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。     

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。     

煤矿井下用筛管助推器研制

煤矿井下用筛管助推器是用来向煤矿井下瓦斯抽放钻孔中下放塑料筛管的装置。针对煤矿井下特殊条件,对煤矿井下用筛管助推器机械和液压系统进行了设计。介绍了筛管助推器研制过程,包括夹持方案设计、胶带轮副设计、与钻机连接方式设计,分析了液压马达串、并联的优缺点,介绍了液压马达选型过程以及助推器对液压泵站的要求。     

基于松软煤层不提钻筛管下入技术的瓦斯抽采

针对在松软煤层中成孔后孔壁易坍塌,造成瓦斯抽采通道堵塞的问题,分析了现有钻孔护壁方法存在的不足,提出不提钻筛管下入技术应用于松软煤层瓦斯抽采钻孔护壁中,并研制出配套的钻头、钻杆、孔底悬挂装置等设备,对PVC筛管的孔隙结构进行优化设计。井下工业性试验验证了不提钻筛管下入技术在松软煤层瓦斯抽采钻孔护壁应用中的先进性和可靠性,并与提钻后裸孔下入筛管相比,该技术可以缩短钻孔下入筛管时间4~5 h,提高了钻孔筛管下入率28%~38%和抽采纯量50%。     

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。     

下筛管专用钻头的研制及其应用

目前,采用筛管下放工艺进行瓦斯抽采具有一定的优势,但因松软煤层的煤质松软、破碎,易出现塌孔,导致筛管无法下入孔底,造成钻孔实际抽采段缩短,瓦斯抽采效果不理想,为煤矿的安全生产埋下隐患。介绍了一种下筛管专用钻头,探讨了钻头的结构特点,并进行了试制,最后通过现场工业试验验证钻头的使用效果。     

高强内支撑护孔管提高瓦斯抽采钻孔稳定性技术应用研究

我国松软高瓦斯煤层分布较广，井下钻孔抽采瓦斯是目前预防瓦斯灾害的主要措施，由于松软煤层煤体硬度低，抽采钻孔在成孔与抽采期间容易坍塌、变形，瓦斯流动通道被阻塞，使瓦斯抽采效率降低。通过理论分析、实验室测定和工程试验的方法，利用高强内支撑护孔管对提高瓦斯抽采钻孔稳定性进行研究。从护孔筛管的选型入手，分析了护孔筛管在钻孔内受力特性，对比了护孔筛管材料的基本力学性能:PPR管抗压缩变形能力更强，但抗拉伸与扭转剪切能力较差；PE管在基本力学实验中表现适中，PVC管则相对较差；新型内支撑管径向抗压能力比普通管提升了3倍多。通过不同支护方式及不同类型筛管支护现场工程试验表明:护孔筛管的筛孔直径8 mm、密度6个/m或8个/m较好；内支撑筛管支护、普通筛管支护瓦斯抽采纯量与裸孔对比分别提高1.05倍、0.58倍，且内支撑筛管支护抽采达标时间大幅度下降。     

碎软煤层筛管护孔技术在乌兰煤矿的应用

针对乌兰煤矿穿层钻孔完孔后孔壁易坍塌而堵塞瓦斯抽采通道,造成瓦斯抽采效率降低的问题,提出了一种碎软煤层筛管护孔技术。在分析乌兰煤矿地质概况的基础上,介绍了筛管护孔技术的技术原理和配套装备,选用了合理的筛管护孔钻具组合,制定了筛管护孔试验流程,在乌兰煤矿1080瓦斯治理巷进行了应用试验。试验结果表明,筛管下入器下筛管速度是人工下筛管速度的2~3倍;下入筛管试验钻场相比不下入筛管钻场瓦斯抽采纯量提高14.3%。碎软煤层筛管护孔技术筛管下入效率高,护孔效果显著,满足碎软煤层护孔的技术要求。     

松软突出煤层全孔段下放筛管瓦斯抽采技术研究

针对松软突出煤层松软、透气性低、施工瓦斯抽采钻孔成孔率低等问题,开发出全孔段下放筛管瓦斯抽采技术,并在平煤十矿、新集一矿对该技术进行了现场试验。结果表明:松软突出煤层全孔段下放筛管技术的筛管下入率可达97%以上,与传统退钻裸眼瓦斯抽采技术相比,平煤十矿的单孔平均瓦斯抽采浓度可提高2倍以上,单孔平均瓦斯抽采量可提高3.5倍以上;与普通下放筛管瓦斯抽采技术相比,新集一矿的瓦斯抽采浓度提高近1倍,达到了预期效果。     

松软煤层全孔段下放筛管瓦斯促抽技术研究

针对松软煤层瓦斯抽采钻孔成孔难、易塌孔、抽采效果差等问题,对钻进工艺进行改进,采用钻孔全段下放筛管技术工艺,并在华泰煤矿11070采煤工作面采用该工艺与传统钻具工艺的瓦斯抽采效果进行对比试验,结果表明:采用全孔段下放筛管技术的瓦斯抽采浓度平均值比改进前提高了9倍多,瓦斯纯量平均值提高了12.1倍。此技术解决了筛管护孔下放深度和钻孔深度相接近的技术难题,提高了采煤工作面瓦斯预抽消突效果。