顺煤层随钻测量定向钻进技术在金泰煤矿的应用研究

针对金泰煤矿待掘区域普通钻孔瓦斯治理存在的钻孔深度浅、轨迹不可控和抽采效率低等问题,基于煤矿井下随钻测量定向钻进技术,集成了有线随钻测量技术、双动力复合钻进技术和缓升倾角探顶技术等关键技术,配套了定向钻机、液动螺杆马达、随钻测量装置、中心通缆钻杆和定向钻头等装备,提出了顺煤层随钻测量定向钻进技术。在金泰煤矿10605运输顺槽开展了现场试验,共施工9个顺煤层定向钻孔,最大进尺232 m/d,最大孔深552 m;单孔抽采瓦斯浓度最高可达96%,单孔抽采瓦斯纯量最大可达0.66 m³/min,分别为普通钻孔6倍和20倍;主管路瓦斯抽采浓度提高到50%以上,抽采纯量提高到4 m³/min以上。应用顺煤层随钻测量定向钻进技术显著提高了本煤层瓦斯抽采效果,达到了超前掩护巷道掘进的目的,可为矿井瓦斯治理提供一种新的技术途径。     

多支路定向钻孔预抽快掘双巷区域瓦斯技术研究

针对高瓦斯矿井双巷掘进前预抽瓦斯效果差、抽掘衔接难、劳动组织强度繁杂的问题,对双巷掘进瓦斯抽采工艺进行了研究,提出了多支路定向钻孔预抽快掘双巷区域瓦斯的技术工艺。利用COMSOL Multiphysics软件对双巷快掘中常规抽采和超前预抽进行数值模拟,对比分析2种抽采方式的抽采效果,结合矿井实际情况制定了双巷掘进煤巷区域中多支路定向钻孔预抽瓦斯技术方案,并在保德煤矿81310胶带运输巷及81311回风巷进行试验,实施了多支路定向钻孔预抽快速双巷煤层瓦斯抽采技术,数值模拟和现场试验均表明：多支路定向钻孔预抽瓦斯的方法能够有效地抽采瓦斯,且抽采效果比常规抽采好,提高了双巷掘进工作面瓦斯抽采效率,同时解决了双巷掘进工作面瓦斯超限的问题,确保了掘进工作面瓦斯高效抽采及安全、快速、高效掘进。     

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。     

顶板梳状千米钻孔预抽掘进巷道围岩瓦斯技术

为有效治理松软煤层掘进工作面围岩瓦斯,综合考虑邻近工作面和掘进巷道围岩孔裂隙演化规律,基于定向千米钻机性能,提出采用梳状千米钻孔远距离抽采煤层瓦斯的设计方案。通过理论分析,初步计算出余吾煤矿南二采区煤层覆岩冒落带和裂隙带最高高度分别为30.9 m和80.0 m,掘进巷道应力影响范围为17.09 m。将千米钻孔主孔布置在S2108掘进巷道和邻近工作面裂隙发育的重叠区域的煤层顶板,分支孔主要在煤层中延伸。已施工梳状千米钻孔抽采数据表明,抽采稳定期钻孔平均抽采浓度达50%以上,有效解决了掘进工作面瓦斯超限问题。     

厚煤层顶板定向钻孔技术研究与应用

保德煤矿三盘区深部大巷延伸为全煤巷道,区域煤层厚度7.4m以上,巷道沿煤层底板掘进,巷道高度3.8m。通过在三盘区深部大巷延伸区域沿8#煤层顶板施工下行定向长钻孔对掘进区域进行超前预抽,大幅降低了掘进区域瓦斯压力和瓦斯含量;巷道掘进形成自由空间从而产生微裂松动区,进而增加了围岩的透气性,在巷道掘进期间顶板煤层定向钻孔作为煤层顶板高抽孔抽放,降低了掘进工作面瓦斯涌出量并解决了巷道层流问题。通过采取厚煤层顶板定向钻孔技术,掘进工作面瓦斯问题得到了合理解决。     

保德煤矿瓦斯综合治理技术研究

依据保德煤矿采煤工作面开采期间瓦斯涌出来源,采取了本煤层顺层钻孔预抽、掘进工作面千米钻孔预抽、采空区联络巷埋管和插管法抽采等措施进行了综合瓦斯治理,保证了矿井安全生产。     

煤矿井下碎软煤层空气复合定向钻进技术与装备

针对碎软煤层瓦斯高效抽采与治理已成为制约煤矿安全高效生产的关键技术瓶颈问题,在分析碎软煤层顺层钻孔钻进关键技术难题的基础上,提出采用空气复合定向钻进技术与装备进行碎软煤层钻孔施工的技术方案,介绍了其技术原理与技术优势,开发了复合定向钻进技术、顺煤层长距离成孔技术和复合强排渣技术,选配了矿用空压机和孔口除尘器,研制了空气螺杆马达、空气流量与压力监控系统、配套钻具等钻进装备。在贵州省青龙煤矿开展了现场试验,在普氏系数为0.37的碎软突出煤层中,完成5个定向钻孔和2个定向主分支孔施工,最大孔深385 m,总进尺3 014 m,最大单孔瓦斯抽采纯量超过1 500 m~3/d,取得了碎软煤层定向钻孔成孔深度和瓦斯抽采效果的重大突破。空气复合定向钻进技术与装备可在工作面圈闭之前对碎软煤层瓦斯进行超前区域递进式抽采治理,掩护巷道掘进和工作面回采,具有钻孔施工周期短、成本低、瓦斯抽采效果好等显著优势,可对革新井下碎软煤层瓦斯治理模式、助力煤矿企业降本增效提供技术参考。     

综放工作面瓦斯综合抽采治理技术

针对保德煤矿随着开采深度不断加大,煤层瓦斯含量逐步增加的问题,建立了深部煤层瓦斯综合抽采治理模式。回采工作面采用本煤层顺层钻孔和千米钻孔相结合的瓦斯抽采方法,掘进工作面采用母巷羽翼超前预抽方法,采空区采用在联络巷埋管抽采瓦斯的方法。结果表明:采用上述瓦斯综合抽采治理技术后,采煤工作面瓦斯抽采浓度和预抽率均在10%以上,残余瓦斯含量控制在4.5m3/t以下;掘进工作面残余瓦斯含量降低至4.5 m3/t以下,残余瓦斯压力均降低至0.2 MPa以下,且掘进期间工作面和回风流中最高瓦斯浓度均在0.3%以下;采用联络巷埋管抽取采空区瓦斯后,工作面上隅角瓦斯浓度由之前平均0.6%降低到0.3%以下,最大抽采瓦斯纯量13.60 m3/min,最高瓦斯浓度40%。通过瓦斯综合抽采技术,有效降低了工作面瓦斯浓度,有效保障了工作面安全高效回采。     

伏岩煤业煤巷掘进工作面瓦斯防治方法探讨

伏岩煤业开采的3号煤层属于煤与瓦斯突出煤层,在3202上分层工作面运输巷掘进过程中,为防止瓦斯突出危险,采用了定向长钻孔抽采的区域防突措施,和超前钻孔预抽采的局部防突措施,有效降低了巷道掘进期间的瓦斯浓度,消除了突出危险,保障了运输巷的安全掘进。     

煤矿井下巷道梳状定向钻孔轨迹设计方法

为了快速有效抽采松软煤层掘进巷道围岩瓦斯,结合定向千米钻机性能,提出采用梳状定向长钻孔"横向"或"纵向"布置方式远距离掩护预抽掘进巷道围岩煤体瓦斯。根据掘进工作面特征,按梳状定向长钻孔设计流程,总结出钻孔轨迹设计原则,并借鉴定向井设计与计算理论,提出三段式斜平面法设计梳状定向长钻孔,明确了钻孔轨迹空间位置的点、线、面之间的关系,简化优化钻孔轨迹设计参数,降低钻孔施工风险。最后以余吾煤矿某掘进巷道为例,详细介绍了斜平面设计方法,分析表明三段式斜平面设计梳状定向钻孔的方法满足工程精度,减少了设计工作量,提高了工作效率。     

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。     

近距离煤层群定向钻孔关键参数技术研究

为解决山西省中阳荣欣焦化有限公司高家庄煤矿东翼瓦斯鉴定巷近距离煤层群瓦斯治理的难题,通过理论分析钻孔负压损失模型,利用软件分别对东翼轨道大巷掘进工作面3号本煤层和4号邻近层定向长钻孔瓦斯抽采负压损失进行了计算。以此确定了定向钻孔施工的孔径和钻孔深度等关键参数。为东翼轨道大巷掘进工作面3号和4号煤层定向钻孔设计、施工提供依据,治理后工作面正常掘进后回风流瓦斯浓度最大不超过0.20%。     

近距离煤层群底板拦截钻孔抽采回采工作面卸压瓦斯技术研究

根据赤峪煤矿近距离煤层群开采及瓦斯含量在10 m3/t以上等特殊条件,采用近距离煤层群底板拦截钻孔抽采回采工作面卸压瓦斯技术,利用在3号煤层的掘进巷道施工拦截钻孔,拦截钻孔抽采3号、4号煤层卸压瓦斯,降低回采过程中3号、4号煤层卸压瓦斯涌入2号煤层采空区的量。该技术通过在赤峪煤矿中央采区C1204工作面试验结果表明,底板拦截钻孔抽采回采工作面卸压瓦斯技术可替代底板抽采巷施工底板卸压钻孔,不仅有效的降低煤层瓦斯含量、压力,保证了工作面安全生产,同时节省了底板抽采巷因变形严重需要维修的费用。     

极近距离煤层群巷道瓦斯综合治理技术

为了解决极近距离煤层群存在的巷道底板巷穿层钻孔消突困难、巷道联合消突困难、瓦斯治理钻孔工程量大、薄煤层普通钻机钻孔施工困难、巷道石门揭煤多、巷道掘进受邻近层瓦斯涌出影响大、单一煤层治理难以控制瓦斯浓度等问题,对高家庄煤矿采用定向钻进和普通钻进相结合的方法,实现钻孔控制范围全覆盖,消除瓦斯治理空白带;利用定向钻机的造斜功能和轨迹测量功能,实现定向长钻孔"一孔多用"和"层位控制"等;设计了全密封防喷系统,同时采用分源抽采和分单元计量,提高了通风设施和通风装备可靠性,确保了瓦斯不超限,不突出。     

保德煤矿预抽瓦斯巷道布置最佳方案确定

针对保德煤矿8~#煤层深部区域瓦斯压力大、含量高等问题,提出实施预抽瓦斯巷道提前布置预抽钻孔进行瓦斯抽采技术。根据保德煤矿采掘部署情况,提出底板巷、地面钻孔及区段煤巷等3种预抽瓦斯巷道布置方案。通过对3种方案的经济和技术比较,结果表明,采用区段煤巷布置方案无论在经济上还是技术上都较底板巷和地面钻孔合理,且符合保德煤矿实际现状。     

近距离煤层群高瓦斯工作面瓦斯立体抽放模型的建立和应用

针对近距离煤层群高瓦斯工作面的地质和开采条件,建立了高瓦斯工作面巷道掘进期间和工作面推采期间的瓦斯立体抽放巷模型。巷道掘进期间采用预掘内错底板低位巷或内错顶板高位巷并布置穿层钻孔或布置随掘进的瓦斯抽放钻场进行瓦斯的立体抽放;工作面推采期间采用内错顶板高位巷穿层钻孔和工作面巷道顺层钻孔预抽瓦斯的立体抽放技术。以瓦斯立体抽放模型为基础,结合矿井实际地质条件、矿井巷道围岩与开采环境条件和技术工艺条件,进行了瓦斯立体抽放的实地实验和应用,确定瓦斯抽放巷的垂距和内错距离为15 m、高位巷钻场间距100 m、顺层钻孔间距2 m等参数;并进行了保护层瓦斯的预抽。通过瓦斯立体抽放实现了巷道掘进与工作面开采的瓦斯抽放要求,既控制了本煤层工作面的瓦斯浓度,实现了安全开采,又释放了上部煤层的瓦斯。     

顶板定向分支钻孔预抽煤巷条带瓦斯工程实践

针对下峪口煤矿23202切眼掘进工作面无保护层开采条件、普通顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯不符合《防治煤与瓦斯突出细则》要求,提出了顶板定向分支钻孔预抽煤巷条带瓦斯区域防突措施,通过对钻孔施工情况及瓦斯抽采效果分析,顶板定向分支钻孔实现了对预抽区域煤层的全覆盖,抽采63 d后区域防突措施效果检验,煤层残余瓦斯含量降到8 m3/t以下,实现了巷道的安全掘进。     

晋城矿区井下梳状钻孔瓦斯抽采技术体系

针对晋城矿区松软煤层破碎易塌孔卡钻导致的成孔性差、顺层钻孔抽采距离短等难题,利用远距离治理松软煤层瓦斯的梳状定向孔钻进技术与松软煤层瓦斯治理特点相结合,形成了适合晋城矿区瓦斯抽采的底板梳状孔替代底抽巷、掩护相邻工作面煤巷掘进梳状孔、本煤层孔排水-顶板梳状孔抽采瓦斯3种技术模式,分别在赵庄矿1307工作面、成庄矿4226巷、53131工作面进行推广应用。结果表明,该瓦斯抽采技术体系实现了单分支孔出煤量大于1 t、瓦斯突出危险性消除、累计抽采瓦斯纯量10.14万m3的效果,解决了绕过破碎煤层区域掩护邻近煤巷掘进,V字形产状煤层本煤层孔残留水影响瓦斯抽采等技术难题。     

底抽巷穿层钻孔预抽技术在长平矿的应用

为治理掘进工作面瓦斯,消除突出危险性,确保巷道安全掘进,在高瓦斯、松软、低透掘进工作面中采用底抽巷穿层钻孔煤巷条带瓦斯预抽技术,提高瓦斯抽采效果,降低煤体瓦斯含量,通过穿层钻孔卸压释放地应力煤体瓦斯压力,增加煤体塑性,使得防突指标和瓦斯涌出量大幅度降低,最终实现巷道安全高效掘进.     

城山煤矿瓦斯综合治理技术应用实践

城山煤矿在不同区域、不同煤层和不同工作面,分别采取针对性的瓦斯抽采技术,实现了矿井瓦斯治理由"被动治到主动治"的根本转变。重点对顶板瓦斯巷抽采技术、高位钻场大直径近水平钻孔抽采技术、千米长钻孔抽采瓦斯技术、区段顶板瓦斯巷与采煤工作面上解放层联合抽采瓦斯技术、掘进工作面边掘边抽抽采技术进行了介绍。