定向顺层钻孔“钻-冲-护”一体化增透技术试验

针对松软低透煤层瓦斯抽采钻孔塌孔严重、瓦斯抽采效果差、抽采达标周期长、抽掘采衔接紧张等问题,基于现有装备,提出了定向顺层钻孔"钻-冲-护"一体化低透煤层高效促抽瓦斯技术,该技术在长平煤矿实践表明:大功率定向钻机施工煤段长度达到340 m,煤段水力冲孔后总返煤量260.46 t,扩孔孔径φ0.87 m。对冲孔方式进行考察,发现回转冲孔方式和交叉冲孔方式效率优于水平冲孔方式。未采取下筛管工艺抽采钻孔平均瓦斯浓度为25.05%;全程下筛管护孔抽采钻孔平均瓦斯浓度为49.10%,一体化工艺下抽采钻孔百米瓦斯纯流量比普通钻孔水力冲孔护孔后抽采钻孔百米瓦斯纯流量提高了约11倍,瓦斯流量衰减系数降低了9.4%。瓦斯抽采浓度提高约2倍,百米抽采瓦斯纯量由0.08 m~3/min增至0.94 m~3/min,瓦斯抽采效果明显,保障了矿井的安全高效生产。     

车集煤矿底抽巷穿层钻孔有效抽采半径研究

钻孔抽采瓦斯是有效防治矿井瓦斯、消除突出危险的重要措施,钻孔有效抽采半径是抽采的重要参数.为了合理确定车集煤矿穿层预抽钻孔的布孔间距,通过现场实测,采用瓦斯流量法和瓦斯含量法对26采区的普通孔、水力冲孔的有效抽采半径进行考察,并根据车集煤矿二2煤层实际赋存情况,采用Comsol数值模拟软件对普通孔、水力冲孔的有效抽采半...     

顺层抽采钻孔全程注浆封孔技术和工艺

钻孔密封是瓦斯抽采中一项极其重要的技术工艺,封孔质量是影响瓦斯抽采量和瓦斯抽采率的关键。通过顺层抽采钻孔封孔机理的分析,结合矿井实际情况,提出了义煤集团某矿顺层抽采钻孔封孔技术和工艺,这种封孔技术提高了矿井瓦斯抽采效率,实现了提高预抽瓦斯浓度及流量的目的。     

红阳二矿水力冲孔增透技术研究及应用

针对红阳二矿12煤层透气性低、底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采效率偏低难以满足预抽要求的情况,基于水力冲孔卸压增透机理,提出采用水力冲孔和普通钻孔预抽相结合的钻孔布置方式进行高效抽采。研究结果表明:水力冲孔在低透突出煤层区域瓦斯抽采消突措施中应用效果显著,采取水力冲孔措施的34 d内,钻孔的平均瓦斯抽采浓度是普通钻孔的2.5倍,平均瓦斯抽采纯量是普通钻孔的4.4倍。     

基于"三高四新"战略夯实煤矿安全生产基础——红卫公司坦家冲煤矿瓦斯综合治理技术研究

坦家冲煤矿为突出矿井,针对6煤层瓦斯含量大、瓦斯压力高、透气性较低、衰减系数较大、突出危险性高等瓦斯治理难题,提出了"保护层开采+穿层预抽被保护层瓦斯"、囊袋式"两堵一注"封孔方式、水力冲孔增透方式等瓦斯综合治理措施.现场实践证明,这些措施能够有效解决坦家冲煤矿瓦斯治理难题;采用囊袋式"两堵一注"封孔方式得到的抽采浓度是常规封孔的2.21倍;水力冲孔增透措施使得钻孔在原有的孔径基础上扩大了8.2倍,钻孔平均浓度也比常规钻孔提高了2倍左右,表明水力冲孔增透措施达到了提高瓦斯抽采效果的目的.     

水力冲孔在突出矿井的应用研究

坦家冲煤矿为突出矿井,针对煤层衰减系数大、透气性低导致矿井瓦斯抽采浓度不高、抽采效果不佳的特点,提出了水力冲孔的措施。试验表明,水力冲孔措施能冲出大量煤量和排出大量瓦斯,钻孔的孔径扩大至7～10倍,钻孔平均浓度提高了2倍左右,使得煤层的衰减系数减低,透气性增加,极大地提高了瓦斯抽采效果。     

基于水力冲孔的瓦斯综合抽采技术研究

在基于水力冲孔卸压增透措施的基础上,提出了穿层钻孔瓦斯综合抽采技术,即水力冲孔结合卸压带瓦斯捅孔抽采与采空区瓦斯抽采。首先研究了综合抽采措施的理论基础;其次,结合某矿实际情况,现场进行了应用;最后考察了瓦斯抽采情况与消突效果。结果表明,该技术获得了较好的抽采效果,消除了突出危险性。相关研究为类似矿井的消突方案提供了参考。     

伏岩煤业3208运输巷水力冲孔卸压增透技术研究

为提高伏岩煤矿3208运输巷瓦斯抽采效率,进行了水力冲孔卸压增透技术试验,并对水力冲孔后钻孔的瓦斯抽采效果与常规钻孔的瓦斯抽采效果进行对比分析。结果表明:3208运输巷采用常规钻孔进行瓦斯抽采时抽采浓度及纯流量分别为40%和0.18 m~3/min,水力冲孔卸压后的瓦斯抽采浓度与纯流量分别为80%和0.33 m~3/min,水力冲孔卸压增透效果显著,提高了抽采效率。     

新景矿气相压裂与水力造穴相结合的增透效果研究

如何快速有效地提高低渗煤层巷道掘进速度是目前高瓦斯矿井的一大难题,文章针对新景矿高瓦斯低渗煤层煤巷掘进工作面抽采效率低、增透效果不明显等问题,提出气相压裂与水力冲孔相结合的局部瓦斯治理措施,制定了相应的施工方案,并对抽采效果和掘进情况进行跟踪监测,结果显示:气相压裂-水力造穴孔较普通钻孔抽采浓度提高了5倍,较单纯水力造穴钻孔抽采量提高了2倍,同时减少了掘进过程中的压钻、夹杆等现象。     

三软难抽煤层底抽巷抽采方法及效果研究

郑州矿区三软煤层属于低透气性难抽煤层,通过采用穿层钻孔高压水力冲孔增透卸压的方法,释放煤层瓦斯压力,提高煤体透气性,研究了抽采钻孔的封孔方法、分析了高压水力冲孔增透区域的瓦斯抽采效果及其参数,提高了煤体瓦斯预抽效果,解决了矿井煤层透气性差、瓦斯抽放效率低、钻孔工程量大的难题,最终形成一套适合矿井自身条件的穿层钻孔高压水力冲孔卸压增透技术,可为矿井的区域瓦斯治理提供技术支持。     

严重突出煤层穿层钻孔“钻冲筛运”一体化瓦斯治理技术研究与应用

鹤煤公司八矿地质构造复杂、断层褶曲发育,尤其井田深部断层多,并且煤层透气性低且松软,打钻塌孔、喷孔严重,瓦斯抽放效果不好,给煤炭开采和瓦斯综合治理带来了困难。针对鹤煤公司八矿穿层钻孔瓦斯治理技术措施进行井下现场探索与研究,通过在3205底抽巷经过多次技术方案论证、实践,摸索出一套钻冲筛运一体化整套技术流程,并分析高压水力冲孔瓦斯涌出特征、有效影响半径。通过采用高压水力冲孔、振动筛选、转载装运,提高了水力冲孔效果和效率,改善了工作环境。     

水力冲孔造穴增透机制及应用研究

为研究水力冲孔造穴技术的卸压增透机制，利用受载煤体全应力—应变曲线，建立受载煤体渗透率演化模型，结合Comsol Multiphysics多物理场数值模拟软件，验证了水力冲孔造穴对煤体卸压增透的有效性。结果表明:水力冲孔造穴技术在形成半径为0.60 m的空洞后，在钻孔周围煤体内形成了半径为1.34 m的瓦斯渗透率增高区。该技术在焦煤集团九里山矿井下16051运输底抽巷开展试验，通过对普通钻区和冲孔造穴区的瓦斯抽采数据进行对比，可以看出:采取水力冲孔造穴措施后，抽采钻孔的瓦斯浓度提高了0.77倍，瓦斯抽采纯量提高了1.51倍，该措施有效地提高了煤层瓦斯抽采效率，减少了安全事故，保证了工作面的安全回采。     

瓦斯抽采钻孔分等级管控研究

煤矿瓦斯灾害是煤矿安全生产的第一杀手,矿井瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理中最有效的手段。瓦斯抽采钻孔施工结束后,需要进行下管、注浆、连抽,钻孔封孔的质量、钻孔内部是否存在塌孔问题以及连接部位有无漏气现象,影响着治理效果。掌握抽采参数,能够及时发现在抽状态的“问题钻孔”,便于对在抽状态的“问题钻孔”采取措施。通过总结在抽钻孔抽采参数规律,将抽采钻孔实行分等级管控,构建了高效有序的钻孔参数测量机制,规范了钻孔瓦斯参数管理,从而识别“问题钻孔”,并采取处理措施,达到钻孔应抽尽抽的目的。     

矿井随钻三维轨迹监测技术研究

煤矿井下钻孔施工中，在缺少控制钻孔轨迹偏移测量技术的情况下，施工钻孔轨迹与钻孔设计轨迹偏差较大，无法满足煤矿瓦斯抽采的设计需求。分析了随钻钻孔三维轨迹测量技术，通过对随钻三维轨迹测量技术的研究，精确控制瓦斯钻孔轨迹，解决瓦斯突出煤层快速掘进及安全高效回采问题。钻孔随钻三维轨迹测量技术是通过对钻机开孔角度的精确测量和对钻孔轨迹的精确测量，使用三维轨迹成图方法显示。大量的数据采集与施工验证表明，该方法成为预抽钻孔煤层保安全、促生产过程中的重要环节，能够避免钻孔设计及施工的盲目性，提高了抽采钻孔的利用率及施工速度。     

高瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯治理技术

针对李雅庄煤矿U型通风工作面上隅角及回风流瓦斯浓度高、瓦斯治理难度大的问题，根据工作面瓦斯来源及在采空区三带的运移储存规律，李雅庄煤矿开展了本煤层抽采工艺优化和裂隙带抽采技术研究。对本煤层钻孔封孔深度、联孔工艺、管路连接方式等进行优化，钻孔抽采浓度由抽采4个月后降低到9%提高到抽采10个月后维持在19%；通过调整裂隙带钻孔布置方式、优化钻孔布孔层位、采取下筛管护孔等技术措施，裂隙带钻场最高瓦斯抽采纯流量达13.6 m³/min，平均瓦斯抽采纯流量达8 m³/min，2个钻场联合抽采瓦斯纯流量在13 m³/min以上；取消了瓦斯措施巷、井下移动泵和上隅角风帘，上隅角和回风流平均瓦斯浓度分别控制在0.5%和0.4%以下，对高瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯治理有借鉴意义。     

煤矿智能打钻造穴一体化技术应用

为了进一步提高煤矿安全生产效率,改进防突治理工艺,保障作业人员的身体健康,释放人力资源,研究了煤矿智能打钻造穴一体化技术。以某煤矿具体巷道为例,分析了智能钻冲一体化成套装备,主要为自动化控制打钻车和自动化控制钻杆车,并对比分析了智能打钻造穴一体化装备与普通打钻造穴设备的平均钻进速度、平均扩充速度等指标。研究表明,引入自动化施工设备来代替原始设备,配套使用智能水力冲孔造穴来提高防突治理效率,保障煤矿安全生产,降低人力资源输出和工人的劳动强度,保障工人作业安全。     

囊袋式“两堵一注”带压注浆封孔工艺关键参数技术研究

针对杨河煤业顺层钻孔存在封孔质量差、抽采浓度低和有效抽采时间短等难题，通过理论分析和现场试验，确定了杨河煤业囊袋式“两堵一注”带压封孔工艺技术参数，验证了囊袋式“两堵一注”带压注浆封孔技术在杨河煤业的适用性。试验表明，在考察时间内，试验组平均瓦斯抽采浓度提高了4.5%～13.5%，效果显著，同时减少了钻孔漏气，为下一步瓦斯抽采提供了可靠的技术支撑。     

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。     

软岩保护层开采底抽巷穿层卸压抽采瓦斯技术研究

为了解决目前平煤十三矿瓦斯抽采效果不佳的难题，结合煤矿的现场实际条件，提出了软岩保护层开采底抽巷穿层卸压抽采瓦斯技术，选择13100软岩保护层工作面作为首采面，然后在保护层工作面实施底抽巷穿层钻孔，并对底抽巷卸压区、未卸压区的单孔瓦斯浓度、瓦斯纯量进行测量。研究结果表明:通过连续2个月的观测，13100软岩保护层工作面底抽巷卸压区单孔平均瓦斯浓度在40%以上，较未卸压区至少提高了160%，同时单孔抽采纯量是未卸压区抽采纯量的32倍。     

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。