巷道掘进期间富水区域探查定向钻进技术及围岩改造技术应用

充分利用煤矿井下定向钻进工艺技术的优点,在煤矿井下工作面巷道掘进期间超前施工定向钻孔,对巷道掘进区域煤层顶板含水层富水异常区进行探查和注浆治理,形成长距离掩护式定向钻孔探放水及巷道围岩改造技术。对定向钻孔成孔工艺技术、探放水孔封孔工艺技术、注浆孔注浆工艺技术和施工方法进行了介绍,并成功地在麦垛山煤矿进行了现场应用,取得良好的效果。     

定向钻进技术在底板水害超前探查中的应用#br# #br#

为保障顾北煤矿底板巷道安全、高效掘进,需施工钻孔对巷道两帮一定范围内的底板灰岩进行超前探查。以TD2-1和TD2-2定向钻孔为例,根据钻遇地质条件,分析并优化了超前探查定向钻孔施工工艺技术,并以同一区域常规前探孔作为比较对象,对采用定向钻进技术进行超前水害探查的施工效果进行比较分析。结果表明,为掩护600m巷道掘进,相较于常规前探孔,定向钻孔工程量和辅助掘进工程量减少约4/5,探查钻孔施工工期减少约2/3,有效探查进尺占比提高2.7～3倍,达到92%以上,降本增效显著,证明了采用定向钻进技术进行底板水害超前探查的可行性和优越性。     

定向钻进技术在底板水害超前探查中的应用

为保障顾北煤矿底板巷道安全、高效掘进,需施工钻孔对巷道两帮一定范围内的底板灰岩进行超前探查。以TD2-1和TD2-2定向钻孔为例,根据钻遇地质条件,分析并优化了超前探查定向钻孔施工工艺技术,并以同一区域常规前探孔作为比较对象,对采用定向钻进技术进行超前水害探查的施工效果进行比较分析。结果表明,为掩护600m巷道掘进,相较于常规前探孔,定向钻孔工程量和辅助掘进工程量减少约4/5,探查钻孔施工工期减少约2/3,有效探查进尺占比提高2.7～3倍,达到92%以上,降本增效显著,证明了采用定向钻进技术进行底板水害超前探查的可行性和优越性。     

掩护巷道掘进超前探测平行作业技术研究

陕北多数煤矿存在井下采空区老窑水、顶板奥灰水等水害治理,采用普通探放水钻孔存在钻孔距离短、精度低极易造成探测盲区等技术难题。螺杆马达结合随钻测量系统的定向长距离钻进技术是近几年来在煤矿瓦斯抽采领域发展起来的新技术,具有施工钻孔距离长、定向精度高、实时控制钻孔轨迹、分支孔绕过掘进工作面进行探放水等优点,已广泛用于煤矿井下瓦斯抽采、地质异常体探测等。重点介绍利用定向钻进技术施工长距离探放水孔,达到掘进与探放水平行作业目的,缩短工作面准备时间,提高煤矿开采经济效益。     

精准定向钻进技术在煤矿水害治理应用

为了解决煤矿水害隐患探查及治理难题,解决常规钻孔施工距离短、难以钻入探测层位等问题,基于煤矿井下螺杆马达结合随钻测量系统定向钻进技术,介绍了一套煤矿水害探查治理精准定向钻孔施工技术,通过优化钻孔设计和轨迹精确控制技术,施工轨迹精确可控长距离定向探放水孔。结果表明:对于存在突水危险的工作面,通过精准对穿钻孔代替专用排水巷道掘进,可节省大量成本,提高效率;对于富水层探测,可有效钻进至设计层位,解决煤矿水害探查难题,为煤矿安全生产提供技术保障。     

煤矿巷道快速掘进的“长掘长探”技术

煤矿巷道掘进效率低是造成采掘失调的主要原因,而掘进巷道超前探测距离短、精度低,且与巷道掘进存在施工时间、作业空间和探测环境上的矛盾,是导致掘进效率偏低的地质因素,常规的“短掘短探”技术已经不能适应巷道快速掘进对长距离、高精度地质超前探测的技术需求。“长掘长探”的工作模式是以煤矿井下千米定向钻机施工的主孔与分支孔为基础,实现对掘进巷道前方煤层赋存形态、隐蔽致灾地质因素的长距离探查;在定向长钻孔中采用钻孔瞬变电磁、钻孔地质雷达和方位自然伽马等孔中物探新技术,对钻孔径向30 m范围的地质构造、富水异常区进行探测,满足了快速掘进巷道前方长距离、高精度、全方位构造探测和隐患排查的地质需求。工程实践表明：基于“定向长钻孔+孔中物探”的“长掘长探”技术,实现了沿掘进巷道方向的“长距离”探测、巷道周围近距离高精度探测,为巷道安全、快速掘进提供了地质依据;同时,“长掘长探”技术能够满足井下探放水防治水细则的要求,解决了超前探测与快速掘进在施工时间、作业空间和探测环境上的冲突,有助于提高巷道快速掘进的有效时间,具有较好的技术适应性和推广价值,将为今后煤矿巷道快速掘进的高精度长距离超前探测提供可靠的地质保障...     

水平定向孔探放煤层顶板砂岩水技术及其应用

提出了水平定向钻进技术探放顶板砂岩水的治理方案,将随钻测量定向钻进与常规回转钻进技术结合,实现了顶板含水层的有效探查和疏放。利用其技术在色连二矿施工了4个探放水孔,实际应用情况表明:水平定向孔技术能够提高钻孔探放水范围和精度,满足矿区煤层顶板探放水的要求。     

千米定向钻机在高压探放水中的应用研究

针对母杜柴登煤矿巷道掘进进度与常规超前探放水在时间上的冲突,提出采用千米定向钻机进行超前探放水的方法,介绍了千米定向钻孔的设计与施工,并结合其在实际应用中的特性,总结出千米钻机在高压含水层的超前探放水中具有效率高和费用较低等优点,实现了千米钻机在高压含水层的超前探放水工作中的技术突破,具有一定的借鉴意义。     

新安矿底板灰岩水害超前探查治理技术研究与应用

为了解决新安矿采用常规回转钻进方式进行底板灰岩水害超前探查钻孔施工存在轨迹无法有效控制、钻孔深度小、存在治理空白区域的问题，提出了利用大功率定向钻进装备施工定向长钻孔来解决以上问题的技术方案，为了保证超前探查效果，进行了目标层精准定向钻进技术研究，同时，针对灰岩层出水后常规注浆加固方式存在的水泥堵孔问题，研究了孔内局部注浆加固技术。利用成套装备与技术，成功在新安煤矿15150综采工作面下部底板巷施工了2个孔深超过500 m的超前探查长钻孔，探清了该底板岩巷掘进方向前500 m范围底板奥灰含水情况，并在1#孔深280 m处成功实施了孔内局部注浆，注浆压力达到8 MPa，总注浆量达到514 t，在煤矿井下首次实现了孔内局部注浆，并取得了良好的注浆加固效果，为该底板岩巷的安全掘进提供了安全保障。     

煤矿超前探放水施工技术应用实践

针对云冈矿51041掘进工作面在开采过程中巷道顶板出现的渗水、淋水现象,结合工作面实际情况,设计超前探放水方案,确定钻孔参数,分析钻进技术和封孔工艺,并对钻探效果进行分析。实际钻探结果表明,通过超前探放水,在巷道掘进期间未出现顶板淋水和两帮渗水等现象,巷道掘进速率从4.1 m/d提高到8.6 m/d。     

定向钻探技术在煤矿防治水中应用

基于传统煤矿探放水施工时,探水钻孔施工数量多、施工周期长、劳动强度、探放水效率低以及盲目性大等技术难题,为进一步提高煤矿探放水施工效率,晋能集团有限公司地质勘测部通过技术研究,对四明山煤矿9104运输顺槽掘进期间采取了定向钻探技术,通过实际应用效果来看,与传统探放水施工相比,钻探技术可减少钻孔施工数量达45个,钻孔施工长度缩短了3200m,探放水效率提高至97%以上,取得了显著应用成效。     

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。     

回转钻进钻孔测量系统及其在寺河矿的应用

目前,尚未在煤矿普通回转钻进工艺中见到利用钻孔测量系统对钻孔进行轨迹测量的相关报道。因现有技术无法对普通回转钻进瓦斯抽放钻孔的实际轨迹进行有效监测,导致瓦斯抽放钻孔施工不到预定位置,出现瓦斯抽放盲区,煤与瓦斯突出事故时有发生。基于以上问题,利用地球重力场和地磁场原理,首次研制了普通回转钻进钻孔测量系统,并利用该套系统对瓦斯抽放孔的施工及相邻钻孔的设计布置起到了很好的指导作用。     

新景矿钻探物探一体化超前探查技术应用

以新景矿15303进风巷为研究背景,采用钻探物探一体化技术,利用钻探施工、钻孔和巷道构成钻孔-巷道联合物探条件,通过在钻机系统、钻孔、巷道内布置物探观测系统,进行联合探查。结果表明:通过运用钻探物探一体化技术做到钻孔及其周围可视化,实现一孔多见,达到钻孔轨迹明确、钻遇岩层可知、探查构造明确,确保了钻探工程的实际效果,对于煤矿瓦斯抽放、矿井探放水以及地质探查的勘探质量提高都具有借鉴作用。     

余吾矿N1103工作面高压水射流割缝效果分析

为了研究高压水射流割缝技术在余吾矿的应用效果,采用理论分析与现场测试相结合的方法,在该矿N1103工作面运输顺槽进行施工。选择瓦斯抽采浓度、抽采有效半径作为评价指标。通过对实施高压水射流割缝技术的钻孔和未实施该技术的钻孔进行对比,发现实施后的钻孔瓦斯抽采浓度提高了近20%,有效抽采半径提高到原来的近3.5倍,验证了高压水射流割缝技术在余吾矿的适应性。     

小沟煤矿定向探放水设计与应用

针对新疆天富小沟矿业井下66101工作面顶板砂岩含水层进行了定向探放水设计,给出了主钻孔及分支钻孔的详细布置位置。以探放水钻孔参数为依据,进行钻场位置选定、钻探方法及钻进工艺的设计,提出了施工技术主要要求,并对施工机具进行了介绍。     

采用空气潜孔锤钻进技术在井筒内施工泄水孔实践

袁店一井煤矿风井井筒基岩段施工中遇工作面大量涌水,排水能力无法满足掘砌需要。为保证井筒掘砌施工安全,提出施工钻孔直达风巷的方法进行快速泄水,但已无法进行传统泥浆钻进。通过采用长距离悬空钻杆结合空气潜孔锤钻进技术以及孔口管的安装等施工工艺和措施,有效解决了岩粉上返、水压过大、钻杆摆动等施工技术难题,快速地完成了泄水孔的施工,成功将井筒基岩段涌水排入井下水仓,从而确保了井筒的安全和快速施工。     

裂缝带顺层长钻孔瓦斯抽采技术研究

为进一步提高采空区裂缝带瓦斯抽采效果、降低矿井瓦斯治理成本,保证工作面安全回采,曙光煤矿引进大直径顶板定向长钻孔技术对工作面覆岩裂缝带瓦斯进行抽采,同时对高位定向钻孔布置层位及施工工艺进行了研究。现场工业性试验表明,垂直方向上定向钻孔层位布设于裂缝带中下部瓦斯聚集区域17.1~22.8 m;水平方向上钻孔分布范围距回风巷15~35 m,钻孔间距为10 m。与普通高位钻孔抽采技术相比,该套技术不仅大幅减少高位钻场数量和钻孔进尺量,显著缩短施工工期和降低施工成本,而且瓦斯抽采效果明显优于常规钻进技术,平均单孔瓦斯抽采纯量由0.15 m³/min提高到1.55 m³/min,提高了9倍;钻孔抽采寿命由18~33 d提高到146 d以上,提高了4倍以上。     

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。     

定向钻孔预抽突出煤层煤巷条带瓦斯技术

为缓解突出煤层矿井采掘衔接紧张的矛盾、实现煤巷掘进前快速消突的目标,针对传统瓦斯抽采消突方法存在的施工周期长、成本高的问题,提出利用定向钻孔预抽突出煤层煤巷条带瓦斯,采用空气复合定向钻进技术解决突出煤层定向长钻孔钻进难题,并且研制选型了配套的空气复合定向钻进装备。在青龙煤矿试验情况表明：该技术装备成孔效果显著,攻克了钻孔施工过程中存在的钻孔轨迹精确控制、下斜孔高效排渣、空气螺杆钻具正常运转等技术难题,定向长钻孔抽采瓦斯流量大、浓度高,其中21608轨顺钻场已抽采200万m3瓦斯;21601运顺钻场瓦斯抽采达标,经区域效果检验合格后已安全掘进。研究为碎软突出煤层煤巷条带消突提供了新的思路。