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。     

松软破碎煤层定向长钻孔高效抽采技术研究

为有效解决松软破碎煤层透气性低导致的抽采效率低的问题,利用超大功率的ZYL-17000D定向钻机实现在松软破碎煤层中进行长距离钻进,采用随钻测量装置对长钻孔施工时出现的实际钻孔轨迹与设计钻孔轨迹进行实时比对,对存在偏差的钻孔进行及时纠偏,实现钻孔轨迹的实时跟踪控制。并在长平矿松软破碎煤层中进行现场施工,实现了钻孔长度达到300m的技术突破,每米钻孔抽采纯流量达到0.025m/min,与同一区域的普通顺层钻孔相比,抽采量提高了20.8倍,施工周期缩短了78d。大功率定向钻机长距离钻进的实验成功,验证了大功率定向钻机满足松软破碎煤层瓦斯治理需要,为松软破碎煤层的瓦斯治理提供了一种新的瓦斯治理思路。     

2311m顺煤层超长定向钻孔高效钻进技术

针对保德煤矿超长工作面瓦斯区域治理需要,提出采用国产大功率定向钻进技术与装备进行顺煤层超长定向钻孔施工。根据工作面布置情况及钻遇煤层地质特征,优化钻孔设计、优选钻进装备,利用复合定向钻进技术减小孔内摩阻,实现深孔钻进钻压的传递;利用煤层钻孔递进式延伸技术和钻孔轨迹控制技术提高煤层钻遇率,实现深孔精准钻进。结合保德煤矿生产需要施工完成了主孔深度2 311 m、孔径Φ120 mm的顺煤层超长定向钻孔。钻进结果表明:钻进装备稳定可靠,钻进工艺技术先进,钻孔日平均进尺达到200 m以上,孔深2 000 m以上单班进尺达到90 m。研究可为顺煤层超长定向钻孔施工和超长工作面区域瓦斯治理提供重要借鉴。     

双柳煤矿三采底抽巷区域消突措施应用及改进

根据双柳煤矿矿井实际煤层赋存条件、地质条件等因素,在原有煤层底板布置底板岩巷施工穿层短钻孔区域防突的基础上,提出并采用了在底板岩巷内布置钻场,利用定向长钻孔钻机施工长距离穿层钻孔,在达到区域消突效果的同时,最大程度减少区域防突措施钻孔的施工工程量,改进钻孔的有效穿层钻孔区域防突措施,在经过6个月的抽采后,煤层中瓦斯含量从13.23 m~3/t降到4.8 m~3/t,瓦斯压力从2.3 MPa降到0.38 MPa,达到了消突的目的,与原来设计的采用短距离穿层消突钻孔相比,在达到煤层消突的同时大量减少了钻孔的工程量、封孔材料等费用,提高了钻孔的利用率。     

青龙煤矿底板定向钻孔施工分析

针对贵州青龙煤矿低透气性煤层,在21605底抽巷设计底板穿层定向钻孔,进行16#煤层治理瓦斯。首先,根据钻遇地层情况,确定定向钻孔在底板的开孔层位,然后通过分析在施工定向钻孔中出现的问题,对定向钻孔的最初设计进行优化,确保定向钻孔施工顺利,进入目标煤层,并在目标煤层中得到有效延伸,从而进行瓦斯抽采。通过本次施工可知,只有定向钻孔在目标煤层中有效延伸,才可减少抽采盲区,以达到瓦斯治理的效果,为煤矿安全掘进提供保障。     

随钻型水力扩孔钻头的研用

针对穿层钻孔煤层段掏洞施工时存在垮孔严重、排渣困难、钻孔工序复杂、扩孔直径受限等问题,研制了一种随钻型水力扩孔钻头,并进行了现场试验。结果表明:在穿层钻孔施工中,钻头可实现一次下钻同时完成先导孔施工和水射流扩孔施工,大大缩短了施工周期,节约了钻孔成本;在射流扩孔方面,采用8 MPa的压力,每钻进1 m可冲出煤粉约1 t,煤孔直径扩大了约8.4倍,达到了增加煤层暴露面积和卸压范围的目的,从而提高了煤层的透气性,增大了煤层的抽采半径。     

煤矿井下顺煤层长钻孔施工工艺技术及设备选型探讨

顺煤层深孔钻进施工一直是煤矿井下瓦斯抽放钻孔的难题,本文从顺煤层长钻孔施工实践出发,探讨了一种煤矿井下顺煤层长钻孔的施工工艺技术及设备选型,该施工工艺技术及配套设备不仅使顺煤层长钻孔施工变为现实,而且大幅度提高了顺煤层长钻孔施工的效率,降低了工人的劳动强度,在实践中取得了良好的应用效果。     

定向长钻孔在赵固二矿的施工与应用

焦煤公司赵固二矿通过施工定向长钻孔代替底板岩巷进行区域瓦斯治理,探明了钻孔延伸方向上的煤层情况,钻孔最大孔深达到626m,实现了对掘进巷道前方沿走向600m、倾向64m条带煤层均匀控制,避免了底板岩巷施工水害问题,为区域瓦斯治理提供了保障,实现了巷道安全掘进。     

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。     

碎软煤层空气复合定向钻进工艺技术北大核心

针对碎软煤层钻孔施工存在的钻孔深度浅、成孔率低、瓦斯抽采效果差等问题,提出了基于空气螺杆马达施工的空气复合定向钻进工艺技术。从钻速、钻压和供风量等方面分析了空气复合定向钻进工艺参数对钻孔施工的影响。在贵州青龙煤矿开展现场试验,在16~#碎软煤层中共完成12个主孔、4个主分支孔施工,200 m以上钻孔成孔率达到94%,300 m以上钻孔成孔率达到75%,最大孔深406 m,并取得了显著的瓦斯抽采效果。     

煤体注水压裂技术——一种提高煤炭回采率的有效方法

煤体注水压裂技术是有别于传统煤体注水软化技术的新型技术,它改变了以往注水软化技术长孔、低压、稳流的特点,利用高压水所具有的切割、压裂特性,压裂破坏煤体,降低煤体硬度,提高煤炭可放性。     

大孔径顺层长钻孔消突作用研究

为了从细观上认识大孔径顺层长钻孔卸压与预抽煤层瓦斯的消突作用,采用RFPA2D-Flow软件对潘三矿17171(1)工作面进行数值模拟。模拟结果表明:钻孔直径增大2倍,钻孔上方煤体位移量增大8.4倍,钻孔周围瓦斯流量增大1.37倍;钻孔间距为2 m时,可有效抽采钻孔之间煤体瓦斯,煤体最大渗透系数增大250倍。现场考察结果表明:轨道顺槽、运输顺槽区域消突措施效果均达到规范要求,同时对掘进工作面进行了55次突出危险性预测,均无指标超限。验证了在无保护层开采条件下,大孔径顺层长钻孔对消除煤层突出危险性具有显著作用。     

特厚极软煤层放顶煤工作面防片帮、漏顶技术的研究

淮北矿业集团公司朱仙庄煤矿主采煤层8煤层是特厚、极软、易燃煤层,采用轻型支架放顶煤开采。由于煤壁片帮、漏顶严重制约了轻放单产的提高,因此对综采放顶煤工作面防片帮、漏顶技术进行了研究,实践证明煤壁浅孔动压注水等技术能够有效地防治煤壁片帮、漏顶,提高轻放工作面的单产。     

钻扩一体化技术在石门揭煤工作中的应用

突出矿井石门揭煤过程中最易引发煤与瓦斯突出事故,而目前石门揭煤工作中防治煤与瓦斯突出的主要措施是穿层钻孔预抽煤层瓦斯,但低透气性煤层中单一采取这一措施难以达到理想的消突效果。钻扩一体化水力扩孔技术,能有效增加煤层透气性和抽采钻孔有效影响半径,辅以严封孔、高负压抽采措施,快速实现抽采达标,保证揭煤安全。     

煤与瓦斯突出多物理场分布特征的数值模拟研究

为揭示煤与瓦斯突出过程煤体多物理场耦合灾变机制,在含瓦斯煤气固耦合方程基础上,利用COMSOL软件中的固体力学与PDE模块,模拟了突出前后煤体应力场、变形场、气体流动场分布规律。与前期开展的突出物理模拟试验结果进行对比验证,证实了数值分析方法的可行性。模拟结果表明:突出后孔洞壁附近煤体发生塑性变形,导致此处煤体渗透率增大,且随着应力增大,突出孔洞壁处煤体渗透率可比原始渗透率增加2~3个数量级;突出后气体压力从突出孔洞壁面到煤体深部呈现先急剧上升后降低至原始气压的变化趋势,在孔洞壁处形成较高压力梯度,是突出持续发生的必要条件。     

煤与瓦斯突出危险性预测指标的探讨

针对煤与瓦斯突出危险性预测指标确定的要求和各种因素对突出危险性预测确定的影响,重点分析了单一指标在预测煤与瓦斯突出危险性中的局限性,钻孔定位对敏感指标确定的影响和支持方式不合理或支护不及时对指标的影响,并对不同条件下各种突出敏感指标选择进行讨论。     

突出危险采煤工作面综合防突技术

阳泉煤业集团有限责任公司新景矿3#煤层属于煤与瓦斯突出煤层,采用工作面放震动炮、落煤炮等诱导煤与瓦斯突出措施,既不安全,又严重影响了回采工作面生产效率。通过采用工作面应力衰减段实施浅孔注水水力挤出,以及工作面进风巷打本煤层预抽瓦斯钻孔,在应力峰值段实施瓦斯抽放的综合防突技术,较好地消除了工作面突出危险性,提高了单产,实现了安全回采。     

煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤层深孔爆破中的研究与应用

针对高瓦斯低透气性煤层,从理论上探讨了煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤层深孔中爆破时,炸药爆炸冲击波初始峰值压力和传播到孔壁处的入射压力以及孔壁煤面上的透射冲击压力。建立了炮孔周围煤体中的动态应力场,分析了爆源区径向裂隙区的形成和扩展半径。最后将裂隙区半径应用于煤层爆破孔和抽采孔布置参数设计,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破孔和瓦斯抽采孔的合理间距,并进行工程实践。结果表明该方法为高瓦斯低透气性煤层增透,进而为解决煤层瓦斯抽采提供了一条有效的解决方案。     

深孔爆破卸压抽采煤巷消突技术在宣东二矿的应用

针对冀中能源张家口矿业集团宣东二矿煤与瓦斯突出危险性大,煤巷掘进慢,采掘接替紧张的状况,在该矿209区域采用了深孔爆破卸压抽采煤巷消突技术。结果表明:该技术对于宣东二矿防治煤与瓦斯突出、提高煤巷掘进速度(月进尺由34 m提高到70 m以上)、缓解采掘接替紧张、构建安全矿井等方面发挥了重要作用。     

大直径钻孔在瓦斯抽采中的应用

杉木树矿为煤与瓦斯突出矿井,瓦斯灾害严重,瓦斯抽采对矿井安全生产具有重大意义,而瓦斯抽采的关键影响因素在于煤层的透气性和抽采钻孔。由于以前施工的钻孔终孔孔径小（<75 mm）,有效抽采段长度短,抽采效果差,不利于瓦斯的抽采;采用直径大于120 mm的钻孔后,钻孔孔径增大,钻孔更深,有效抽采长度更长,孔内暴露面积更大,孔内裂隙较φ75 mm钻孔更发育,提高了煤层的透气性,抽采效果好。大直径钻孔在杉木树矿的成功应用,提高了抽采率,为杉木树矿创造了安全生产的条件。