土城矿松软煤层下筛管瓦斯抽采技术试验研究

针对土城矿煤层松软成孔困难、孔壁易坍塌、钻孔瓦斯抽采效率低下、煤层瓦斯难以被抽出的问题,提出采用下筛管技术,通过对软煤层钻孔形成内部支撑力,达到提高钻孔稳定性与瓦斯抽采效率的目的。现场试验表明:采用钻杆内下筛管技术,筛管下放率可达95%以上,钻孔平均瓦斯抽采量比退钻后下筛管及未下筛管分别提高2.5倍和9.2倍,瓦斯平均浓度分别提高1.87倍和12.03倍。     

针对松软突出煤层椭圆钻杆的研制

基于松软煤突出煤层中钻瓦斯抽放孔的施工特点和钻机已有配套钻杆特点的分析,设计了一种新型椭圆钻杆,并从该型号钻杆设计的理论基础、材料选择及传递的扭矩校核进行了探讨和计算。通过在松软突出煤层中打钻试验结果表明,该型号椭圆钻杆提高了钻机在松软突出煤层中成孔深度、成孔率及钻进效率,并为瓦斯抽放钻机增添了一种配套钻杆。     

新型钻杆在瓦斯抽采中的研究及应用

避免瓦斯事故最有效办法就是提高钻孔的成孔率,增大瓦斯抽采确保瓦斯应抽尽抽。瓦斯钻杆的质量是决定钻孔成孔率的关键设备。通过对国内外瓦斯钻杆研究状况进行调研,分析对比现有钻杆技术领域的不足之处,通过系列试验确定钻杆最佳热处理参数、改进的摩擦焊接工艺和最佳工艺参数,研制出一种新型瓦斯钻杆。新型瓦斯钻杆已在杜儿坪煤矿、马兰煤矿等进行产品应用,有效及时抽放瓦斯,大大降低了卡钻丢钻机率,降低耗材22%,具备良好的经济和社会效益。     

旋转筛管固定装置的研制与应用

常用的煤矿井下全程护孔瓦斯抽采工艺筛管下放技术存在筛管容易被扭断的问题。设计了一种筛管旋转固定装置。该装置由主杆体、钢翼、定位钢销、动杆体、连接罩及扭簧组成。现场应用证明,这种旋转装置可以有效避免筛管被扭断,提高瓦斯抽放效率。     

筛管护孔工艺及装备在神华宁煤集团的应用

神华宁煤集团金能煤业分公司和乌兰煤矿被鉴定为煤与瓦斯突出矿井,一直以来利用钻孔瓦斯抽采预防和治理瓦斯灾害。在钻进过程中,经常发生因孔壁坍塌、瓦斯突出而造成的抱钻、埋钻事故,以及塌孔后因抽采通道堵塞而导致钻孔瓦斯抽采利用率低。大通孔螺旋钻杆能有效解决钻进过程中的抱钻、埋钻事故,联合一字铰接钻头和悬挂装置实施筛管护孔工艺技术可解决钻孔瓦斯抽采利用率低的问题。在现场应用过程中,使用人工和筛管助推器2种方式下放筛管,共完成工程量3 845 m,其中筛管助推器的效率是人工下放方式的3倍,表明筛管护孔工艺技术及装备适合在松软煤层矿区推广应用。     

开闭式反循环钻头的结构设计与工作原理

由于煤层松软和破碎的缘故,松软突出煤层瓦斯抽放孔易垮塌,将导致钻孔成孔率低,瓦斯抽放通道易堵塞,影响了瓦斯抽采效率。为解决这些问题,设计了开闭式反循环钻头,并对其结构特点和工作原理进行分析。这种钻头结合了全程筛管下放和反循环钻进2种工艺的优势。通过降低对孔壁的二次破坏,提高了钻孔成孔率和成孔深度;通过全孔段下放筛管,防止孔壁垮塌堵塞瓦斯通道,提高了瓦斯抽放孔的利用率。介绍了该新型钻头的结构设计、工作原理和应用情况。     

松软煤层瓦斯抽采孔PVC管护壁技术应用研究

针对晋城煤业集团赵庄煤业矿区地质构造复杂、煤层松软及透气性差,瓦斯抽采孔由于煤层松软引起孔壁稳定性差,成孔提钻后,短时间内孔壁坍塌,导致瓦斯抽采通道堵塞,抽采率低,抽采效果差的问题。利用在钻孔施工完成后不提钻杆,先在钻杆内部下入抽采筛管进行护壁,提钻后形成瓦斯抽采通道,应用结果表明:该技术与传统提钻后下套管工艺相比,下管效率大幅提高,下管深度达到孔深的98%以上,有利于提高瓦斯抽采效率,对煤矿安全具有重要意义。     

全孔段下筛管技术在松软煤层瓦斯抽采中的应用

针对松软煤层瓦斯抽采孔壁稳定性差,易造成喷孔、塌孔,难下筛管,瓦斯抽采效率不理想的问题。详细介绍了全孔段下筛管技术的配套设备及工艺流程,并在潞安常村煤矿对该技术进行了工业试验。试验结果表明:在松软煤层中全孔段下筛管工艺比传统工艺的成孔率高50%;全孔段下筛管工艺可以使单孔瓦斯抽采浓度提高近2倍;单孔纯瓦斯流量提高1倍;而且全孔段下筛管技术护孔效果要远远高于传统工艺,尤其在松软煤层中采用该技术可以大大提高瓦斯抽采效率。     

顺层瓦斯抽采钻孔全程下筛管技术和装置的研究与应用

针对顺层长钻孔深孔"留不住、封不严、抽采效率低"的问题,采用理论分析和现场试验的方法,研究顺层瓦斯抽采钻孔全程下筛管强化抽采技术。通过建立煤岩瓦斯气—固耦合模型,模拟分析了筛管长度、抽采负压、筛管直径对顺层钻孔瓦斯抽采效果的影响,表明:抽采负压(13～40kPa)和筛管直径(32～50mm)对瓦斯抽采效果影响较小;筛管长度是提高瓦斯抽采效果的关键因素,全程下管120m时,筛管长度100m的钻孔比筛管长度40m的钻孔瓦斯抽采效果提高3倍。通过改进了钻头"一"字型横梁的连接与固定方式、配合无焊接整根大通径钻杆、封孔管孔底悬挂装置,实现"钻多深下多深";全程下筛管后,单孔平均浓度可提高29%以上,有效抽采期可提高1. 9倍。     

松软煤层全孔段下筛管瓦斯抽采技术与装备研究

以潞安李村煤矿为研究对象,研发新型全孔段下筛管技术的配套设备及工艺流程,并进行了工业试验。结果表明:松软煤层全孔段下筛管技术成孔率是传统下筛管技术的2倍。该工艺可以对裸孔进行护孔,降低钻孔塌孔率,提高了下筛管效率,增加了经济效益;全孔段下筛管工艺下瓦斯浓度稳定在30.6%,是传统工艺下瓦斯浓度的2.83~2.85倍;利用全孔段下筛管工艺可以使单孔纯瓦斯流量提高近2.15~2.36倍,效果明显;松软煤层全孔段下筛管护孔瓦斯抽采效果远高于传统下筛管瓦斯抽采工艺,提高了钻孔的可靠性,保证了瓦斯的抽采效率,解放了生产力,具有良好的推广应用前景。