多孔并联式压风排水技术的研究及其在瓦斯抽采中的应用

针对下行钻孔在瓦斯抽采过程中积水排出难和排水效率低的问题,提出了一种多孔并联式压风排水技术。根据两相流理论得出压风排水适用的条件及排水管在钻孔内的最大允许长度,设计了基于"压风排水"的下行钻孔封孔工艺和多孔并联式的排水系统。在余吾煤业公司S2107高抽巷的应用表明:试验钻孔瓦斯抽采浓度最高可达71%,单孔平均瓦斯抽采纯量为0.078 m3/min,单孔平均瓦斯抽采纯量与普通抽采孔相比提高了3.39倍。该技术不仅解决了下行钻孔内积水难以排出的问题,还实现了封孔、排水和瓦斯抽采的一体化,提高了瓦斯抽采效果。     

本煤层脉动水力压裂卸压增透技术应用

针对余吾煤业S1206工作面煤层瓦斯含量大、煤层透气性系数低的特点,开展脉动水力压裂试验强化瓦斯抽采,研究了脉动水力压裂卸压增透机理,设计了脉动水力压裂的钻孔参数、封孔工艺和压裂参数。试验结果表明,与普通瓦斯抽采钻孔相比,压裂孔的瓦斯浓度平均提高4.7倍,纯流量平均提高了6.3倍;导向孔的瓦斯抽采浓度平均提高了3.7倍,抽采纯流量平均提高了3.9倍,实现了煤层的快速卸压增透,提高了瓦斯抽采效果。     

瓦斯抽采钻孔新型柔性膏体封孔材料研究

为了提高瓦斯抽采钻孔的封孔效果,开发了新型柔性膏体封孔材料,测试分析了柔性膏体材料、PD材料、膨胀水泥3种封孔材料的黏度、膨胀性、渗透性能,结果表明柔性膏体在这3个参数上都优于PD材料和膨胀水泥。针对柔性膏体不凝固、渗透性能好的特点,开发了基于重力加载的持续性补浆封孔工艺。柔性膏体封孔材料和重力补浆封孔工艺应用于平煤十三矿,与传统封孔材料和封孔工艺相比,抽采孔平均瓦斯浓度从7.2%的提高到32%。     

钻孔胶囊封孔器耐压影响因素及其在煤矿水力压裂中的应用

针对煤矿水力压裂封孔工艺复杂、封孔困难的问题,开展对钻孔胶囊封孔器耐压特性的理论研究,提出胶囊封孔器有效封孔的2个条件:钻孔壁对封孔器的摩擦力大于钻孔内高压水对封孔器的推力;封孔器作用在钻孔壁上的有效压力大于水力压裂的最大注水压力。理论分析结果表明:当胶囊长度大于临界长度时,胶囊内水的压力越大,胶囊段的长度越长,钻孔直径越小,封孔器所能承受的最大注水压力越大;反之,胶囊封孔最大耐压能力主要取决于胶囊内注水的压力。根据该结论确定了余吾煤业S2107高抽巷水力压裂封孔器封孔的参数,封孔效果良好,结论为封孔器的设计及现场应用提供指导。