复杂地质条件下测压钻孔的几种封孔工艺

煤层瓦斯压力的准确测定能够为矿井制定合理有效的防治瓦斯灾害措施提供依据.在复杂地质条件下进行瓦斯压力测定,封孔质量的好坏将直接影响着煤层瓦斯压力的测定情况.通过对矿井复杂地质条件下煤层瓦斯压力测定的实践,经过分析和总结,在煤层瓦斯压力测定中取得了上向钻孔和下向钻孔封孔工艺的新认识,为在复杂地质条件下采取合理的测压封孔工艺提供了参考,可更好地指导矿井煤层瓦斯基本参数的测定,为更好地确定瓦斯治理方案提供可靠的依据.     

上行含水钻孔精准测压新技术

针对目标煤层含水、渗水、顶板易破碎等复杂地质条件下真实瓦斯压力测定困难的现状,分析上行测压钻孔不同含水情况给测定结果造成的影响,发现若测压钻孔水量过大或出现塌孔,通过剔除水压得到的修正压力值将出现偏差,由此设计了以"高低位双测压管"测压技术及"两堵一注"快速注浆封孔装置的为核心测压体系。经过分析研究,并在郑煤集团振兴二矿进行现场测试,结果表明:该测压体系能够有效排除钻孔含水、塌孔等现象对测压准确性的干扰,为准确测定复杂地质条件下煤层瓦斯压力提供了整套技术方法。     

测压钻孔瓦斯涌出的规律

煤层瓦斯压力的测定是有效防治矿井灾害事故发生的重要基础性工作,但压力的测定受煤层埋藏地质条件的复杂性和瓦斯压力测定技术的局限性,煤的变质程度、破坏类型、透气性、瓦斯压力等的差异各个钻孔周围的瓦斯流场不尽相同,使其准确、真实的测定煤层瓦斯压力较为困难.为了能弄清钻孔瓦斯涌出机理,通过分析煤层瓦斯流动理论,建立了测压孔周围煤体内瓦斯流动的均质径向稳定流动模型,找出了测压孔周围三维空间内瓦斯流动规律以及压力分布规律.结果证明,测压孔内瓦斯压力分布曲线为双曲线形.     

瓦斯压力测定钻孔封孔工艺优化

煤层瓦斯压力是瓦斯基本参数中关键的参数之一.通过总结不同条件下的封孔工艺及方法,针对不同条件选用合理的封孔方法,解决了复杂地质条件下测压钻孔因漏浆、垮孔等原因导致测压钻孔报废的问题,提高了封孔成功率.     

上倾角含水瓦斯压力测压孔压力恢复曲线分析

为了在测压孔积水条件下准确测定煤层瓦斯压力,通过理论分析测压孔周围三维空间内瓦斯、水压力的曲线分布,得出测压孔内瓦斯压力恢复曲线为双曲线形,水压恢复曲线为直线形,在寺河矿三水沟对钻孔瓦斯压力恢复曲线的测定验证了上述结论。     

穿含水层下向钻孔瓦斯压力测定技术研究

针对赵庄煤矿8-1煤层下向瓦斯测压钻孔穿越2层灰岩含水层时,围岩松软、易破碎、易垮落,难以成孔,真实煤层瓦斯压力难以测定,通过分析穿含水层钻孔各封孔方法的适用条件,结合赵庄煤矿实际地质条件,在同一测压地点布置2个测压钻孔,1号钻孔采用全孔注浆-二次扫孔-注浆封孔方法进行封孔测压,结果未能成功堵水,测得水压0.98 MPa;2号钻孔采用双套管带压注浆封孔方法进行封孔测压,经试验,该方法较好地封堵了含水层裂隙、支固松软围岩,准确测得8-1煤层原始瓦斯压力为0.40 MPa.     

上行含水钻孔双测压管测定瓦斯压力试验

针对复杂地质条件下煤层瓦斯压力难以准确测定的问题,对单管测压过程中钻孔的含水情况进行分析,在钻孔呈充水状态或出现塌孔时,采用剔除水压的测压方式难以准确测定瓦斯压力。基于此,设计出高低位双测压管测压技术及采用“两堵一注”的快速封孔方式,并在大众煤矿进行现场试验,经过现场试验结果得出:该技术可有效控制和降低封孔后孔内通过导水裂隙或水泥砂浆浆液析出积水对压力测定的影响,可以准确测定煤层瓦斯压力值。     

含水钻孔瓦斯压力测定新技术及其应用

针对复杂地质条件下煤层瓦斯压力难以准确测定的问题,对单管测压过程中钻孔的含水情况进行分析。在钻孔呈充水状态或出现塌孔时,采用剔除水压的测压方式难以准确测定瓦斯压力。基于此,设计出"高低位双测压管测压技术"及采用"两堵一注"的快速封孔方式,并在常村煤矿进行现场试验,经过现场试验结果可知:该技术可有效控制和降低封孔后孔内通过导水裂隙或水泥砂浆浆液析出积水对压力测定的影响,可以准确测定煤层瓦斯压力值。     

涌水条件下的下向钻孔煤层瓦斯压力测定技术

针对下向涌水钻孔煤层瓦斯压力测定的难点,通过两堵一注的水泥砂浆封孔技术使下向涌水钻孔形成良好的位于裂隙含水层以外的测压气室,较好地封堵裂隙含水层,消除其对瓦斯压力测定的影响。通过对测压钻孔周围瓦斯压力和水压力曲线分布的分析,结合现场封孔测压数据,确保了下向涌水钻孔煤层瓦斯压力测定结果的准确性。     

钻孔参数对瓦斯压力测定时间的影响分析

为了能缩短现场瓦斯压力测定时间,探讨了被动式测压方法,从理论上分析了测压钻孔半径与入煤深度对瓦斯压力测定所需时间的影响,并建立计算模型,推导出了瓦斯压力测定稳定时间的计算公式,结果表明:煤层瓦斯压力测定稳定时间与测压钻孔半径的4/3次方成正比,与测压钻孔入煤深度的2/3次方成正比。现场试验表明:在相同的钻孔暴露时间下,钻孔半径与入煤深度越小,瓦斯压力测定时间越少,且瓦斯压力测定结果越大。同时也表明了理论公式的可行性,这为煤层瓦斯压力的快速测定提供了重要的参考依据。     

复杂条件下瓦斯原始压力测定方法的研究与应用

矿井深部地质条件非常复杂,在煤层瓦斯压力的测定过程中经常遇到裂隙水影响瓦斯原始压力测定结果的情况,尤其在复合煤层及煤层群中测定瓦斯压力更是困难重重。平煤十矿对己_15-16煤层瓦斯测定方法及测定结果表明,利用钢管固孔—高压注浆—胶囊黏液封孔等组合工艺能够准确测得矿井深部复杂地质条件复合煤层原始瓦斯压力。     

深部矿井煤与瓦斯突出防治关键技术

根据演马庄矿煤层开采客观条件和瓦斯灾害治理技术,对煤与瓦斯突出灾害监控预警、深孔瓦斯含量快速测定、钻孔及坑道突出危险区透视、导向槽定向水力压穿等技术进行了试验,实现了煤与瓦斯突出灾害多因素全过程监测和超前预警,煤层瓦斯含量测定更加精确、瓦斯地质异常区探测更加准确。瓦斯抽采效果显著提高,总结出了一套适用于单一煤层开采条件的突出防治关键技术。     

定向钻进技术在深部薄层灰岩隐伏导水构造探查中的应用

新集二矿底层煤组开采面临底板灰岩水害的威胁。受巨厚推覆体的影响,三维地震勘探技术无法准确查明推覆体下导水构造的发育情况,针对这一问题,研究采用地面近水平定向钻进技术对C312灰岩层内隐伏导水构造进行探查。利用岩屑录井、钻时录井、随钻伽马测量及无线随钻测量等手段指导钻孔轨迹在目标层C312灰岩中前进。探查结果表明,C312灰岩富水性弱,水文地质条件简单,未发现陷落柱及垂向隐伏导（含）水构造,为矿井转变防治水模式提供了数据支撑,也为后续注浆治理提供了准确的地质信息。这一探查方法为类似地质条件下隐伏导水构造探查治理及防治水模式转变提供了借鉴。     

叙永煤矿薄煤层开采极近距离邻近层泄压瓦斯治理技术研究

瓦斯灾害是煤矿安全生产过程中极其难以控制的重大危险源,特别针对南方矿井具有煤层薄、煤层群间距小、地质构造复杂、瓦斯赋存量大等特点,造成瓦斯治理难度大。如何在极复杂地质条件下的薄煤层开采时,有效治理极近距离煤层群泄压瓦斯,通过采用在煤层群中布置高位抽采巷及配套长钻孔抽采回采过程中邻近煤层群泄压区采空区瓦斯。研究表明,合理布置高位抽采巷布置间距、钻孔长度、终孔间距和终孔层位、抽采负压等相关参数,使工作面瓦斯抽采纯量提高了10 m3/min以上,工作面抽采率提高到60%以上,风排瓦斯量明显减少,实现了特殊赋存条件下煤层安全回采作业,达到了安全生产的目的。     

顺层定向长钻孔抽采工艺及应用

霍尔辛赫井田内构造发育，地质条件较为复杂，普通钻孔施工精准度不足，随着井田开拓区域往深部延伸，采掘工作面瓦斯含量日益增大，同时掘进工作面采取沿顶掘进，煤层厚度大，单排钻孔抽采半径有限，采用传统的“掘进面+耳状钻场”普通钻孔对巷道煤层抽采效果不佳，造成掘进期间工作面瓦斯浓度高。采用定向钻孔抽采工艺，通过实施顺层定向长钻孔预抽煤层瓦斯治理技术，实现了对煤巷掘进范围煤体的均匀控制，消除了瓦斯不均衡涌出隐患。实践表明，顺层长钻孔抽采技术可以有效解决复杂地质条件下厚煤层掘进工作面的瓦斯治理问题，为煤巷安全掘进提供了保障。     

下行岩孔取煤测定瓦斯含量的方法探索

文章分析了在复杂地质条件下测定瓦斯含量时下行岩孔取煤样的技术难点,提出对钻孔注浆封堵含水裂隙后再取煤样的方法来测定瓦斯含量,为复杂地质条件下岩孔取煤样提供了一个新的方法。     

顺层钻孔水力压裂有效影响半径确定与抽采效果分析

为了增加煤层透气性,提高煤层瓦斯抽采效果,以某矿501工作面煤层地质条件为工程背景,采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,对某矿煤层起裂压力、单次压裂时间、压裂流量、影响半径、压裂钻孔抽采效果等参数展开研究。结果表明,模拟压裂孔注水1 h后,煤层压力由压裂孔向周围迅速降低,最终呈现出以压裂孔为圆心的圆形区域的致裂范围,最大压裂半径达到8.315 m;当对压裂泵主动升压至38 MPa时,煤层瞬间破裂,压力回降,流量瞬间增大,且达到压裂泵额定流量值,此时,煤体破裂效果完美;4号压裂孔首次压裂已经接近压穿煤体,进行第二次压裂时,流量曲线增加比较平稳,说明该孔在之前已贯通大部分裂隙,压裂半径可达22 m;对水力压裂孔和普通钻孔进行抽采比较发现,压裂3号钻孔的瓦斯浓度平均达到17.68%效果最为显著,与普通钻孔相比其平均浓度为1号普通钻孔的4.77倍、2号普通钻孔的3.12倍。     

特殊地质条件封孔工艺的研究与应用

针对煤层松软、顶底板岩层裂隙发育、具有邻近煤层等特殊地质条件下钻孔封孔质量差、漏气严重而导致测压失败及抽采浓度及流量较低等问题,应用双聚氨酯-压力黏液封孔法,对封孔工艺进行改进,能有效密封围岩裂隙、提高封孔质量,并在东华集团公司北辰煤矿进行了对比试验。结果表明,采用新型封孔工艺可真实测出煤层原始瓦斯压力,有效提高了瓦斯抽采浓度及流量,保障了煤矿安全生产。     

本煤层聚氨酯-预注浆-高压注浆封孔测压技术

煤层瓦斯压力测定是煤矿瓦斯防治基础工作之一,其理想的测定条件是穿层钻孔穿透岩层测压,但在井下实际工作中存在测压地点不具备施工穿层钻孔的条件,这就需要采用本煤层顺层钻孔测压技术。由于煤的松软、易破碎、多裂隙等特性,顺层钻孔封孔难度大,现有的测压方法并不适用于本煤层顺层钻孔测压。因此,提出了聚氨酯-预注浆-高压注浆封孔测压方法,并在白羊岭煤矿进行了现场实验,取得了较好的效果。