封闭采空区瓦斯抽放地面钻井技术在大隆矿的初步应用

采煤工作形成的采空区内残留大量的遗煤,致使采空区内集聚了大量瓦斯。针对我国采空区瓦斯涌出量大,抽放困难及抽放力度不大的情况,结合大隆煤矿的实际情况,应用铁煤集团新研发的地面钻孔抽放封闭采空区瓦斯技术,对大隆煤矿的W2-705采空区进行试验研究,通过理论和实际相结合,研究结果表明:地面钻孔抽放封闭采空区瓦斯是可行的,且效果非常好。实现了采空区内煤层气资源的地面开发与利用,同时为跨采空区抽放工作面瓦斯提供了设计、施工实验数据。     

瓦斯抽采技术在唐山矿的研究应用

介绍了地面钻孔、采空区调压抽放、高位钻孔瓦斯抽放等抽采工艺在唐山矿的生产应用情况,得出了不同的治理方法的适用条件,认为矿井煤层埋藏浅的煤矿比较适宜地面抽采,抽出的高浓度瓦斯作为清洁能源一般可以直接加以利用;利用调压控制采空区瓦斯流向后实施抽采,可对老矿井采空区内赋存瓦斯进行治理;高位孔的封孔质量、叠加距离均影响瓦斯抽放效果.应针对不同煤层顶板岩性特征,摸索出适合的钻孔参数.     

特厚煤层综放工作面地面抽采钻孔一孔多用方案研究

针对特厚煤层综放工作面地面钻孔瓦斯抽采技术,为了实现钻孔利用最大化和抽采效率最大化,在分析各种钻孔利用方式的基础上研究确定了适合塔山矿3-5煤层开采条件的钻孔利用方式。以该矿8203工作面为研究对象,根据相似模拟实验得到综放开采覆岩运动规律和工作面前方煤层支承压力分布规律,研究提出地面垂直钻孔"一孔多用"方案为在钻孔超前工作面20～25 m时进行采动卸压瓦斯抽采;在钻孔进入采空区0～180 m内进行采空区瓦斯抽采;钻孔进入采空区超过180 m后可停止采空区抽采,利用地面钻孔进行采空区自然发火防治。     

高层位钻孔抽采技术研究与分析

晋城矿区西部和北部属于高瓦斯矿区,瓦斯治理难度大。矿井开采过程中,采空区瓦斯大量涌出严重制约矿井的安全生产。为解决这一技术难题,岳城矿分别对采空区埋管抽放、地面钻井采空区抽放、采区回风巷高位钻孔采空区抽放技术进行了探索应用,取得了显著效果。为进一步提升采空区瓦斯抽放效率,保障综采工作面安全生产,岳城煤矿通过综采工作面高层位采空区抽放技术应用研究收集高层位采空区抽采钻孔抽放参数,分析采空区瓦斯抽放效果并进行高层位采空区抽采钻孔效果评价,获取高层位采空区抽采技术关键指标。     

网格式上向穿层钻孔的设计与施工工艺

朱仙庄煤矿8煤层具有严重的突出危险性,为消除其突出危险性,采取开采保护层的方式对8煤层进行解突,针对保护层开采过程中8煤瓦斯的大量释放,在8煤层底板瓦斯抽放巷施工网格式上向穿层钻孔抽采8煤卸压瓦斯,并对钻孔的布置方式、封孔方法、封孔长度、封孔管管径、钻孔施工工艺和抽放效果进行了研究,取得了良好的抽放效果。     

突出矿井顶层综采工作面采空区瓦斯分源抽采综合技术研究

针对九里山矿14141综采工作面高位抽采钻孔及自主加工上隅角封堵模块配合埋管抽放的立体式抽放方式,对工作面高位抽采钻孔及上隅角埋管抽放的瓦斯抽采管路系统进行改造,高位抽采钻孔由地面南风井瓦斯抽采泵站进行抽采,上隅角埋管抽放由西风井地面瓦斯抽采泵站进行抽放,从而达到以最少投入,获得最佳的采空区瓦斯治理效果,该技术的应用有效地解决了回采工作面上隅角瓦斯超限问题。     

在后退式长壁工作面采用穿层钻孔抽放瓦斯

<正>在后退式长壁开采作业中,只要条件允许,可用穿层钻孔代替地面垂直钻孔抽放采空区瓦斯.这是西弗吉尼亚北部开采匹兹堡煤层的一个煤矿与美国矿业局签订合同进行的研究项目.这项研究首次将这一技术用于匹兹堡煤层.从后退式长壁采区的平巷向采区上方打14个小直径斜钻孔,贯穿上覆煤层.所有钻孔均与瓦斯抽放管连接,由地面的瓦斯泵将采空区瓦斯抽出.在各个不同的长壁盘区开采阶段,穿层钻孔的瓦斯抽放率分别为7%至18%,而地面垂直钻孔的瓦斯抽放率是20%.穿层钻孔瓦斯抽放率低的原因是由于钻孔周围有裂隙,产生泄漏现象.     

工作面高位钻孔瓦斯抽放参数及设备选型

为防止钱家营矿2074E工作面采空区瓦斯向工作面大量涌出造成工作面瓦斯浓度超限,对采空区实施高位钻孔抽放瓦斯。依据高位钻孔设计理论和以往抽放经验,进行抽放钻孔参数设计和抽放设备选型。采空区经高位钻孔抽放瓦斯后,工作面瓦斯浓度下降到0.3%以下,解决了工作面瓦斯浓度超限的问题。     

煤层底板抽放巷穿层抽放钻孔带压封孔技术应用

针对钻孔抽放瓦斯浓度偏低、抽放有效周期短的技术难题,在分析钻孔施工、封孔的工艺上有缺陷,结合现有的注浆技术,提出带压封孔方法。阐述了带压封孔的基本原理,通过理论分析,确定了封孔工艺参数,在鹤煤六矿2118底板瓦斯抽放巷试验,结果表明,应用带压封孔方法可提高瓦斯抽放浓度30%~55%,并可延长抽放钻孔的有效抽放时间40d左右。     

煤矿瓦斯抽采钻孔新型封孔剂在磨心坡煤矿的应用

为了解决水泥砂浆封孔不严、瓦斯抽放浓度低、抽放效果较差的问题,开发了一种改性聚氨酯双组分专用瓦斯抽采钻孔封孔剂。介绍了该封孔剂在磨心坡煤矿的应用施工工艺技术,分析总结了封孔材料、工艺改进后的瓦斯抽放效果。实践表明,该封孔剂密封性较好,钻孔瓦斯抽放浓度、抽放量均有明显提高,且适用于快速密封不同深度、孔径及角度的瓦斯抽放钻孔和注水钻孔。     

Safety analysis of stability of surface gas drainage boreholes above goaf areas

As longwall caving mining method prevails rapidly in China coal mines, amount of gas emission from longwall faces and goaf area increased significantly. Using traditional gas drainage methods, such as drilling upward holes to roof strata in tailgate or drilling inseam and cross-measure boreholes, could not meet methane drainage requirements in a gassy mine. The alternative is to drill boreholes from surface down to the Iongwall goaf area to drain the gas out. As soon as a coal seam is extracted out, the upper rock strata above the goaf start to collapse or become fractured depending upon the rock characteristics and the height above the coal seam. During overlying rock strata being fractured, boreholes in the area may be damaged due to ground movement after the passage of the Iongwall face. The sudden damage of a borehole may cause a Iongwall production halt or even a serious mine accident. A theoretical calculation of the stability of surface boreholes in mining affected area is introduced along with an example of determination of borehole and casing diameters is given for demonstration. By using this method for the drilling design, the damage of surface boreholes caused by excessive mining induced displacement can be effectively reduced if not totally avoided. Borehole and casing diameters as well as characteristics of filling materials can be determined using the proposed method by calculating the horizontal movement and vertical stain at different borehole depths.     

煤矿井下梳状定向孔钻进技术与装备

为解决松软煤层瓦斯抽采孔成孔性差、抽采距离短、抽采区域小等难题,利用梳状定向孔钻进技术在松软煤层稳定的顶底板岩层施工长距离主孔,再从主孔开梳状分支孔进入目标层位,实现对松软煤层瓦斯远距离与区域抽采。根据梳状孔在松软煤层施工特点,研制了梳状孔施工所需钻探设备,研究出不同梳状孔类型的施工工艺。梳状定向钻技术在朱仙庄和九里山煤矿应用效果表明：该技术满足孔深大于500 m施工要求,可实现软煤中本煤层和采空区卸压瓦斯治理,在采空区卸压瓦斯治理中单孔最高日抽采瓦斯纯量4 224.3 m3,为松软煤层瓦斯治理提供了新的技术途径。     

采空区瓦斯治理及利用实践

为有效阻止采空区瓦斯大量涌入工作面导致断电等事故,通过对成庄煤矿4308综放工作面采空区瓦斯涌出规律的分析,运用采空区尾巷埋管、顶板走向长钻孔及地面钻井等多种抽放措施对采空区瓦斯进行抽放,实践应用证明:以上抽放措施显著减少了采空区瓦斯向工作面的涌出,使尾巷的风排瓦斯量比应用前的风排量降低了46%,原煤月产量提高近2.5万t,同时建立了相对较完善的采空区瓦斯抽采系统,并形成良好的瓦斯利用途径,实现了煤与瓦斯共采。     

地面L型井抽采采空区瓦斯适应性及其水平段位置优选

地面L型井抽采采空区瓦斯不仅可减少工作面上隅角瓦斯积聚，而且可获取洁净能源，已在我国多个矿区进行了试验性应用，瓦斯治理效果和经济效益显著，但部分地面L型井抽采效果与预期目标仍有一定差距。为改进L型井瓦斯抽采效果，基于采场岩移“三带”理论及工作面瓦斯运移规律，全面分析了L型井抽采采空区瓦斯的影响因素，对其适应性和L型井水平段位置优选进行了研究。研究结果表明，地面L型井抽采采空区瓦斯技术适宜于采空区涌出量占比高、U型通风和仰采工作面、采空区瓦斯资源量多的高瓦斯工作面。L型井的水平段应靠近工作面回风巷侧布置，垂直方向上，其起始点至终孔点应呈一定的下向倾角，起始点和终孔点高度应分别位于裂隙带上部和下部|水平方向上应位于裂隙发育区内且尽量靠近回风侧边界，同时建立了L型井水平段起始点与煤层底板的垂直距离和距回风巷水平投影距离的计算方法。     

特厚煤层分层开采立体多源瓦斯治理技术应用研究

为解决特厚煤层分层开采瓦斯治理难题,通过分析白芨沟煤矿010203区段首分层0102¹03工作面采前瓦斯抽采效果及回采期间瓦斯涌出来源,针对性采取定向长钻孔、底板穿层钻孔、顺层钻孔卸压拦截抽采,本分层顺层钻孔强化抽采以及大孔径钻孔采空区瓦斯抽采的立体多源瓦斯综合治理方法,并提出了基于小煤柱沿空留巷的大倾角、大孔径钻孔全程下套管施工工艺,在现场得到成功应用。研究结果表明:在已有定向长钻孔、底板穿层钻孔抽采基础上,采取本分层顺层钻孔强化抽采、下伏分层顺层钻孔卸压拦截抽采等措施,解决了本分层及下伏分层卸压瓦斯涌出问题;利用大孔径钻孔以孔代巷抽采采空区瓦斯,解决了工作面隅角瓦斯积聚问题。     

采空区瓦斯地面抽采钻井稳定性因素分析

以淮南矿区张北矿地面钻井抽采采空区瓦斯试验为背景,通过对比分析淮南矿区各试验钻井抽采数据,运用数值模拟的手段,分析讨论了采空区上覆岩层在采动影响下的时空运移、破坏规律,在此基础上对影响地面抽采钻井稳定性的主要参数进行了分析,并总结出提高地面抽采钻井稳定性的相关建议,对采空区瓦斯抽采技术的研究和推广应用具有一定的指导意义。     

矿井高位钻孔偏斜特征及其对抽采效果影响的研究

为研究高位钻孔偏斜对抽采效果的影响,利用钻孔轨迹测量仪对现场高位钻孔实际施工轨迹进行测定并分析其偏斜特征。根据偏孔位置将钻孔分为上偏轨迹钻孔、有效轨迹钻孔、下偏轨迹钻孔、偏向采空区钻孔4类,并分析了各类钻孔抽采效果及特征。结果表明:高位钻孔偏斜严重,有效钻孔数量较少,偏向采空区钻孔所占比例最高;采动影响所形成的裂隙为造成高位钻孔偏斜的主要因素;4类偏斜钻孔抽采效果具有显著规律性及差异性,为高位钻孔优化设计提供了依据;有效轨迹钻孔抽采量最高,约为上偏轨迹钻孔的1.3倍,为下偏轨迹钻孔的2.9倍,为偏向采空区钻孔的4倍,其中偏向采空区钻孔抽采量最小且为无意义抽采。     

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。     

一种瓦斯抽放钻孔套管及封孔新工艺设计

为提高瓦斯管理能力,防止综采工作面发生瓦斯超限或积聚现象,提出了一种安全、可靠、高效的内套袖套管工艺及配套的封孔工艺。以布尔台煤矿42106综放工作面为研究背景,针对其瓦斯抽放方面存在的不足,明确新工艺所需满足的要求,从套管、封孔材料等方面进行了工艺设计;分别开展地面和井下试验后,确定了套管工艺采用内套袖套管工艺,封孔工艺采用“两堵一注”的方式,两端孔口利用强度高、凝结快的无机充填材料封孔,钻孔中段利用凝结较慢但成本较低的水泥封孔;最后,将确定的工艺方案进行了应用和推广。实践结果表明,该新工艺在保证采空区插管抽放效果的同时,经济效益显著,安全效益突出。