顺层钻孔下花管技术在余吾煤业的应用

随着煤矿采深的不断延伸,所采煤层逐渐变为松软煤层。松软煤层具有瓦斯压力大,瓦斯含量高、透气性低等特点,预抽钻孔成孔后易发生塌孔现象,严重降低钻孔瓦斯排放通道的有效利用长度,导致钻孔瓦斯抽采效率低下、抽采周期变短、抽采达标时间延长等问题。为解决钻孔松软煤层预抽钻孔塌孔问题,针对性的选择余吾煤业公司N1101胶带巷作为试验地点,通过考察不同类型花管对于支撑钻孔稳定性及不同支护条件下瓦斯抽采纯流量的变化,确定筛眼密度和直径最优参数,从而增加钻孔瓦斯抽采纯流量,提高煤层瓦斯抽采率。     

松软煤层底板定向长钻瓦斯抽采技术实践

为解决松软煤层瓦斯抽采钻孔施工难、成孔差的问题,提出了松软煤层底板定向长钻瓦斯抽采技术:在被保护煤层底板选择合适层位,采用定向钻进技术施工长距离钻孔作为主孔,再从主孔施工若干探煤层的分支钻孔抽采卸压煤层瓦斯。现场试验2个主孔进尺都达到了603m,累计抽采瓦斯纯量183 204.98 m3,工程实践表明该技术不仅回避了松软煤层本煤层钻孔难于施工的问题,而且分支钻孔很好的实现了区域煤层瓦斯抽采。     

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。     

松软煤层顺层钻孔带压注浆封孔技术研究应用

松软煤层顺层钻孔瓦斯抽采普遍存在封孔深度不合理、封孔不严等问题,抽采效果差。针对以上存在的问题,文章从松软煤层钻孔稳定性及巷道围岩应力场分析出发,确定了松软煤层钻孔合理封孔深度;并通过增大钻孔内压力对孔壁施加主动支撑,封堵充填钻孔孔壁裂隙,提出适用于松软煤层顺层钻孔带压注浆封孔技术。通过保安煤矿现场应用显示,在60d的考察期内试验钻孔平均瓦斯浓度提高30%以上,显著提高松软煤层顺层钻孔封孔的密封性和抽采效果。     

底抽巷梳状钻孔代替保护层的瓦斯治理工艺技术研究

为解决赵庄煤业松软煤层中瓦斯抽采钻孔成孔性差、抽采距离短、抽采区域小等难题,提出了采用深孔定向千米钻机施工底板梳状钻孔的技术方法,先在松软煤层稳定的底板岩层中施工长距离主孔,再从主孔开梳状分支孔进入煤层,实现对松软煤层瓦斯远距离抽采,形成借助底抽巷利用千米钻机施工梳状钻孔治理瓦斯代替保护层的瓦斯治理工艺,达到区域递进式抽采瓦斯的目的。     

松软煤层下筛管护孔高效抽采瓦斯技术试验研究

针对松软煤层瓦斯抽采钻孔成孔难、孔壁易坍塌,致使瓦斯有效抽采时间短、浓度低、流量小的现状,提出了松软煤层筛管护孔抽采瓦斯技术,阐述了该技术的基本原理、相关设备及施工工艺。在马堡煤矿15203工作面运输顺槽进行了工业性试验。该技术的应用有效地防止了钻孔塌孔,改善了瓦斯抽采效果,缩短了预抽时间,应用前景良好。     

松软高突煤层筛孔管护孔工艺的应用研究

由于松软高突煤层成孔性差、孔壁不稳定,造成塌孔,影响钻孔施工质量和预抽效果。通过在首山一矿顺层瓦斯抽采钻孔应用筛孔管护孔下放工艺,既解决了松软煤层成孔难、塌孔、筛管下不到位等钻孔施工技术难题,又提高了钻孔瓦斯抽采浓度,同时分析了应用过程中存在的问题,为松软高突煤层筛孔管护孔下放工艺在抽采瓦斯技术中的应用提供技术经验。     

松软破碎煤层顺层孔全程下筛管护孔抽采技术研究

针对余吾煤业松软破碎煤层打钻困难,成孔后由于煤质松软、瓦斯压力大、地应力等原因导致钻孔塌孔,堵塞瓦斯抽采通道,影响抽采效果的难题。研究了松软破碎煤层成孔后全程快速下筛管,既解决了松软煤层钻孔塌孔问题,又解决了退钻后筛管下入深度浅和下筛管效率低的问题,其效果对本煤层破碎区域瓦斯快速抽采达标具有重要的工程意义。     

高应力突出松软煤层封孔技术研究与应用

针对八矿突出煤层普遍存在钻孔塌孔严重、封孔难度大、抽采浓度低、衰减快、抽采效果差、抽采钻孔容易产生CO等问题,通过对高应力突出松软煤层封孔技术的研究与应用,制定了高应力松软煤层封孔工艺标准,提出了"反压"注浆法。结果表明:该技术大大降低了钻孔的漏气率,增强钻孔密封性,提高抽采浓度,实现了瓦斯抽采最大化。     

赵庄矿松软煤层梳状钻孔瓦斯抽采应用研究

针对煤层松软破碎导致的瓦斯抽放钻孔成孔率低、钻孔深度浅的问题,利用梳状钻孔治理瓦斯的抽采工艺,将主孔布置于顶/底板稳定岩层中,控制分支孔进入煤层进行瓦斯抽采,可提高钻孔深度。结合赵庄矿应用条件,优化钻孔布孔形式、布孔层位和分支孔施工工艺,赵庄矿应用表明:该工艺在松软煤层中钻孔抽采深度可以达到300 m以上,分支孔间距可以缩短至24 m,优化出了双重分支孔布孔形式,有效提高了钻孔瓦斯抽采效果。     

大通孔开闭式钻头的结构特点及工作原理

目前,钻孔预抽煤层瓦斯是突出煤层回采工作面一种重要的区域防突措施。针对低透气性松软突出煤层,与退钻裸眼瓦斯抽采方式相比,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减少,影响瓦斯抽采效果,为煤矿的安全生产埋下隐患。为解决这一系列问题,研发了大通孔开闭式钻头,并对其结构特点及工作原理进行分析,以现场试验验证其使用效果。     

松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术及发展趋势

通过分析松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术研究与应用现状,基于不同钻进方式、护孔方式和改造方法,介绍了松软突出煤层钻孔施工技术的发展历程,并分析了各项技术的含义、优缺点、适用范围和推广应用情况,指出了现有钻孔施工技术存在顺煤层定向钻进困难、筛管护孔直径小、钻孔增产改造范围小等问题。同时提出松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术未来发展趋势,包括泥浆脉冲随钻测量定向钻进技术、电磁波随钻测量空气定向钻进技术、大直径筛管跟管钻进技术和大直径小曲率侧钻改造技术等方向。     

松软煤层筛管护孔瓦斯抽采技术与装备

针对松软煤层顺层瓦斯抽采钻孔成孔难、抽采距离短、抽采效果较低等问题,介绍了松软煤层筛管护孔瓦斯抽采技术与装备及施工工艺,通过在丁集煤矿的工业性试验,解决了筛管护孔下入深度与钻孔深度相接近的技术难题,实现了高负压、高浓度、大流量高效抽采,提高了采煤工作面瓦斯预抽消突效果,采煤工作面煤体瓦斯抽采达标时间缩短28％,瓦斯抽采体积分数可提高10％ ～ 20％.     

煤矿井下分段水力压裂梳状定向长钻孔钻进技术研究

随钻测量梳状定向钻进技术目前主要应用于煤矿瓦斯防治、地质异常体探测和探放水等领域。但该技术还未与水力压裂增透强化抽采技术相结合应用于煤层瓦斯防治领域,由于水力压裂增透强化抽采技术对钻孔特殊要求,相应钻探装备、钻孔设计和钻进成孔工艺均需要进行研究突破。本次研究成果融合了井下梳状定向长钻孔瓦斯抽采技术及水力压裂增透强化抽采技术的优点,形成了一套适合分段水力压裂梳状定向钻孔施工设备及工艺流程,能够满足对松软煤层瓦斯远距离与区域增透技术的需求,解决松软煤层透气性差、瓦斯抽采孔成孔性差、抽采距离短、抽采区域小等难题。     

煤矿井下梳状定向孔钻进技术研究与实践

针对现有松软煤层瓦斯抽采孔成孔性差、抽采距离短、抽采区域小等难题,采用梳状定向孔方法在松软煤层顶底板岩层施工长距离梳状钻孔,实现对松软煤层瓦斯远距离与区域抽采。根据梳状孔在松软煤层施工特点,合理选择梳状孔布孔形式,分析出在松软煤层顶底板岩层中施工梳状定向孔面临开分支、降低钻具摩擦阻力等技术难点。现场试验表明：采用控时连续滑钻实现梳状孔在岩层开分支,通过优化钻孔设计与高精度控制钻孔轨迹可有效降低钻具摩擦阻力,提高梳状孔施工安全性,可满足最大孔深大于500 m和岩层开分支施工要求。     

松软煤层群穿层钻孔全程筛管下放瓦斯抽采技术

针对松软煤层群穿层钻孔施工过程中成孔率低、易塌孔堵塞瓦斯抽采通道、抽采效果差等问题,分析了穿层钻孔全程筛管下放瓦斯抽采技术原理及施工工艺,并在神华宁煤集团石炭井焦煤公司进行了现场试验,结果表明:全程筛管下放瓦斯抽采技术在松软煤层群穿层钻孔中的钻孔施工成孔率达到100%,筛管下放成功率为93%;相比未下放筛管瓦斯抽采技术,单孔平均瓦斯抽采浓度提高了0.2~3.5倍,平均瓦斯抽采流量提高了0.7~7.2倍。该技术在穿层钻孔瓦斯抽采中的应用提高了钻孔成孔率,保证了钻孔瓦斯抽采效果。     

松软煤层瓦斯抽采钻孔“同心环”加固密封技术研究与应用

松软煤层瓦斯抽采钻孔易失稳、密封难的问题直接影响着松软煤层瓦斯高效抽采,在松软煤层施工钻孔成孔退钻后孔内塌孔导致无法及时密封,除此之外孔口煤体破碎区也形成大量漏气通道致使密封失效,由此对矿井生产带来安全隐患且造成了时间和经济上的浪费。从理论分析钻孔密封段受力情况入手,在利用黏弹性力学模型求解孔口破碎区煤体受力的基础上,结合影响松软煤层孔口塌孔外界条件理论研究松软煤层钻孔孔口易塌孔原因并提出合理解决办法,据此提出“同心环”加固密封技术,并从物理模型、技术原理与流程等方面进行详细阐述,最后在山西某矿区N2106松软煤层工作面开展现场应用试验。结果表明：松软煤层孔口破碎区在时间效应下易进入快速变形阶段,由于其吸附性强、易膨胀性等特点加之打钻偏移后钻杆对孔口的剧烈扰动,最终致使孔口退钻后易变形坍塌;采用“同心环”加固密封的试验钻孔均未出现退钻后塌孔的问题,瓦斯浓度在前30天均保持在30%以上,抽采第30天时钻孔最大瓦斯纯流量达到0.053 m³/min,与传统密封钻孔比较后发现“同心环”加固密封钻孔密封技术密封效果优于传统密封技术。     

低透松软煤层钻孔布置与稳定控制技术研究

为解决李村煤矿1303高瓦斯低透松软工作面在生产过程中容易发生瓦斯超限、瓦斯预抽钻孔因煤层松软布置困难等问题，针对矿井地质条件，以低透松软煤层瓦斯预抽钻孔布置与稳定性控制技术为研究基础，通过FLUENT软件建立数值模型，从钻孔尺寸、钻孔间距及抽采负压三个方面研究确定李村煤矿瓦斯抽采钻孔的最佳布置参数，并提出松软煤层钻孔稳定控制技术。通过现场监测，瓦斯抽采效率始终达标，钻孔稳定性得到保证，提高了李村煤矿的经济效益，也为同类地质条件矿井开展相关技术研究提供了借鉴。     

赵庄矿本煤层瓦斯抽采钻孔封孔参数优化研究

为解决松软低透气性煤层顺层瓦斯抽采钻孔封孔后容易漏气、抽采浓度低、衰减速度快、抽采效果较差的问题,对赵庄矿本煤层瓦斯抽采钻孔封孔参数进行了现场试验研究。通过试验,优化了本煤层顺层钻孔最优封孔工艺参数,即始封深度2 m,封孔深度22 m,封孔段深度20 m,注浆压力0.5 MPa,封孔材料采用本煤层专用膨胀水泥,每个钻孔的封孔材料用量175～200 kg。优化封孔工艺后抽采钻孔瓦斯浓度平均提高30%以上,平均纯瓦斯流量相较于原封孔方式明显提高。     

低透厚煤层穿层水力割缝增透技术试验研究

孟津煤矿为煤与瓦斯突出矿井,主采二1煤层属高瓦斯低透气性松软煤层且不具备开采保护层的条件,瓦斯抽采难度较大,开孔钻进过程会出现夹钻、顶钻、塌孔和喷孔等现象,造成钻孔钻进深度小,抽放及卸压覆盖范围小,从而造成掘进速度慢.提高煤层瓦斯预抽效果的突破点在于扩大煤层瓦斯抽采有效影响半径、钻孔的合理布置参数及方式.因此,抽采钻孔有效影响半径特性的研究对钻孔进行优化设计有很大帮助,进而提高煤层瓦斯抽采率、钻孔冲煤量、缓解采掘接替紧张具有重大意义.