顺煤层定向长钻孔水力压裂煤层增透技术及试验研究

为了提高顺煤层钻孔瓦斯抽采效果,在分析井下煤层水力压裂技术发展现状及其增透机理的基础上,结合定向长钻孔施工技术与煤层水力压裂增透强化抽采技术,提出了顺煤层定向长钻孔裸孔坐封、水力压裂增透技术工艺。鉴于赵固二矿二1煤层中等偏硬、厚度大、瓦斯含量高等特征,选择该矿井二1煤层进行长钻孔整体压裂试验。结果表明:采用煤层长钻孔孔内封隔器裸孔坐封方式能够满足赵固二矿水力压裂煤层段密封需要;注水压裂过程压力上升平稳,泵压和流量达到设计要求;工具串回收过程无塌孔和卡阻现象,顺层长钻孔孔内封隔器裸孔坐封和压裂工艺达到预期目标;整体水力压裂影响半径最大达到38 m(单侧),压裂钻孔百米钻孔瓦斯抽采量比常规顺层钻孔有了较大提升。     

保护层工作面瓦斯综合治理技术及效果探讨

开采保护层是对高突煤层进行区域消突最佳措施,已经得到广泛使用。为了更好的治理保护层工作面回采期间的瓦斯,同时最大可能抽采被保护层卸压瓦斯,一般采用综合瓦斯治理措施。本文以1561(1)工作面为例,分析了不同瓦斯治理措施的抽采效果,为其他矿井提供参考。     

朱仙庄煤矿Ⅱ831工作面区域条带消突技术研究

为了解决无保护层的煤层区域瓦斯治理的难点,分析了朱仙庄矿煤层及瓦斯赋存状况,提出了在不具备开采保护层的区域内,采用底板穿层钻孔区域防突措施,对掘进巷道进行打钻预抽。在详细介绍底板穿层钻孔的布置、抽采和计量方式的同时,通过理论计算和实际掘进作业两个方面,共同验证了底板穿层钻孔条带预抽区域措施可行性和可靠性,进而为穿层钻孔预抽区域措施在矿区的推广应用提供了范例。     

深部煤层瓦斯赋存规律及钻孔抽采有效半径研究

实测了新庄孜矿深部低透气性煤层的瓦斯压力、煤层透气性系数、瓦斯含量、瓦斯涌出衰减系数和自然排放半径等基础参数;在此基础上,数值模拟计算了钻孔抽采瓦斯的有效半径。研究结果表明,煤层的透气性是决定钻孔有效排采半径的主导因素。为提高低透气性煤层抽采瓦斯钻孔预抽消突效果,应积极采取措施提高煤层透气性系数。     

井下煤层长距离定点密闭取心技术及应用研究

针对目前长距离测定煤层瓦斯含量因取心煤样暴露时间长而导致测定结果不准,以及长距离取心易导致取样点位置偏差大等问题,研发适合井下煤层瓦斯含量测定的长距离定点密闭取心装置及技术工艺,该装置体积小、重量轻,外径仅89 mm,密封气体压力可达11.5 MPa,煤心直径可达38 mm。在山西某矿进行可靠性验证和煤巷瓦斯抽采条带效果考察指标测定时,采用短钻孔常规取心和长距离定点密闭取心两种方式,对煤层同一地点进行瓦斯含量对比测定,结果显示,长距离定点密闭取心测点瓦斯含量约为常规取心测点的0.97～1.06倍。试验结果显示:井下煤层长距离定点密闭取心装置及技术用于深孔瓦斯含量测定是可靠的;在试验区瓦斯抽采巷进行16个测点的长距离定点密闭取心和瓦斯含量测定,取心最大孔深达到516 m,将区域瓦斯抽采效果一次考察范围扩大至400 m以上。研究结果表明,井下煤层长距离定点密闭取心装置实现了煤层钻孔长距离定点密闭取心和瓦斯含量精准测定,在煤巷条带区域瓦斯抽采效果检验中进行应用,扩大了一次性区域瓦斯抽采效果考察范围,减少了掘进与效检交叉作业次数,可有效促进矿井提能增效。     

突出煤层深孔水力致裂驱赶与浅孔抽采消突研究

通过三角形布置水力致裂钻孔、互为卸压孔和观测孔、深封孔短封孔长度等保障了突出煤层掘进头超前深孔水力致裂驱赶的安全性.采用现场试验观测了水力致裂的裂缝扩展与瓦斯驱赶范围,分析了水力致裂前后突出危险性指标、打钻难易程度、迎头瓦斯体积分数、瓦斯抽采效果和消突效果的变化.在水力致裂导致的孔隙水压力和瓦斯驱赶作用下,水力致裂结束后立即钻区域抽采孔较困难;4h后打钻就非常容易,很少出现吸钻、喷孔、煤炮声等现象.薛湖矿4条煤巷掘进的实践表明该技术区域消除了突出危险性.突出煤层掘进节省了10个区域孔的工程量和施工时间,区域消突瓦斯抽采时间减少8.3h以上.     

突出矿井深部新水平开采瓦斯综合治理模式研究

针对矿井浅部瓦斯治理模式已不能保障深部采区安全高效生产的现状,提出一种适宜矿井深部新水平开采的瓦斯综合治理模式.工作面消突采用底板岩巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯;底板岩巷布置“一巷多用”,在工作面回采工程中可兼做回风巷、尾抽巷、措施巷;回采工作面采用沿空留巷Y型通风综合治理瓦斯.其中,顺层钻孔预抽本煤层瓦斯,高位钻场顶板走向钻孔抽采裂隙带瓦斯,上隅角、尾巷埋管抽采采空区瓦斯,形成矿井三维立体瓦斯抽采体系.     

“三软”低透气突出煤层瓦斯综合治理研究

＂三软＂低透气性突出煤层瓦斯抽放工作是目前国内瓦斯治理的难题.通过对永华公司二矿＂三软＂低透气性高瓦斯煤层影响因素的分析,提出了详细的煤巷掘进瓦斯抽放、采煤工作面瓦斯抽放及煤体注水的瓦斯综合治理方案,并进行了工业性试验.结果表明,采用此瓦斯综合治理方案后,掘进工作面及回风流的瓦斯体积分数保持在0.1%以下,工作面瓦斯抽放率达40%以上,工作面瓦斯体积分数控制在0.5%以下,工作面煤壁强度得到了强化,瓦斯涌出得到了控制,不仅提高了工作面的单产水平,而且煤巷掘进速度也达到了每月90 m以上,实现了工作面及煤巷的安全、快速推进.     

突出矿井煤层群开采首采保护层区域消突技术实践

以突出矿井谢桥煤矿为例,介绍了煤层群开采首采保护层卸压瓦斯抽采工程设计和被保护煤层卸压瓦斯抽采效果.实践表明,谢桥矿1242(1)保护层开采实践证明,在11-2煤层有效保护范围内的13-1煤层,可充分消除其突出危险性,并有利于被保护层瓦斯治理;经保护层开采后,不仅能最大程度消除高瓦斯突出危险煤层的瓦斯事故隐患,而且极大地提高了巷道掘进速度,从而缓解了工作面接替的紧张局面,有效提高了生产效率.保护层开采区域消突技术是防治煤与瓦斯突出最经济、有效的技术措施.     

预抽瓦斯防治煤与瓦斯突出的应用实例

安阳龙山煤矿11081区域二1煤层为一突出煤层,本煤层瓦斯预抽是区域性防治煤与瓦斯突出的措施之一.根据预抽煤层瓦斯防突作用原理,选取合理的瓦斯防突有效性指标及各钻孔参数,达到消除该煤层煤与瓦斯突出危险性的目标.据对本煤层瓦斯预抽效果的考查,已达到《防治煤与瓦斯突出细则》之规定,该区域可按无突出危险煤层进行管理.     

预抽瓦斯防治煤与瓦斯突出的应用实例

安阳龙山煤矿11081区域二1煤层为一突出煤层,本煤层瓦斯预抽是区域性防治煤与瓦斯突出的措施之一．根据预抽煤层瓦斯防突作用原理,选取合理的瓦斯防突有效性指标及各钻孔参数,达到消除该煤层煤与瓦斯突出危险性的目标．据对本煤层瓦斯预抽效果的考查,已达到《防治煤与瓦斯突出细则》之规定,该区域可按无突出危险煤层进行管理．     

潘三矿立井揭煤瓦斯抽采模拟研究

瓦斯抽采对于立井揭突出煤层起到重要的作用,准确的确定钻孔瓦斯有效抽采半径和合理的在待抽煤层中布置抽采钻场对煤层消突具有关键性作用。基于多孔介质中流体流动达西定律理论,采用COMSOL Multiphysics软件对该煤层瓦斯抽采进行了模拟。模拟结果表明,此煤层的瓦斯有效抽采半径为3 m,随着抽采时间的增加,煤层瓦斯压力逐渐的降低,但降低的速率会逐渐的减小。瓦斯抽采30天后,其残余的瓦斯压力为0．18 MPa ,这与现场实测的最大残余瓦斯压力0．2 MPa相接近,这说明了模型的可信性,其模拟结果可为瓦斯抽采设计提供参考。     

地面群孔瓦斯抽采技术应用研究

为保证新集一矿突出煤层13-1煤北中央采区的安全开采,先后开采131103、131105等11-2煤层工作面作为保护层。首先在上述两个工作面共布置了6个地面钻孔,建立了地面群孔瓦斯抽采系统,预抽采动区被保护层13-1煤瓦斯。接下来对地面钻孔抽采瓦斯参数进行了考察,主要包括基于示踪技术考察了131105工作面采动卸压地面钻孔走向及倾向瓦斯抽采半径,统计分析被保护层瓦斯抽采率,同时就地面群孔与井下底板巷穿层钻孔瓦斯抽采两种方法进行了抽采率、工程费用等方面的对比。研究结果表明：新集一矿的地层条件下地面钻孔抽采煤层卸压瓦斯沿煤层倾向和走向的抽采半径分别不小于160m和240m;采动区地面群孔瓦斯抽采率达35%以上;地面钻孔相对比井下底板巷,在抽采瓦斯方面具有技术上可靠、安全、经济等优点。     

深水平强突出煤层石门揭煤技术的探讨

采用水力压冲技术,在区域防突措施钻孔施工前先对原始煤体进行水力掏穴,冲出大量煤体和瓦斯,对原始煤体进行卸压增透,以增加煤层的透气性系数,再对卸压后的煤体施工区域防突措施钻孔。将此技术应用在新庄孜煤矿-812 m南边界石门揭B11b煤层中,使得B11b煤层原始瓦斯压力由2.8 MPa降到1.2 MPa,原始瓦斯含量由12.31 m~3/t降到8.5 m~3/t,煤层透气性系数由原来的0.004 83 m~2/(MPa~2·d)增加到0.683 1 m~2/(MPa2·d),水力压冲共计冲出煤粉量285 t,区域措施钻孔瓦斯抽采浓度达35%,瓦斯抽采总量135 316.8 m~3,抽采率63.9%,既缩短了揭煤工期,又保证了揭煤施工过程中的安全。     

综采工作面浅孔瓦斯抽放消突技术应用研究

针对平顶山煤业股份有限公司八矿己15突出煤层综采工作面一直存在抽放率低、排放钻孔消突效果差、瓦斯时常超限、制约安全生产等问题,试验利用工作面前方煤体透气性增加的动压区进行抽放的浅孔瓦斯抽放措施.根据防突安全要求、有关参数测定结果,并结合煤层赋存和施工技术条件,确定了合理的钻孔布置和抽放等关键技术参数.浅孔瓦斯抽放措施实施后,通过分析效果检验超标率、瓦斯体积分数和产量变化,考察了消突效果、抽放效果和生产效益.结果证明,浅孔瓦斯抽放措施技术可行,防突防瓦斯效果明显,是突出煤层采煤工作面解决瓦斯问题的有效途径之一.     

超高压水力割缝强化抽采瓦斯技术研究

水力割缝是一种重要的强化瓦斯抽采增透技术,现已开始在低透气性突出煤层应用。为了进一步考察其实际效果,选取新集二矿1煤组220112工作面底抽巷实施了100 MPa超高压水力割缝试验。试验结果表明:割缝后,瓦斯抽采纯量平均0.77 m3/min,是未割缝钻孔的瓦斯抽采纯量(0.34 m~3/min)的2.26倍;1煤层组瓦斯抽采钻孔抽采30、60天的抽采有效半径为5 m、7.5 m,极限抽采半径为8 m,相比水力冲孔、未割缝钻孔抽采有效半径显著增加,超高压水力割缝强化抽采瓦斯技术具有广泛的应用前景。     

CO_2致裂增透技术的抽采半径考察研究

为了提高在某矿15号煤层穿层钻孔瓦斯抽采效率和缩短瓦斯抽采达标时间,利用CO_2致裂增透技术对瓦斯抽采钻孔致裂作用进行抽采半径考察,通过对煤层致裂增透前后的瓦斯抽采效果进行对比分析可知三组不同瓦斯抽采半径的最优抽采钻孔间距,最终确定瓦斯抽采半径。现场试验表明,CO_2致裂增透技术条件下,三组瓦斯抽采半径致裂孔的布置方式,1.5m瓦斯抽采半径能有效缩短抽采达标时间,提高瓦斯抽采率。     

新庄孜矿B8保护层开采对B6煤效果考察实践分析

以突出矿井新庄孜矿为例,介绍了煤层群开采首采保护层卸压瓦斯抽采工程设计及被保护层瓦斯抽采效果。通过在66208工作面回采过程中瓦斯压力测定、瓦斯抽采效果和煤层最大变形量的考察,得出保护层工作面开采后,被保护层B_6煤层透气性系数增大了902倍,B_6煤层残余瓦斯含量为2.43 m~3/t;得出实际走向及倾向方向上的有效保护范围。最大化的回收煤炭资源,取得了较好的效果。     

高瓦斯综采工作面瓦斯涌出预测与立体防治技术研究

针对高瓦斯低渗透煤层工作面瓦斯抽采与灾害控制难题,以土城矿15311综采工作面为研究对象,首先,初步分析了工作面瓦斯涌出来源,运用分源预测法预测了其瓦斯涌出含量,接着针对性地在3#煤层运用了顺层钻孔、底抽巷穿层钻孔、高位钻场以及采空区埋管等多种抽采方法,并联合工作面配风提出了立体瓦斯防治技术。最后,通过施工底抽巷截留钻孔对底抽巷溢出瓦斯进行截留抽放,考察了抽采效果。结果表明:15311综采工作面瓦斯来源主要为3#煤层和下邻近层,瓦斯抽采总量为45.4 m3/min,瓦斯抽采率为85.33%,回风流中瓦斯浓度未超过1%,瓦斯抽采达标,有效地控制了工作面高瓦斯的涌出。     

近距离煤层群首采保护层工作面瓦斯综合治理技术研究

瓦斯治理仍是世界性难题。本文针对赤峪煤矿近距离高瓦斯煤层群首采保护层C0202工作面瓦斯治理问题,提出了沿空留巷Y型通风配合本煤层顺层钻孔、两巷底板穿层钻孔、顶抽巷高位穿层钻孔、采空区埋管的＂五措并举＂治理措施,实现了工作面成功连续留巷200m,瓦斯抽采率高达70%,回风流瓦斯浓度控制在0.4%左右的效果,保证了工作面的安全高效开采。该研究成果可为赋存条件相似的煤层群开采瓦斯治理提供借鉴。