王坡煤矿本煤层预抽钻孔布置方式优化研究与效果考察

为解决本煤层透气性差和预抽效果不理想问题,基于弹塑性力学理论,分析钻孔周围应力和塑性区分布及其影响因素,得到钻孔交叉布置并增加两钻孔交叉点数量,可增大钻孔网的孔周塑性区体积,增加抽采钻孔的有效长度,增加预抽煤层透气性,提高瓦斯抽采效率。通过王坡煤矿3207试验工作面分区域布置3种本煤层预抽方案及抽采效果考察,3种预抽钻孔布置方式中立体交叉钻孔抽采效率最高、衰减系数最小,是最佳本煤层预抽钻孔布置方式,后续推广应用中,有效解决现场抽-掘-采衔接紧张问题。     

黄陵一号煤矿定向长钻孔瓦斯预抽数值模拟研究

为保证黄陵一号煤矿高瓦斯中厚煤层高效安全回采,采用定向长钻孔对煤层瓦斯进行预抽,通过Fluent数值模拟软件,对不同抽采时间、抽采半径、抽采负压、渗透率条件下预抽煤层瓦斯效果进行模拟,得到不同模拟方案下的瓦斯压力分布及抽采量的变化规律,为黄陵矿区高瓦斯中厚煤层瓦斯预抽参数确定提供了一定理论依据。309进风顺槽现场抽采效果表明定向长钻孔瓦斯预抽可有效降低煤层瓦斯含量,保证工作面安全回采。     

煤层气抽采地面压裂与井下钻孔衔接时空关系研究

基于晋城矿区所采用“三区”联动抽采模式,结合生产区地面压裂作业与井下钻孔抽采在时间和空间上衔接相对紧密交叉影响大的特点,提出了生产区地面压裂与井下钻孔抽采两种时间衔接模式,即“压裂前后布置井下抽采钻孔”和“井下钻孔滞后地面压裂布置”。通过微地震法和井下钻孔揭露法研究,得出煤层中的裂缝主要为北东向开度较小的水平裂缝,裂缝长158~203 m。根据裂缝展布规律,设计了2种模式的压裂考察方案,通过工程实践,初步确定了地面压裂作业与井下抽采钻孔合理的时间衔接关系,在地面压裂前后布置钻孔抽采,对目标煤层的增透、减小煤层瓦斯异常涌出和煤与瓦斯突出危险性等方面效果明显,井下钻孔滞后地面压裂3个月以内施工,联合抽采效果显著。     

井下定向钻机成孔技术在成庄矿的应用

针对目前井下普通钻机成孔长度短、钻孔轨迹混乱、瓦斯预抽期较短,以及工程量大等局限性,为了确保矿井抽、掘、采合理衔接,成庄矿引进了井下千米定向钻机装备及定向钻孔工艺技术,根据预抽目标区域瓦斯赋存的特点和抽、掘、采衔接需要,设计、布置定向钻孔,进行大面积模块预抽。介绍了定向钻孔钻机具的特点、施工工艺以及井下应用效果,分析总结了千米定向钻机成孔工艺具有定向、远距离、覆盖面积大、开分支、探构造、抽采效果佳等性能特点,简要展现了千米钻机顺层定向钻孔在成庄矿瓦斯抽采中的应用效果。     

煤层气井地面压裂和井下长钻孔联合抽采技术研究

晋城矿区煤层含气量高、渗透率低,单一的地面或井下抽采效果不理想,为使煤矿安全开采,须结合井下长钻孔部署的局部范围卸压增渗的瓦斯预抽技术,使煤层渗透性得到成倍提高。采用微地震法及电位法等人工裂缝监测技术,对试验井压裂的裂缝形态和有效半径进行了评价,以试验区百米钻孔瓦斯流量、瓦斯浓度等相关参数作为考察对象,分析研究了地面压裂与井下长钻孔施工的时空衔接关系。研究结果表明:试验区地面井压裂影响范围呈椭圆区间,长半轴为120～150 m,短半轴为50～80 m,裂缝形态以水平裂缝为主;压裂影响区内百米钻孔瓦斯流量是压裂区外的1.33～17.50倍,瓦斯体积分数平均提高了35%;地面压裂与井下抽采衔接越紧密抽采效果越好,地面压裂施工后优先施工稳定性较好的煤层顶板钻孔,待压裂裂缝与煤体达到新的动态平衡后再施工顺煤层钻孔;综合考虑抽采效果及井下安全,压裂井井底与已掘巷道、已施工钻孔距离150～200 m为宜。     

黄陵二号煤矿顺层预抽钻孔合理封孔深度探讨

为解决黄陵二号煤矿瓦斯抽采效率低问题,采用数值分析和现场试验相结合的方法,获得了黄陵二号煤矿顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度。研究结果表明,为保障黄陵二号煤矿瓦斯抽采效率,顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度为13 m。     

基于长距离密闭取心的煤巷条带瓦斯预抽效检研究

区域瓦斯抽采效果检验是"四位一体"综合防突工作的重要一环,寺河矿采用残余瓦斯含量作为预抽煤巷条带瓦斯区域防突措施效果检验指标,采用常规取心测定瓦斯含量分段评价瓦斯抽采效果,该效检方法存在评价范围小、检验点轨迹偏差大、掘进与效检交叉作业等问题。在研究煤矿井下煤层长距离密闭取心技术及工艺的基础上,提出了基于长距离密闭取心的煤巷条带瓦斯预抽效果快速检验方法,并选择东区工作面瓦斯预抽煤巷条带进行试验。根据寺河矿试验结果,长距离密闭取心测定煤层瓦斯含量为常规取心测值的1.26～1.71倍,煤巷条带瓦斯预抽一次效检范围由90 m扩大至390 m。研究表明,基于煤层长距离密闭取心的煤巷条带瓦斯预抽效检方法是可行的,该方法实现了煤层钻孔精准定点、长距离、密闭取心,提高瓦斯含量测定结果准确度,大幅扩大区域瓦斯预抽效果一次效检范围,减少掘进工作面生产与效检工作的交叉作业,促进了矿井生产"抽-掘-采"平衡。     

寺家庄煤矿突出煤层掘进工作面瓦斯治理实践

为了有效增加寺家庄煤矿掘进巷道瓦斯抽采量,降低回风流瓦斯浓度,根据矿井瓦斯赋存概况,分析了掘进工作面瓦斯涌出来源,采用交叉钻孔预抽煤巷条带瓦斯,掘进过程中采用钻墙边掘边抽技术抽采巷帮煤壁以里的瓦斯。15108进风巷实践表明:交叉钻孔瓦斯抽采量平均为1.12 m3/min,是平行钻孔的1.14倍,预抽后瓦斯含量7.08 m3/t,较之平行钻孔下降9.8%,有效消除煤层突出危险性,同时有效截流掘进期间煤壁两侧的瓦斯,回风流最大瓦斯浓度0.59%,比采用顺层钻孔方案平均低0.08%。     

高瓦斯煤层千米钻机探抽一体化技术研究

高瓦斯煤层地质异常体精准探测和区域瓦斯治理是煤矿安全生产的重要保障。为了高效解决以上两个问题，研究了一种探抽一体化技术，指出了该技术需遵循精准性原则、经济性原则、高效性原则，适用于钻进距离小于500 m的高瓦斯煤层地质异常区。利用瓦斯抽采理论、Comsol数值模拟等方法分析了钻孔开口与钻进层位、预抽钻孔间距、预抽钻孔辐射范围等关键参数。以漳村煤矿26采区SX17陷落柱所在区域为应用背景，设计了钻孔布置方案和瓦斯抽采方案，明确了移机定位、开孔与扩孔、封孔注浆、钻进施工等施工过程的关键，指出了应优先施工中间的长距离预抽钻孔。试验结果表明：与三维地震物探结果相比，陷落柱长轴长度精准了49 m,水平位置精准了7 m,单孔每月抽出瓦斯10 500 m³,实现了一孔多用。     

区域密集钻孔抽采技术在高瓦斯矿井煤巷掘进中的应用

岳城煤矿开采煤层原始瓦斯含量高,初始瓦斯压力大,煤巷掘进速度低,严重影响矿井建设速度.针对此难题,尝试在煤巷预掘区域应用密集钻孔强化瓦斯抽采技术.在分析密集钻孔技术抽采消突机理的基础上,详细介绍了该技术的钻孔布置方式、施工工艺及抽采效果评价要求.试验取得了较好效果,单巷掘进进尺由原来的不足50m/月提高到80m/月以上...     

高瓦斯煤层底抽+冲孔协同石门揭煤技术

针对贵州矿区新田煤矿瓦斯治理存在的一些问题,如抽采钻孔浓度低、流量衰减快,抽采达标时间长,不能有效解决高效抽采瓦斯,直接造成矿井瓦斯抽采率低下,"抽、采、掘"比例失衡,通过采用底抽+冲孔协同石门揭煤技术,增大了煤层渗透率,扩大了钻孔抽采有效影响范围,提高了煤层瓦斯抽采效率,缩短了石门揭煤时间,缓解了新田煤矿抽、采、掘接替紧张局面。     

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。     

消除矿井瓦斯抽采空白带方法的研究

为了解决煤矿瓦斯抽采过程中,抽采钻孔有效影响范围随时间不断变化,煤与瓦斯突出效果检验指标经常超限等问题,研究了抽采时间、钻孔间距和瓦斯抽采有效影响半径的关系,发现延长抽采时间和缩短抽采钻孔布置间距等2种方法可以有效消除抽采区域的突出危险性,但是延长抽采时间可能会造成采、掘、抽失衡。因此,针对九里山煤矿的煤层赋存条件,在突出煤层中加密了抽采钻孔布置,将抽采钻孔布置间距由传统的2倍抽采有效影响半径缩短为槡2倍,结果表明:缩短抽采钻孔布置间距可有效消除抽采空白带,降低效检指标超标率,预防和消除在掘进过程中的煤与瓦斯突出危险性,提高巷道掘进速度。     

晋城矿区地面压裂与井下抽采时空衔接关系研究

晋城矿区煤层瓦斯含量高、渗透率低,单一的地面或井下抽采已难以满足矿井安全高效生产的需要,为此开展了"地面压裂+井下抽采"立体抽采模式的探索。为掌握地面与井下瓦斯抽采工程在时空上的合理衔接关系,首先利用离散元软件进行了地面水力压裂数值模拟分析,得到压裂裂缝扩展规律及计算公式,并在赵庄煤矿试验验证了其适用性,为预测压裂影响范围提供了量化方法;通过在赵庄、成庄煤矿的现场试验考察,提出了晋城矿区低透气性煤层地面压裂与井下抽采的合理时空衔接参数。提出合理时空衔接关系量化确定方法,可充分发挥"地面压裂+井下抽采"模式的联合抽采优势,为其在全国同类条件矿区的推广应用提供技术支撑。     

顺煤层钻孔抽采半径与预抽期动态耦合规律

针对煤层瓦斯预抽钻孔盲目布置引起矿井采掘安全隐患凸显及瓦斯治理成本激增的问题,基于瓦斯流量法,对不同钻孔间距下青岗坪煤矿4~(-2)顺煤层瓦斯流量、瓦斯抽采总量与抽采时间对应关系进行考察。结果表明:不同间距(2m、3m、4m、5m)下瓦斯流量均随抽采时间成负指数衰减,抽采总量均随抽采时间成负指数增加,间距越小则初始流量越小而衰减系数越大,间距越大则抽采总量极限值越大;不同间距下瓦斯抽采率均存在极限值,间距越小则极限抽采率增幅越大,间距2m时抽采率达到最大值79%;瓦斯抽采半径与预抽期存在动态耦合关系,综合考虑合理预抽期和瓦斯治理成本,科学确定了现行采掘和抽采条件的有效影响半径,为青岗坪煤矿4-2煤层采掘工作面瓦斯抽采设计提供理论依据。     

突出薄煤层顺层瓦斯预抽钻孔合理布置研究

针对松藻煤矿突出薄煤层工作面顺层瓦斯预抽钻孔布置参数与抽采达标时间关系不清,难以适应矿井采掘接替要求、浪费钻孔工程量的问题,分析了不同钻孔布置参数对抽采达标时间的影响规律,制定了抽采达标时间现场考察方案,并在2215-2工作面进行了现场考察试验。试验结果表明:缩小钻孔间距可有效缩短抽采达标时间,钻孔直径为φ65mm、钻孔间距由5m缩小至3m,吨煤钻孔量增加70%,抽采达标时间由71d缩短至32d;同步增大钻孔直径和钻孔间距将增加抽采达标时间,钻孔直径由φ65mm增大至φ87mm、钻孔间距由5 m增大至8m,吨煤钻孔量减少40%,抽采达标时间由71d增加至93d。     

保德煤矿预抽瓦斯巷道布置最佳方案确定

针对保德煤矿8~#煤层深部区域瓦斯压力大、含量高等问题,提出实施预抽瓦斯巷道提前布置预抽钻孔进行瓦斯抽采技术。根据保德煤矿采掘部署情况,提出底板巷、地面钻孔及区段煤巷等3种预抽瓦斯巷道布置方案。通过对3种方案的经济和技术比较,结果表明,采用区段煤巷布置方案无论在经济上还是技术上都较底板巷和地面钻孔合理,且符合保德煤矿实际现状。     

深井预掘底板巷保护突出煤层掘进合理位置研究

为了研究深井无保护层开采条件的单一严重突出煤层煤巷条带区域瓦斯治理问题,运用FLAC3D模拟分析了底板巷道掘进时、工作面回采前后围岩应力分布特点,对采用底板巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯时的巷道合理空间位置进行了研究,结果表明:预掘卸压底板巷布置在待掘煤巷正下方、法距8~15 m位置是合理、可行的。丰城矿区曲江煤矿213底板巷位于待掘煤巷正下方平均垂距9 m,巷道中心线两侧15 m范围煤层的钻孔瓦斯流量、透气性系数均有不同程度增加,缩短了抽采时间,有效的降低了煤与瓦斯突出危险;同时,穿层钻孔采用非等间距布置方式,节约大量钻孔工程、成本降低、缓解采掘接替紧张局面。     

霍尔辛赫煤矿顺层钻孔有效抽采半径测定研究

钻孔预抽煤层瓦斯是治理瓦斯的主要措施之一,有效抽采半径是该措施的一项重要参数,可为抽采钻孔布置提供理论依据。利用流量指标法对霍尔辛赫煤矿3203工作面顺层钻孔有效抽采半径进行了测定研究,确定了钻孔有效抽采半径为1 m,为矿井瓦斯抽采钻孔的布置提供了依据,减少了钻孔工程量,确保了工作面的安全生产。     

煤矿井下瓦斯定向抽采钻孔技术研究

钻孔抽采煤矿井下瓦斯,是我国煤矿业高效治理、预防瓦斯灾害的重要措施。为深入探讨井下瓦斯定向抽采钻孔技术在提高煤矿安全性中的关键作用,笔者以概述井下瓦斯预抽技术为出发点,分析了扇形布孔、倾向布孔、常规钻孔布孔的具体内容,并在此基础上,全面介绍了井下瓦斯定向抽采钻孔技术,诸如顺层瓦斯钻孔布置技术、井下瓦斯穿层抽采技术与井下瓦斯钻孔施工技术,以及定向钻进系统的主要内容。