平煤股份十一矿“以孔代巷”定向钻进区域瓦斯治理技术研究及应用

针对平煤股份十一矿瓦斯治理过程中存在的岩石巷道工程量大、瓦斯治理周期长、成本高的问题，以己_16-17-24070工作面为研究对象，以“以孔代巷”定向钻进技术为手段，通过与“底抽巷+常规穿层钻孔”的传统区域预测方案对比，优选出了基于定向钻进技术的“以孔代巷”区域瓦斯治理技术对己_16-17-24070工作面区域突出危险性进行预测。现场工业性应用共施工完成33个定向长钻孔，成功取出干煤样27次，钻孔工程量累计进尺6 423 m，最大瓦斯含量4.91 m³/t，最大瓦斯压力0.43 MPa。采用瓦斯地质精细分析与瓦斯参数相结合的方法，确定己_16-17-24070工作面无突出危险性，达到了以定向钻孔代替底板岩石巷道的目的，经济效益、社会效益、环境效益显著。     

ZDY4000S全液压坑道钻机在煤矿高位钻孔中的应用技术研究

淮北矿区松软低透气性煤层瓦斯抽采孔施工困难。海孜矿采用ZDY4000S钻机施工高位钻孔替代高抽巷进行瓦斯抽采;桃园矿采用定向钻进技术施工顶板穿层高位钻孔治理工作面上隅角瓦斯超限。2种施工技术及方法取得了很好的试验效果,并在淮北矿区进行了进一步的推广应用。     

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。     

迎面斜交钻孔瓦斯抽采技术在庚组 突出煤层中的应用

针对在平顶山矿区庚₂₀煤层采煤工作面上隅角顶板坚硬、易发生瓦斯超限的现象,在平煤股份二矿庚₂₀-23170工作面实施迎面斜交瓦斯抽采技术,工作面上隅角瓦斯抽采率由20.0%提高到50.92%,工作面回风巷瓦斯浓度控制在0.4%以下,上隅角瓦斯浓度控制在0.5%以下,有效地防止了瓦斯超限,保证了工作面生产安全。     

千米深井区域压裂增透技术应用与研究

针对矿井开采垂深下延，煤层透气性低，造成矿井采掘接替紧张现状。以平煤股份十二矿己₁₅-31040进风巷低位瓦斯治理巷为工程背景，对比采取水力压裂增透技术前后，煤层区域瓦斯含量的卸压效果。现场实测，己₁₅、己_16-17煤层绝对瓦斯压力分别为0.83～1.30、0.86～1.06 MPa，原始瓦斯含量分别为5.41～12.86、9.63～13.84 m³/t。水力压裂后分别沿压裂孔走向、倾向方向、不同步距点进行卸压效果考察:己₁₅煤层瓦斯含量较原始平均值降低5.41 m³/t左右，己_16-17煤层瓦斯含量较原始平均值降低2.91 m³/t左右。研究得出，沿走向方向外段瓦斯含量降幅大于里段，沿倾向方向巷道下帮方向瓦斯含量降幅大于上帮方向。研究分析煤层抽采效果考察等工作，为大垂深、低透气性，高应力矿井煤层增透促抽提供指导。     

远距离下保护层采动对上覆煤层 影响效果研究

平煤股份十矿主采的丁、戊、己3组煤均为突出煤层,丁、戊组煤层间距80~110 m,根据地质赋存条件和瓦斯治理经验,十矿提出将戊组煤层作为丁组煤层的下保护层进行开采的瓦斯治理方案。以戊_8,9-20230和丁_5,6-21180工作面为例,通过考察煤层瓦斯及巷道变形量,对煤层保护影响效果进行分析研究,为十矿瓦斯治理技术路线提供理论依据和实际支撑。     

沿煤层定向钻进瓦斯抽采技术在宁夏矿区的应用

概述了沿煤层定向钻进技术的发展现状及其定向钻进系统特点,基于该技术在宁夏矿区瓦斯抽采中的工程实践,综合分析了沿煤层定向钻孔的瓦斯抽采效果与各抽采参数间的相互关系,通过与该矿传统穿层钻孔瓦斯治理技术相比较,得出了沿煤层定向钻进技术在瓦斯治理工程中的7大优点,为该技术在国内相应地质条件下的推广应用提供了可靠的依据.     

突出煤层定向钻孔瓦斯参数测试技术研究及应用

为有针对性地采取瓦斯治理措施,以平煤股份十一矿己_(16-17)-24070工作面为试验地点,采用以孔代巷区域瓦斯治理技术,运用定向钻机施工梳状定向分支孔,开展了定向钻孔现场工业性试验,测定了工作面原始瓦斯含量、原始瓦斯压力。试验结果表明:(1)采用"定向钻孔+深孔密闭定点取样"技术可以获得煤层的原始瓦斯参数;(2)将定向钻孔主孔布置在煤层顶板稳定岩层,分支孔由煤层顶板穿入煤层,可解决碎软突出煤层钻孔不稳定、易缩径的问题;(3)井下定点取样实测煤层瓦斯含量为3.74～4.91m~3/t,最大4.91m~3/t,煤层瓦斯压力为0.13～0.43MPa,最大0.43MPa,均小于河南省规定的"双6"标准,确定该范围区域预测为无突出危险区。     

黄陵矿区定向长钻孔瓦斯预抽技术试验研究

针对黄陵矿区目前非定向钻孔煤层瓦斯抽采易穿顶板、底板,造成抽采空白带和重复交叉以及抽采范围小、时间短,无法超前治理瓦斯的问题,在黄陵一矿309工作面中厚煤层中进行定向长钻孔瓦斯抽采技术试验。通过钻机改进使钻孔进尺平均提高115.9~220.3m/d,有效提高钻进施工效率;定向长钻孔瓦斯抽采2a后,1#~5#钻孔最低瓦斯抽采浓度仍达11.5%~15.3%,累计抽采瓦斯量64.7万m3,煤层瓦斯含量及瓦斯压力显著降低,定向长钻孔瓦斯抽采技术抽采效果较好,能够达到超前区域治理瓦斯的目的。     

松软突出不稳定煤层快速钻进技术

通过分析松软煤层瓦斯预抽钻孔施工常用的几种钻进技术原理及优缺点,针对义煤集团某矿煤层赋存不稳定,本煤层瓦斯抽放孔钻进难度大,钻孔深度浅、卡钻严重、喷孔等实际问题,选择不同型号钻机、不同钻具及工艺进行现场试验,初步形成了一套适用于该矿松软突出不稳定煤层快速成孔技术与装备,对其他矿区同类煤层钻进具有借鉴意义。     

弱透气性煤层受岩石下保护层开采影响卸压增透效果研究

针对平煤股份十矿大埋深弱透气性煤层下保护层开采工程,采用岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,研究了被保护层变形规律、应力演化过程、卸压保护范围及瓦斯抽采效果。结果表明,随着保护层工作面的推进,其上覆煤岩体同时发生拉伸应力和剪应力破坏,被保护层大量的裂隙扩展发育,孔隙率大幅提高;随着保护层的开采,被保护层呈现出压缩和膨胀的变化规律,位于保护层采空区中部上方的被保护层变形最大,变形膨胀率最大,因此有利于煤层的卸压增透和瓦斯的抽放;岩石保护层开采后对被保护煤层沿倾斜方向预计保护范围卸压角为78°。工业试验显示:在己_15-16-24130岩石下保护层开采后,上覆己_15-16煤层变形膨胀率在0.62%~1.54%,己₁₇煤层变形膨胀率在1.71%~3.67%;在预计保护范围线位置测定的煤层最大综合残余瓦斯压力为0.42 MPa,最大残余瓦斯含量为4.210 7 m³/t。证明预计保护范围是可靠的,为平煤十矿下保护层开采区域瓦斯治理技术的推广应用提供了可靠的依据。     

首山一矿大采高综采工作面瓦斯治理技术研究与应用

首山一矿现主采己组（二₁）煤层透气性低、煤体松软、煤与瓦斯突出危险性严重,且大多不具备合适保护层的煤层条件,属于高应力低透气性松软突出煤层。煤层赋存条件差,顶板破碎,瓦斯涌出异常,突出危险性严重,瓦斯压力大,严重导致矿井采掘接替失调。正在开采的己_15-17-12090综采工作面开采高度达到6 m,目前属于平煤集团开采高度最大的综采工作面,采面内煤层结构较为简单,以亮煤为主,玻璃光泽,煤层厚度有一定变化,采面煤层厚度为合层状态,采面己_15-17煤层厚度一般为3.2～6.7 m,平均厚6.2 m,为了提高本煤层瓦斯释放效果,保证综采工作面安全回采,采取在己_15-17-12090综采工作面中煤巷施工水力造穴技术,水力造穴装置前端封闭,具有造穴功能,实现了不退出钻杆钻进、造穴一体化的作用,高压水对煤层进行造穴后形成的洞穴空间,提高煤层的透气性和瓦斯释放能力,经过研究证明:采用水力造穴综合治理技术之后,工作面回风流瓦斯浓度高的问题得到很好的缓解,保证了矿井的安全高效生产,为相关地质条件的采煤工作面瓦斯治理提供参考。     

极近距离煤层采空区下递进开采矿压显现规律研究

基于天安煤业股份有限公司四矿己15、己16-17极近距离煤层群的地质条件和己16-23090工作面与上覆己15-23110采空区、相邻己16-23070采空区、己15-23130生产工作面的空间关系,采用理论分析和数值模拟的方法,系统研究了已开采工作面和正在开采工作面的对下伏近距离煤层的采动应力分布及传递规律,从而明确了矿压显现规律,得出了将己16-23090运输巷的位置布置在距己15-23130回风巷35 m较为合理,为实现“一巷多用”提供了依据。     

保护层开采效果考察及应用

分析了平煤股份十二矿开采己₁₅保护己_16-17煤层的可行性,研究了保护层开采效果考察方案,并在己_16-17-17180工作面进行了方案考察,主要考察了保护效果和保护范围。研究表明:己₁₅煤层作为保护层开采,对于降低己_16-17煤层原始瓦斯压力、降低原始瓦斯含量、增强煤层透气性系数具有非常有效的作用。在保护范围内,一般可使己_16-17煤层瓦斯压力降低到0.34 MPa以下,可使其瓦斯含量降低到5.42 m³/t以下,各项防突预测指标均达到安全开采的临界值以下,充分说明经过上保护层的开采后,被保护层的煤与瓦斯突出危险性得到了消除,为实现被保护层安全、高效开采提供了可供技术支撑。     

煤矿薄煤层定向钻孔水害探查技术研究

从保德煤矿水文地质条件出发，研究了矿区奥灰水突水危险性，计算了8号煤层底板安全隔水层厚度和突水系数。采用薄煤层定向钻探工艺对保德煤矿81312工作面胶带运输巷道和81313工作面辅助运输巷道底板以下岩层及10号煤层进行水害及隐伏构造探查，探明了8号煤层底板岩层地质构造及富水性，形成了区域薄煤层定向钻孔水害探查方法。研究表明，利用定向钻孔的一孔多用功能超前预抽10号煤层瓦斯，可为矿区安全开采提供保障。     

煤层注水治理瓦斯灾害流固耦合关系研究

为消除瓦斯突出危险及工作面煤尘污染,基于平煤股份十矿己_15-16-24130工作面煤层地质赋存条件,建立了注水情形下煤层破坏的瓦斯抽采模型。提出了注水消除煤层瓦斯突出危险、降低煤尘排放的应用方案,分析了裂隙自由水运移影响下注水钻孔塑性破坏过程。模拟结果表明:随着自由水的注入,扩大了钻孔塑性破坏区范围,降低了自由水润湿区域内煤层物理特性。伴随自由水压力的升高,自由水逐渐进入煤层深部,提高了裂隙空间内自由水饱和度,抑制了煤层内瓦斯解吸、扩散过程,减少了瓦斯的释放。结合现场工业性试验可知,外界自由水的注入对煤层软化、破坏效果显著,对减少煤矿井下煤尘灾害、消除工作面瓦斯突出风险具有重要意义。     

上保护层开采遗留煤柱对保护效果的影响北大核心

为研究上保护层开采遗留区段煤柱对被保护层保护效果的影响,以平煤四矿己;-23160联络巷下帮遗留的4 m煤柱及己_(15)-23140、己_(15)-23160、己_(16.17)-23140工作面为研究对象,采用数值模拟和现场实测相结合的方法进行了研究。研究结果表明:煤柱沿z轴负方向被压实,累计最大位移为0.289 m;煤柱两侧煤壁沿x轴移动方向不同,上壁沿x轴负方向,下壁沿x轴正方向,累计位移量分别为0.055 m和0.156 m,己;-23160工作面采掘活动对煤柱位移影响最为显著;遗留煤柱最大残余高度为0.59 m,相比原始煤柱高度降低1.01 m;深部煤体残余瓦斯含量和钻屑量变化趋势一致,最大残余煤层瓦斯含量2.63 m^(3)/t,煤层瓦斯释放率保持在50%以上,最大钻屑量为3.7 kg/m。残余煤柱影响区内煤层瓦斯得到很好地释放且无明显应力集中,保护层开采遗留4 m煤柱能够达到连续的保护效果。     

梳状长钻孔预抽煤层瓦斯技术在青龙煤矿的应用研究

针对贵州毕节地区近距离煤层群开采定向钻孔瓦斯灾害综合治理体系的建设,特在贵州青龙煤矿16号煤层二采区一块段开展定向长钻孔预抽煤层瓦斯试验研究,分析定向长钻孔分支孔开孔数目、分支孔见煤段进尺对定向长钻孔瓦斯抽采效果的影响。试验结果表明:底板梳状定向长钻孔预抽煤层瓦斯效果显著,累计抽采385 d,共抽采瓦斯纯量3 006 163 m³,抽采浓度为60%～90%。同时,抽采效果受分支孔开孔数目及单个分支孔见煤段进尺共同影响,定向长钻孔单个分支孔见煤段进尺控制在60～80 m,抽采效果最佳,在此基础上,分支孔开孔数目越多越好。