精确定向钻进技术在急倾斜煤层老空区探放水中的应用

为了解决煤层老空区积水探放距离远、难度大、工期长、成本高的问题,将精确定向钻进技术应用于急倾斜煤层老空区探放水中,并比较了定向钻进技术与排水巷技术的工期和成本。结果表明:精确定向钻进技术能够解决老空区积水的探放水难题,单孔钻探距离可达712 m;与施工排水巷相比,工期和成本均可减少约2/3;钻孔设计应尽可能预先判断积水区的最低位置,钻孔应沿煤层顶板钻进至积水区附近后从煤层顶板进入积水区。     

整合煤矿老空区积水特征及治理

为解除老空区积水对整合矿井煤层再开采带来的巨大隐患,采用理论分析和现场实测方法对老空区积水来源、治理原则和方案进行研究。结果表明;两种因素作用下形成了南河煤业3#煤层老空区积水,进而提出老空积水治理的三个原则和四种方案,认为下组煤层施工钻孔疏放上组煤层积水方法较合理。提出并实施了老空区积水治理的钻孔布置参数和安全技术措施,现场实测发现有效疏排采空区积水30 000m3,老空积区水得到较好疏放。     

瞬变电磁法探析在矿井积水异常区的应用

本文针对某煤业采空及采空积水异常区进行了研究,采用瞬变电磁法圈定4+5号、9+10+11号煤层采空及采空积水异常区。研究结果表明:4+5号煤层共圈定异常区9个,其中采空异常区2个,采空积水异常区2个,顶板富水异常区5个;9+10+11号煤层共圈定异常区11个,其中采空异常区4个,采空积水异常区6个,顶板富水异常区1个。     

厚煤层顶板定向钻孔技术研究与应用

保德煤矿三盘区深部大巷延伸为全煤巷道,区域煤层厚度7.4m以上,巷道沿煤层底板掘进,巷道高度3.8m。通过在三盘区深部大巷延伸区域沿8#煤层顶板施工下行定向长钻孔对掘进区域进行超前预抽,大幅降低了掘进区域瓦斯压力和瓦斯含量;巷道掘进形成自由空间从而产生微裂松动区,进而增加了围岩的透气性,在巷道掘进期间顶板煤层定向钻孔作为煤层顶板高抽孔抽放,降低了掘进工作面瓦斯涌出量并解决了巷道层流问题。通过采取厚煤层顶板定向钻孔技术,掘进工作面瓦斯问题得到了合理解决。     

顶板老窑水危险源矿井直流电法探测技术与应用

顶板老窑采空积水区是下水平煤层开采的危险源。为了准确探测上层煤老窑采空区积水危险源位置,通过研究采煤工作面顶板老窑采空区性质及其地球物理特征,采用矿井直流电法探测技术研究了顶板采空积水区的分布规律。结果表明,该技术能准确探测工作面顶板老窑采空积水区的位置及其分布范围,能指导井下疏放水钻孔定位,可为保障煤矿生产安全提供科学依据。     

高位定向长钻孔技术在桃园矿采空区瓦斯治理中的应用

针对工作面回采后采空区瓦斯易超限问题,采用螺杆马达结合随钻测量技术的定向钻进工艺,在桃园矿1029工作面施工了3个长距离煤层顶板大直径定向钻孔,最大孔深531m,累计进尺1701m(含分支孔),通过精准控制钻孔轨迹,使钻孔沿煤层顶板裂隙带延伸,有效抽采煤层回采后采空区内瓦斯,总结了一套适用于采空区瓦斯治理的高位顶板长钻孔施工方法,保障了煤矿安全高效生产。     

高位定向钻孔技术在唐口煤矿的应用分析

为探索顶板高位定向钻孔技术在唐口煤矿上隅角瓦斯治理中的实际效果,通过理论计算获得煤层顶板裂隙带发育范围并进行钻孔轨迹设计,之后采用定向钻机装备在6305工作面完成了3组钻孔试验,钻孔深度分别达到375 m、375 m和402 m,结果表明,采用高位定向钻孔技术,其钻孔深度、施工效率、抽放效果及施工成本等较普通高位钻孔有大幅提高。     

定向长钻孔在小沟煤矿探放水中的应用

煤矿水灾是煤矿建设和生产的主要灾害之一,施工探放水钻孔是解决水害的重要手段。传统探放水钻孔受钻孔深度浅、轨迹无法控制、钻场位置等条件限制,导致钻孔探查范围及精度有限,因此探放水定向长钻孔工艺的研究应用对解决煤矿水害问题具有重要意义。项目利用定向钻孔工艺在小沟煤矿成功施工1个采空区探放水钻孔,最大主孔孔深达714 m,并开分支孔分别从煤层、煤层顶板、煤层底板钻入采空区,单孔出水量达140 m3/h。实际应用情况表明:当老采空区位置不明时,从煤层顶板钻入采空区,疏放水效果最佳,且钻孔风险最小。     

复杂地质条件下采空区老空水远距离探放技术

水害会对井下采掘工作造成威胁，探放水是实现水害治理的主要技术手段。常规的短钻孔存在孔深短、钻孔轨迹偏差大、施工场地受限等问题，导致探放水范围有限。为此将长距离定向钻孔应用到井下水害治理中，对提高生产安全保障能力有显著促进意义。为实现B8煤层老采空区老空水高效探测及疏排，根据现场情况施工1个定向长钻孔、2个分支钻孔，并对钻孔布置位置、施工工艺及探放水效果等进行分析。现场应用后，施工的定向长钻孔从B8煤层内、顶板及底板位置进入老采空区内，钻孔出水量最大为145 m³/h,钻孔累积排水达到23.5万m³,取得了较好的探放水效果。     

定向长钻孔技术在煤矿井下防治水钻孔施工中的应用

针对煤矿井下水害防治钻孔施工中采用传统回转钻进工艺施工存在钻探工作量大、钻孔轨迹不可控、探测盲区等难题,总结了定向长钻孔施工技术在探测老空区、顶板疏放水及底板加固注浆施工中的优势。现场实践表明,采用定向长钻孔技术能够实现钻孔轨迹精确控制,保证钻孔轨迹沿预定探测区域延伸,提高探测精度,为煤矿井下防治水钻孔施工提供了实践经验。     

注浆加固技术在三软煤层集中应力区探放水中的应用

三软煤层应力集中区探放老空积水一直以来成孔困难。易出现塌孔、施工过程中通过应力集中区注浆加固技术大大提高了应力集中区阻、隔水强度,有效地解决了松软煤层探放水过程中钻孔易塌孔、易被冲垮等难题,为三软煤层中探放采空区积水积累了经验。     

三软煤层回风巷老空水探放控制技术

三软煤层老空区探放水一直是个难题.在三软煤层中,封孔不被破坏,孔口管壁外不渗水、不涌水,是保证探放水工作取得良好效果的关键.分析了1204回风巷老空区积水的来源,并对老空区积水量进行了计算,提出了钻孔参数及钻孔的合理布置措施,较好地控制了老空区的积水问题.     

顶板千米定向钻孔在矿井瓦斯抽采中的应用

为解决某矿上覆3#煤层采空区瓦斯超限问题,运用RFPA模拟"三带"分布规律,确定裂隙带的高度,并根据94306综采工作面的实际条件,确立了普通高位钻孔的抽采参数,结合ZDY6000LD型井下千米定向钻机的特性,提出使用定向顶板高位钻孔替代普通顶板高位钻孔,并进行了试验。结果表明,定向顶板高位钻孔与普通顶板高位钻孔具有相同的抽采效果,但定向顶板高位钻孔具有施工钻场数量少、钻机移动次数少、钻孔工程量少的优点。     

顶板定向分支钻孔预抽煤巷条带瓦斯工程实践

针对下峪口煤矿23202切眼掘进工作面无保护层开采条件、普通顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯不符合《防治煤与瓦斯突出细则》要求,提出了顶板定向分支钻孔预抽煤巷条带瓦斯区域防突措施,通过对钻孔施工情况及瓦斯抽采效果分析,顶板定向分支钻孔实现了对预抽区域煤层的全覆盖,抽采63 d后区域防突措施效果检验,煤层残余瓦斯含量降到8 m3/t以下,实现了巷道的安全掘进。     

采动影响下邻空定向钻孔整体水力压裂瓦斯抽采技术北大核心

针对采动影响下邻空定向钻孔所面临的顺煤层成孔难度大,常规措施无法实施水力压裂的难题,以黄陵二号煤矿2号煤层邻空水力压裂钻孔为研究对象,提出了“先入顶板后进煤层”钻孔布置思路,以及开孔点与见煤点距离的综合确定方法,得出开孔点与见煤点距离的最小值为71.6 m;并确定了配套的封隔器类型和孔内压裂工具组合。在209工作面回采影响区域开展了工程实践,成功实施3个“先入顶板后进煤层”钻孔的定向钻进和整体水力压裂施工:定向钻孔长度240~270 m,岩孔段开孔点与见煤点距离为105~117 m,单孔压裂段长度126~165 m,泵注压力15.2~19.0 MPa,压裂液用量248~315 m^(3)。实测水力压裂影响半径达36~54 m,压裂钻孔平均瓦斯抽采体积分数与瓦斯抽采量较压裂前提升了4~16倍和3~8倍,压裂区域内瓦斯预抽钻孔百米瓦斯抽采量是未压裂区域的2倍,且抽采体积分数大于60%的钻孔数量是未压裂区域的5.1倍。     

百贯沟矿老空区水灾综合防治技术

利用钻孔对百贯沟矿进行水文探测,确定了老空区积水范围及积水量;针对百贯沟矿井积水治理的特殊性,提出了控制性抽排老空区积水的防治措施。实践证明,通过合理布置探放水钻孔,能够排出老空区积水,可对下分层煤层的安全开采形成有效地保护。     

煤层巨厚砂岩顶板定向长钻孔水力压裂矿震防治技术研究

针对东滩矿工作面采掘期间易造成煤层巨厚砂岩顶板应力失稳产生矿震等灾害现象,以63上03工作面巷道及上覆岩层为施工区域,通过岩性分析、关键层判断及现场实际综合比较,确定关键层位施工顶板定向长钻孔,并进行水力压裂,为东滩矿煤层巨厚砂岩顶板定向长钻孔分段水力压裂矿震防治提供技术支撑。结果表明：选定二叠系山西组上段中砂岩层（30.9 m）、侏罗系三台组下段细砂岩层（163.70 m）为钻孔施工关键层位;完成4个顶板定向长钻孔钻探施工,形成了顶板连续滑动钻进工艺,单孔孔深为519~800 m,总进尺2517 m;通过4个钻孔的分段压裂工程施工形成了东滩矿煤层顶板双封单卡后退式分段压裂工艺,分段压裂施工累计25段,总注水量1286 m3,施工压力17.1～32.8 MPa,压力曲线明显反映了破裂点,最大压力降超过10 MPa;水力压裂施工大幅度降低了震级大于2 级和1~2级微震事件的发生频次,同时压裂后工作面支架循环末阻力平均值降低了1.2 MPa,周期来压步距降低了7.3 m,起到了治理矿震的效果。     

沿空掘巷采空区积水探放技术

 针对济三煤矿普遍采用的沿空掘巷准备方式受采空区积水影响的现状,利用工作面回采时实测的小剖面,计算出采空区积水量、积水面积及积水深度。制定了利用平行巷道长距离超前疏放与沿空掘进边掘边放方案,通过施工排水硐室,优化钻孔布置,施工平距100m的长距离疏放钻孔6个,共计疏3,工作面回采期间未出现大量涌水。     

沿空留巷顶板覆岩二次采动裂隙实测分析

地下煤岩体开挖会引起上覆岩层的断裂、位移进而造成煤层内瓦斯的溢出、裂隙水的流动甚至会造成地表沉陷等矿山灾害。为了研究厚松散层下沿空留巷上覆顶板岩层裂隙破断规律,使用ZXZ20(A)型矿用钻孔成像装置对云驾岭煤矿12307工作面回风巷与运输巷进行上覆顶板岩层破断状态与裂隙发育的观测。在12307工作面回风巷沿走向布置1、2、3号测点,运输巷沿走向布置4、5、6号测点,6个测点的钻孔施工时间段相同、观测时间段相同。观测结果表明：1号测点上方顶板岩层极为破碎,顶板裂隙发育由浅及深不断加剧,在3～9 m出现明显离层,在此区间可观察到6条离层裂缝;3号测点顶板岩层0～3.2 m存在发育充分的裂隙,3.2～6.6 m存在横向裂隙,且6.2 m处有离层现象;4号测点顶板岩层0～2.5 m岩层受到明显破坏,岩层内裂隙纵横交错,2.5 m以深裂隙逐渐减少,只存在原生裂隙;6号测点顶板岩层观测范围内并未发现大的裂隙,岩层整体发育较为完整。上述结果表明回风巷在一次采动后顶板覆岩主要破碎范围在2 m内,在留巷期间二次采动造成顶板覆岩破碎程度加剧,深部岩层同样出现破碎与离层,尤其在顶板上方4 m内离层较多。     

定向复合钻进预抽煤层中部瓦斯的以孔代巷技术研究

为解决常规穿层钻孔预抽大采长突出煤层中部瓦斯存在抽采空白带,利用轻型定向钻机在己₁₅-22080工作面施工了定向穿层钻孔,基于定向钻孔轨迹可控的特点设计了定向穿层钻孔参数,分析了定向穿层钻孔覆盖的范围、瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采纯量。研究结果表明：(1)定向穿层钻孔能够精准覆盖突出煤层中部抽采空白带,同时实现两相邻煤层瓦斯治理;(2)定向穿层钻孔总工程量为19 706 m,其中定向钻孔岩孔段13 366 m,煤孔段工程量6 340 m,己₁₅煤层水力冲孔煤段工程量2 911 m,累计冲煤量为1 537 t;(3)定向钻孔实际抽采浓度比常规钻孔普遍提高10%～25%,累计抽采瓦斯140.8万m³.研究结果可为煤与瓦斯突出煤层的瓦斯治理提供技术支撑和理论依据。