高瓦斯矿井定向高位钻孔瓦斯治理实践

为有效治理长平矿4314工作面回采期间采空区瓦斯涌出量大的问题,该矿在4314采面回风巷通风横川内,实践了分段向工作面顶板上部裂隙带内施工定向高位钻孔抽采瓦斯的技术措施。经考察,该措施有效地消除了4314工作面采空区瓦斯涌出大等超限隐患,确保了工作面安全高效回采。     

采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯机理研究

为了提高采空区顶板高位走向长钻孔瓦斯抽采效率,消除工作面上隅角瓦斯超限事故,以山西华晋吉宁煤业有限责任公司2102综采工作面为研究对象,采用数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法,利用3DEC软件模拟计算2102综采工作面回采期间采空区顶板裂隙场演化过程,根据裂隙场、应力场和应变场分布模拟结果在沿工作面推进方向上划分采空区顶板裂隙加强区范围与压实区范围,工作面推进期间煤层顶板在时间上先后经历裂隙加强区和重新压实区,处于裂隙加强区的钻孔部分为钻孔高效抽采作用区域,钻孔高效抽采段长度与钻孔高效抽采段裂隙发育程度共同决定高位走向长钻孔抽采效率,揭示了采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯作用机制;在此基础上,在采空区顶板裂隙带高度范围内布置多个高位试验钻孔,进行钻孔瓦斯抽采效果考察,研究结果表明:在保证高位钻孔布置于回风巷内侧顶板裂隙带前提下,最佳布孔层位为距煤层底板60 m左右,同时在高位试验钻孔作用下,上隅角瓦斯体积分数最大值由1.1%降低至0.6%,说明根据回风巷内侧采空区顶板裂隙带高度范围,布置高位走向长钻孔能显著降低上隅角瓦斯浓度。     

顶板高位定向长钻孔采空区瓦斯治理关键影响因素研究

针对顶板高位定向长钻孔抽采效果不稳定，无法满足工作面瓦斯动态涌出治理需求等问题，为进一步提高钻孔全生命周期抽采效果，提升“以孔代巷”可替性和普适性，以理论分析、数值模拟、现场试验相结合的方法开展研究，通过研究确定了钻孔施工目标层位，得出了钻孔布置层位、抽采参数及回采期间工作面瓦斯涌出的变化规律，分析了顶板高位定向长钻孔有效治理采空区瓦斯的关键影响因素，可为顶板高位定向长钻孔进一步优化设计和提高抽采效果提供参考。     

采动裂隙带高位定向长钻孔瓦斯抽采技术

为解决高瓦斯综采工作面采空区瓦斯涌出量大而导致的上隅角瓦斯超限问题,提出采用高位定向长钻孔瓦斯抽采技术对采空区瓦斯进行治理。数值模拟计算了工作面开采时上覆岩层裂隙带发育高度,设计了合理的定向长钻孔抽采参数。现场应用结果表明：采用高位定向长钻孔瓦斯抽采技术,瓦斯抽采浓度高、流量稳定、有效抽采时间长,回采期间尚未发生上隅角瓦斯超限,瓦斯抽采效果显著,保证了矿井安全高效生产。     

梅河煤矿三井5109采区深部瓦斯综合治理技术

梅河煤矿三井5109采区急倾斜煤层深部瓦斯涌出规律,制订了一套包括顶板穿层钻孔预抽及边采边抽区域煤层瓦斯、顺层交叉钻孔抽采区域煤层瓦斯、高位钻孔抽采采空区及煤层顶板裂隙带瓦斯、高位尾巷埋管抽采采空区瓦斯、顺层下向钻孔边采边抽、全封闭采空区瓦斯抽采的急倾斜煤层分层开采瓦斯治理技术措施。现场应用表明,该技术较好地解决了急倾斜煤层综放工作面的瓦斯问题。     

大直径顶板定向长钻孔替代高抽岩巷的瓦斯抽采效果分析

为进一步提高采空区裂隙带瓦斯抽采效果以保障工作面回采期间安全,提出了一种大直径顶板定向长钻孔(?203 mm)进行采动区裂隙带瓦斯定向抽采技术,并对其施工工艺、钻孔布置合理层位及抽采效果进行了研究。结果表明,钻孔布置的合理垂直高度45～50 m,钻孔与工作面回风侧的水平间距40 m。与高抽岩巷、普通顶板高位钻孔等常规采动区瓦斯治理方法相比,大直径顶板定向长钻孔的抽采量与高抽岩巷相当,是普通顶板高位孔抽采量的2.04倍;工程量大幅度降低,大直径顶板定向长钻孔既能实现高效率抽采,又达到节约工程量、降低施工成本等效果。大直径顶板定向长钻孔的成功应用为以孔代巷及传统顶板高位孔工艺的改进提供了实践基础和发展方向。     

采空区顶板超长定向高位钻孔瓦斯抽采技术研究

针对成庄矿综采工作面采空区瓦斯涌出量大的问题,以千米钻机深孔钻进技术和配套装备为依托,应用试验了采空区顶板超长定向高位钻孔瓦斯抽采技术;通过研究确定采空区"三带"分布范围及瓦斯富集区,设计了合理的采空区顶板超长定向高位钻孔布置参数。试验考察结果表明,超长定向高位钻孔瓦斯抽采技术具有钻孔施工工程量小、定位好、抽采稳定、抽采率提高的优点,取得了显著抽采效果。     

高位定向长钻孔抽采技术在上隅角瓦斯治理中的应用

根据象山矿井5#煤层煤系地层赋存条件,分析了采空区瓦斯富集区层位,设计施工5个顶板高位定向长钻孔进行采空区瓦斯抽采治理。现场抽采结果表明:顶板高位定向长钻孔布置层位高度20~22m,水平内错距离0~45m较为合理;通过进行5#煤层顶板定向长钻孔抽采技术应用,工作面日产量大幅提升,而工作面上隅角瓦斯浓度由此前长期维持在0.7%降至0.4%左右,有效遏制了上隅角瓦斯超限事故,实现了取消高位裂隙钻孔和采空区埋管抽采的目标。     

近距离煤层群开采瓦斯治理技术

针对乌达矿区五虎山煤矿、黄白茨煤矿9、10煤瓦斯涌出源进行了分析,并分别采用了走向顺层长钻孔瓦斯抽采、顶板高位瓦斯抽采、掘进工作面上向钻孔抽采采空区瓦斯等技术对工作面瓦斯进行了有效治理,确保了工作面安全生产.     

高位定向长钻孔技术在桃园矿采空区瓦斯治理中的应用

针对工作面回采后采空区瓦斯易超限问题,采用螺杆马达结合随钻测量技术的定向钻进工艺,在桃园矿1029工作面施工了3个长距离煤层顶板大直径定向钻孔,最大孔深531m,累计进尺1701m(含分支孔),通过精准控制钻孔轨迹,使钻孔沿煤层顶板裂隙带延伸,有效抽采煤层回采后采空区内瓦斯,总结了一套适用于采空区瓦斯治理的高位顶板长钻孔施工方法,保障了煤矿安全高效生产。     

高位定向长钻孔高效瓦斯治理研究

为解决鹤煤三矿4202采面瓦斯积聚与抽采难题，在该采面地质条件和井下千米定向钻机平台基础上，开展了定向、长距离、大直径钻孔抽采瓦斯效率研究。以采动岩体力学为理论指导，确定了煤层顶板采动裂隙冒落高度，优化了高位钻孔的布置区位，并利用成型钻孔，实现了以孔代巷的目的。通过定向抽采钻孔内瓦斯浓度、流量等数据统计，新方案中瓦斯流量、浓度是未采取措施前的5倍以上，有效减少了采空区和邻近煤层瓦斯向工作面内的扩散，确保了人员安全。     

顶板高位裂隙多层位全覆盖布孔在综采工作面的应用研究

鹤煤八矿3203综采工作面为突出煤层采煤工作面,在回采过程中采用顶板裂隙多层位全覆盖布孔抽采技术杜绝瓦斯超限问题。针对煤层大采高采煤的工作面,综合采用大直径顺层钻孔的瓦斯预抽消突、高位裂隙钻场采空区抽放瓦斯等技术方案,不仅实现了煤层工作面的迅速消突,而且还有效控制了工作面瓦斯涌出,控制了瓦斯超限及积聚,确保了综采面高效安全的生产。     

基于高位定向长钻孔的采空区瓦斯抽采技术研究

为了研究高位定向长钻孔抽采采空区瓦斯效果,以吉宁煤矿2102工作面为研究对象,采用理论分析与数值模拟相结合的手段确定顶板高位定向长钻孔布置层位及钻孔结构,现场设计了五个高位定向长钻孔进行采空区瓦斯抽采。研究结果表明：煤层开采后,覆岩垮落带高度为20m,导水裂隙带高度为66m|裂隙区和压实区所呈嵌套关系的外侧梯形底角61°,内侧梯形底角50°,内外梯形之间宽度约为8.4m|高位钻孔应布置在煤层顶板以上40～60m,帮距15～48m,有效解决采空区上隅角瓦斯超限问题,瓦斯抽采效果良好,在保证安全生产的同时,实现了高效稳定治理采空区瓦斯的目的。     

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。     

特厚煤层分层开采立体多源瓦斯治理技术应用研究

为解决特厚煤层分层开采瓦斯治理难题,通过分析白芨沟煤矿010203区段首分层0102¹03工作面采前瓦斯抽采效果及回采期间瓦斯涌出来源,针对性采取定向长钻孔、底板穿层钻孔、顺层钻孔卸压拦截抽采,本分层顺层钻孔强化抽采以及大孔径钻孔采空区瓦斯抽采的立体多源瓦斯综合治理方法,并提出了基于小煤柱沿空留巷的大倾角、大孔径钻孔全程下套管施工工艺,在现场得到成功应用。研究结果表明:在已有定向长钻孔、底板穿层钻孔抽采基础上,采取本分层顺层钻孔强化抽采、下伏分层顺层钻孔卸压拦截抽采等措施,解决了本分层及下伏分层卸压瓦斯涌出问题;利用大孔径钻孔以孔代巷抽采采空区瓦斯,解决了工作面隅角瓦斯积聚问题。     

高瓦斯厚煤层覆岩裂隙瓦斯分布规律及抽放研究

为了研究某煤矿厚煤层综放面开采覆岩裂隙演化和瓦斯运移规律,用理论分析和现场工程实践相结合的方法,在某矿进行了煤与瓦斯共采试验。研究得出,经过几次周期来压后,采空区的中部裂隙被压实,形成了通裂隙发育的“O”形圈;经过瓦斯抽采效果分析得出,在距离顶板大约40 m位置处、水平距回风巷33~43 m位置处,是布置抽采钻孔最合适的区域;采用顶板裂隙带钻孔+瓦斯尾巷抽采技术,可有效解决工作面回风巷上隅角瓦斯超限的问题。研究为实现煤与瓦斯共采提供了一定的技术支持。     

顶板走向高位钻孔瓦斯治理技术研究

为了对煤矿工作面采空区及上隅角瓦斯进行有效治理，通过理论计算工作面“三带”高度，设计不同层位顶板走向高位钻孔并分析生产期间钻孔抽采参数，研究了整个生产过程中同层位、不同层位高位钻孔瓦斯抽采参数，以确定合理的层位高度，同时对后期钻孔参数进行优化调整，以便更好地解决工作面采空区及上隅角瓦斯问题。结果表明:工作面实际垮落高度比理论偏低，通过现场实际验证，最佳层位高度为9.7~21.0 m；抽采前期，低层位钻孔效果优于高层位钻孔，后期随工作面推进，低层位钻孔抽采效果变差时，高层位钻孔刚好弥补缺陷，确保任何时段均可对工作面采空区瓦斯进行高效治理。     

定向长钻孔整体水力压裂增透技术在赵固二矿的应用

针对赵固二矿煤层透气性低、钻孔有效影响半径小，实施定向长钻孔代替底板岩巷进行区域瓦斯治理期间钻孔工程量大、瓦斯抽采效果不理想的问题。结合煤层赋存特征及钻孔施工情况，采用定向长钻孔整体水力压裂增透技术，理论分析了合理坐封位置、压裂参数，完成200 m煤巷条带一次整体压裂，最大泵注压力24.3 MPa、累计注水量1 613 m³。并基于煤层全水分变化，考察确定了单个钻孔压裂影响范围达到巷道两帮30 m，有效改善了煤体储层特性，提高了煤层瓦斯抽采效率。在实现定向钻孔对预抽煤巷条带可靠控制的同时，最大程度降低了钻孔工程量、缩短了瓦斯治理周期，为实现矿区“以孔代巷”及高效安全开采提供了技术支撑。     

复杂煤岩层复合强排渣定向钻进工艺及应用

针对复杂煤岩层顶板高位孔定向钻进技术难题,提出复合强排渣定向钻进工艺,设计了以泥浆脉冲随钻测量系统与三棱螺旋钻杆为核心的强排渣定向钻具组合,分析了三棱螺旋钻杆强排渣技术原理,形成了复合强排渣定向钻进成套装备。在王坡煤矿3314采煤工作面进行了应用研究,结果表明：在以泥岩为代表的复杂顶板岩层中,完成顶板高位定向钻孔6个,成孔率达到100%,最大钻孔深度500m,日平均进尺不低于70m,累计定向钻孔进尺2325m,钻孔成孔效率与成孔率较常规定向钻进工艺大幅提升。为利用顶板高位定向长钻孔代替高抽巷进行工作面及采空区瓦斯抽采治理、保障采煤工作面的安全高效生产提供了技术支撑。