯抽采参数数据,得出采用全程下筛管护孔技术的钻孔抽采浓度、抽采纯量比对比试验孔提高了1倍左右,抽采达标时间大大缩短,实现了高效抽采,保障了矿井的安全生产。     

煤层瓦斯抽采钻孔加固式动态密封技术

为彻底改善瓦斯抽采钻孔的封孔效果,解决高瓦斯松软煤层封孔段易失稳钻孔瓦斯抽采的现实难题,首次提出了加固式动态密封技术。阐述了加固式动态密封技术的基本原理,并在天理矿53105工作面进行了实际应用。结果表明:加固式动态密封技术效果显著,比同等条件下的普通封孔方法密封效果成倍提高;钻孔瓦斯抽采浓度由9.6%增加到36.5%。该技术实施后,天理矿53105机巷瓦斯抽采钻孔浓度和抽采效果显著提高,为高瓦斯钻孔密封提供了新的方法,具有显著的经济和社会效益。     

松软煤层底板定向长钻瓦斯抽采技术实践

为解决松软煤层瓦斯抽采钻孔施工难、成孔差的问题,提出了松软煤层底板定向长钻瓦斯抽采技术:在被保护煤层底板选择合适层位,采用定向钻进技术施工长距离钻孔作为主孔,再从主孔施工若干探煤层的分支钻孔抽采卸压煤层瓦斯。现场试验2个主孔进尺都达到了603m,累计抽采瓦斯纯量183 204.98 m3,工程实践表明该技术不仅回避了松软煤层本煤层钻孔难于施工的问题,而且分支钻孔很好的实现了区域煤层瓦斯抽采。     

突出煤层卸压增透后封孔技术研究与应用

为了解决突出煤层水力化卸压增透后，普遍存在瓦斯抽放钻孔塌孔严重、钻孔封堵难度系数大、抽采出的瓦斯浓度低、抽采衰减速度快、抽采钻孔经常出现一氧化碳等问题，传统的封孔工艺不能有效解决煤层中的裂隙对瓦斯抽采钻孔的影响，通过对高应力突出松软煤层封孔技术的研究，制定了八矿高应力松软煤层封孔工艺，提出了反压注浆封孔工艺方法。降低了瓦斯抽放钻孔漏气率、增强钻孔密封性、提高抽采浓度、消除钻孔自燃隐患，实现了瓦斯抽采最大化。