寺家庄矿下向穿层钻孔煤巷条带预抽技术的应用

 寺家庄矿煤与瓦斯突出灾害严重,突出事故时有发生,严重制约着该矿的安全生产,防突工作任务十分艰巨。寺家庄虽然为煤层群开采,但没有保护层开采的条件,为了实现“不掘突出头,不采突出面”的目标,掘进巷道区域防突采用顶板巷道下向穿层钻孔煤巷条带消突措施,由于这种措施是此煤层条件下的首次应用,需要对其基本工艺参数进行系统的考察。本文采用现场考察的方式,针对下向穿层钻孔煤巷条带预抽区域消突技术展开研究,探讨下向穿层钻孔的合理布孔间距。结果表明,预抽钻孔终孔间距小于2.0m时,预抽20d后残存瓦斯含量可降到7.86m3/t,达到了区域消突的标准。     

下向穿层孔水力割缝施工工艺研究与应用

针对常规下向穿层钻孔松软煤层卸压、增透和抽采效果差的问题,优选了下向穿层钻孔水力割缝配套装备,研究了下向钻孔水力割缝施工流程、工艺和下向钻孔"分组分排吹"的排水排渣工艺。在潘三煤矿1672(1)运输巷进行了60个下向穿层水力割缝钻孔的效果考察。应用结果表明:水力割缝后煤孔段等效直径增大至370 mm,钻孔煤壁暴露面积比未割缝的钻孔增加了2.3倍;水力割缝钻孔百孔抽采瓦斯纯量达0.5~0.7 m~3/min,比未割缝钻孔的百孔抽采纯量提高了70%以上;下向钻孔"分组分排吹"的排水排渣能有效排出水力割缝残留在孔内的煤(岩)渣和积水,为钻孔抽采提供有利条件,下向穿层钻孔水力割缝技术为煤矿下向孔条带抽采消突提供了有效手段。     

近距离煤岩独巷同向递进快速消突技术

为解决端氏煤矿集中回风巷独头掘进快速消突问题,借助近距离煤岩独巷同向递进的开拓条件,采用顺层孔和穿层孔立体交叉抽采技术全面控制防突区域。抽采期间为防治轨道大巷炮掘扰动破坏钻孔,顺层孔采用全孔段下放筛管以及穿层孔采用"破孔、透孔、分段封孔"三步走二次封孔的防突保障技术,实现防突钻孔高效、持久抽采。经过区域预抽35~40 d后,集中回风巷正前方和两侧15 m范围内煤体的残余瓦斯含量均小于8 m~3/t,满足区域防突效果检验要求,实现独头煤巷快速消突,保障"抽、掘"平衡。     

近距离突出煤层群上保护层瓦斯综合治理技术

针对打通一矿近距离突出煤层群上保护层开采面临的快速消突与瓦斯超限的难题,采用本煤层水力压裂增透,顺层平行钻孔下套管预抽,邻近被保护层底板穿层网格钻孔预抽、卸压抽、残抽,高位钻孔抽采,“U型+尾排”通风方式等瓦斯综合治理技术措施,实现了保护层工作面的快速消突,抽采达标时间缩短了90 d,突出预测指标K1、S从未超标,工作面瓦斯抽采率达到72.07％,彻底解决了回风隅角瓦斯频繁超限难题,保障了矿井采掘接替及工作面安全高效回采.     

顺层长钻孔“一孔两消”预抽消突技术研究

针对顺层钻孔定向钻进困难,钻孔轨迹难以有效控制,施工瓦斯治理巷道造成的瓦斯治理周期长等问题,提出了一种利用定向钻进技术的"一孔两消"预抽消突方法,有效控制了钻孔轨迹,保证了钻孔消突范围的均匀合理,解决了因施工瓦斯治理巷道造成的瓦斯治理周期长等问题,提高了钻孔的有效抽采时间,保证了足够的瓦斯治理时间和空间,有利于矿井的生产接替,同时对采煤工作面和运输顺槽进行区域预抽消突,节省了大量穿层钻孔工程量。     

下向钻孔水力冲孔工艺优化试验研究

为解决六龙煤矿掩护煤巷掘进过程中下向钻孔抽采效率低下、采用其他辅助措施达不到较好消突效果导致的采掘接替紧张技术难题,对六龙煤矿7#煤层开展了下向穿层钻孔水力冲孔试验研究。结果表明:通过采用优化的下向钻孔水力冲孔工艺,单孔平均冲出煤量达3～5 t,每米煤孔冲出煤量达0.5～0.8 t/m;邻近钻孔的抽采浓度及抽采纯量得到大幅提升;采用专用的下向钻孔封孔抽采工艺,实现了水力冲孔措施钻孔的高效抽采;预抽周期缩短3倍以上,成功实现了被掩护煤巷的安全快速掘进。     

松软煤层深孔全程预抽技术

淮南矿区具有瓦斯含量高、透气性低、瓦斯压力大、煤层松软等特点,对突出煤层作为保护层的工作面消突采用顺层孔预抽技术,但存在预抽时间短、差异性大,工作面消突不均匀、遗留空白带等问题。针对这些问题,从施工顺层钻孔及封孔的工艺入手,进行了钻孔全程下护孔管预抽的实践,单孔抽采浓度提高了2倍,抽采纯量提高了3倍,能长期保持较好的抽采效果,确保了高突工作面安全高效的回采。     

突出煤层综合瓦斯治理技术在大社矿的优化及应用

大社矿92622工作面未开采下部保护层,工作面掘进前采取穿层条带预抽瓦斯的消突方式对工作面掘进区域消突,回采前采取顺层区段预抽煤层瓦斯的方式对工作面回采区域进行消突。回采期间分别采取高位钻孔抽采、采空区抽采、上隅角瓦斯抽采技术进行瓦斯治理,并增加了新型瓦斯稀释器使用技术,同时在工作面施工超前排放孔,砌筑煤袋墙,利用高、低负压移动式抽采泵进行分源抽采,有效保证煤矿安全生产。     

底板岩巷穿层钻孔一孔多用瓦斯抽采时效性研究

为了提高穿层钻孔的利用率,基于煤岩动力学行为下的采动裂隙场和应力场演化规律,提出全生命周期的底板岩巷穿层钻孔一孔多用瓦斯抽采技术,即按先后顺序实现采前预抽、边采边抽以及采空区瓦斯抽采功能。以古汉山矿1604综采工作面为例,进行现场试验。结果表明:一孔多用试验钻孔的抽采效果具有明显的时变特性,为定性定量分析试验钻孔的抽采时效性规律,根据抽采纯量变化将抽采全生命周期划分为初始预抽增流期、高效预抽期、预抽快速衰减期、高效卸压增流期、低流枯竭期、采后纯量回升期和采后衰减低流期7个阶段;高效预抽期是全生命抽采周期中最关键的阶段,其次为高效卸压增流阶段,平均瓦斯抽采纯量可达到在预抽高效期钻孔平均瓦斯抽采纯量的61.4%;确定前方距离工作面70 m至后方距离工作面40 m范围内为穿层钻孔受采动卸压影响区,工作面超前35~40 m,抽采浓度和纯量最大;在边采边抽阶段,距离采面前方20~70 m的试验钻孔平均抽采纯量比卸压前提高5倍;古汉山矿底板岩巷穿层钻孔采前预抽合理抽采天数为260 d,边采边抽有效抽采期为46 d,采空区瓦斯抽采有效抽采期为26 d。通过一孔多用的底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采实现了预抽达标和降低工作面瓦斯涌出的目标,具有良好的推广应用价值。     

下向穿层钻孔高效封孔护孔装置的研制及应用

矿井在施工下向穿层瓦斯抽采孔时,出现封孔质量差、孔底大量积水和煤质松软引起的塌孔等问题,导致煤层瓦斯抽采效果不理想,进而影响被抽采区域的瓦斯治理工作和安全生产.由此,决定设计和研制一种下向穿层钻孔高效封孔和护孔装置,试验结果表明,所研制的高效封孔护孔装置不仅操作简便,而且有效解决了施钻后孔内积水、塌孔和瓦斯抽采效果不佳等问题.     

采动区煤层气地面抽采钻井终孔位置优化考察

为了考察煤层顶板岩层受采动影响下的裂隙发育过程,优化地面抽采钻井布孔工艺,在成庄煤矿4216回风副巷施工了6个不同角度的顶板穿层钻孔,采用封孔抽采的方式监测了覆岩内不同区域在工作面推进过程中的煤层气分布变化情况,通过分析对比各钻孔的抽采数据,优化了地面抽采钻井终孔位置。     

采煤工作面煤层注水工艺优化与应用

针对目前煤层注水存在的施工钻孔效率低、钻孔深度达不到要求、注水钻孔封孔不严、封孔器回收困难等问题，研究注水工艺的改进优化，对钻机、钻具及封孔器进行重新设计选型，形成了一整套的注水装备。该装备的应用提高了施工效率，为降低工作面粉尘危害、抑制工作面瓦斯涌出、防治煤炭自然发火等危害探索出了更加高效的途径和方法。现场应用表明，煤层注水有效地改善了工作面作业环境，为工作面实现高产高效奠定了基础。     

高水位封闭不良水文长观孔井下治理技术与实践

对地面难以封堵的高水位封闭不良水文长观孔采取在井下封堵的方案,通过物探与钻探相结合、封孔与堵源相结合,地面与井下注浆系统相结合的办法,对水文孔上下的含水层注浆封堵,从而切断水文孔周围含水层之间的水力联系,再进行效果分析、验证、评价,达到治理钻孔水害的目的。     

三软煤层顺层瓦斯预抽钻孔变形规律研究及其控制

为防止三软煤层顺层预抽钻孔塌孔,提高瓦斯预抽效果,需合理确定抽采钻孔封孔方法,全程下筛管施工工艺防止塌孔。通过分析可知:二₁煤层强度低,且埋深大,埋深产生的地应力远远大于煤体强度是导致钻孔塌孔的主要原因。通过数值模拟可知:顺层钻孔呈现径向变形的特征,钻孔直径明显减小。13051工作面本煤层钻孔成孔后,采用“封孔管+封孔筛管+注浆管+专用封孔器”进行封孔,塌孔减少,抽采达标时间缩短了约35 d,残余瓦斯含量为4.69 m³/t,13051工作面瓦斯抽采达标。     

李雅庄煤矿“U”型通风工作面瓦斯治理技术

针对高瓦斯矿井“U”型通风工作面上隅角瓦斯浓度高、管理难度大的问题，在李雅庄煤矿开展了本煤层抽采优化分析和裂隙带抽采研究。通过改进本煤层钻孔的封孔深度、联孔工艺、管路联接方式等，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，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个钻场综合抽采瓦斯纯流量在13 m3/min以上；工作面取消了高抽巷和高位钻场裂隙带瓦斯抽采，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。     

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。     

采煤工作面顺层钻孔分段水力压裂增渗试验

低透气性突出煤层顺层钻孔预抽回采工作面瓦斯具有工程量大,抽采效率低等特点,为此,采用顺煤层分段水力压裂实现煤储层增透。寺家庄矿15#煤层属于低透气性突出煤层,在15301工作面开展了顺煤层分段水力压裂强化抽采试验,利用自主研发的拖动式双封隔器分段封孔装备及工艺,满足压裂孔稳定、快速封隔,可实现全孔段分三段及以上逐级开展压裂。对比压裂区和非压裂顺层钻孔瓦斯抽采效果,压裂区平均浓度为35.1%,非压裂区为6.0%,压裂区浓度是非压裂区的5.9倍;压裂区百孔纯量为3.6 m3/min,非压裂区为0.3 m3/min,压裂区百孔纯量是非压裂区的11.2倍。     

探放水钻孔孔口管分段注浆固结技术研究

探放水钻孔孔口管注浆固结质量直接关系到能否成功控制钻孔大量出水,对于孔口3 m范围内存在裂隙水的钻孔,孔口管注浆固结是探放水工作中的难点。针对四川达州孔家沟煤矿南翼采空区放水过程中孔口存在裂隙水导致孔口管注浆不严造成的钻孔漏水问题,试验并应用了孔口管分段注浆固结技术方法。通过研究分段注浆技术原理、套管安装施工和分段注浆固结堵水的技术参数等,解决了孔口有裂隙水条件下孔口管注浆固结问题。现场采用分段注浆工艺,分2段进行注浆:一段注浆解决孔口管前半部分固孔问题;二段注浆解决封堵孔口裂隙水及固孔问题。通过上述方法固孔后,顺利通过了注水耐压试验的测试。结果表明,分段注浆方法能够有效解决孔口存在裂隙水的孔口管固管问题。     

ZYWL-6000DS型定向钻机在采空区水治理中的应用

为了探放7301工作面采空区内积水,消除水害威胁,防止7303工作面材料巷道掘进期间发生透水事故,采用定向钻进技术施工2个钻孔。定向钻孔按预期设计轨迹进行钻进,精确探测了采空区积水位置,并进行了分层位有序放水,其中1#孔钻进至积水区水位中部,透水后出水量约120 m ^3/h;2#孔钻进至积水区水位底部,透水后出水量约100 m^ 3/h,有效解决了采空区水灾害。     

煤层钻孔瓦斯抽采与注水降尘一体化应用

本文应用理论分析、数值模拟和现场试验的方法研究煤层钻孔瓦斯抽采与注水降尘一体化效应,得出在煤层瓦斯压力为0.63MPa,工作面孔隙率0.069,煤层渗透率为1.5×10~(-3)μm~2,在钻孔直径95mm,抽采负压为13kPa时,80m深的瓦斯抽采钻孔有效影响半径为3m,对相同钻孔进行注水降尘48小时后,注水湿润半径为6m。从实际的注水降尘效果可以看出,不同工序下的降尘率均超过了56%,降尘效果明显,实现钻孔"一孔两用"的目标。