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。     

复杂地层顶板大直径高位定向钻孔试验

针对煤矿地层条件复杂,常规钻进工作量大、单孔深度不足、难以成孔、瓦斯抽采浓度低等诸多问题,开展了煤矿复杂地层中施工顶板大直径高位定向钻孔试验。以东保卫煤矿施工为依据,根据煤层顶板地质实际情况,在36号煤层顶板施工6个?120 mm大孔径顶板高位定向钻孔,其中孔深>300 m钻孔成孔率达到83.3%,最大孔深510 m。利用顶板大直径高位定向钻孔进行瓦斯抽采,其抽采浓度比原有工作面常规瓦斯钻孔抽采浓度增加66.7%,取得显著瓦斯抽采效果。顶板大直径高位定向钻孔的成功应用,为东保卫煤矿以及相似条件矿区推广应用提供了技术支撑。     

高位大直径定向钻孔治理上隅角瓦斯技术实践

针对王庄煤矿综放工作面瓦斯涌出量大、上隅角瓦斯积聚的情况,提出采用高位大直径定向钻孔技术治理采空区和上隅角瓦斯超限问题。通过研究采空裂隙随工作面推进的演化过程,分析顶板裂隙发育高度,确定大直径高位定向长钻孔最佳布孔层位及钻孔结构,并进行工程实践。结果表明,在高瓦斯工作面通过布设大直径高位定向长钻孔,初始时钻孔瓦斯浓度相对较高,但随工作面的不断推进,钻孔抽采瓦斯浓度开始下降,且大直径高位定向长钻孔抽采上隅角瓦斯持续时间长,抽采瓦斯纯量稳定,钻孔抽采期间平均纯量为4.3 m3/min,钻孔平均抽采浓度为11.1%,有效解决了上隅角瓦斯超限问题,保障工作面的安全回采。     

定向长钻孔瓦斯抽采技术在低透气煤层中应用

针对采用本煤层顺层抽采钻孔进行煤层瓦斯抽采时,钻孔施工量大、施工周期长、瓦斯抽采效率低等技术难题,司马矿在1208工作面应用定向长钻孔技术抽采瓦斯,现场结果表明,相比本煤层顺层钻孔瓦斯抽采技术,定向长钻孔瓦斯抽采技术可减少钻孔长度4 500 m,钻孔成孔率提高1.5倍,瓦斯抽采率提高1.7倍,取得了显著应用成效。     

顺层定向长钻孔预抽煤巷条带瓦斯技术研究

为解决高瓦斯煤层群瓦斯致灾因素繁多、瓦斯预抽钻孔工程量大、抽采浓度低等问题,根据高家庄煤矿煤层与瓦斯赋存特征,提出定向长钻孔技术预抽煤巷条带瓦斯,在3号和4号煤层中共施工14个定向长钻孔,分析了定向长钻孔瓦斯抽采效果和抽采达标情况.研究表明,定向长钻孔预抽煤层瓦斯,抽采体积分数最大达到40％,最大抽采纯量达3965.7...     

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。     

复杂地层大直径高位定向钻孔代替高抽巷瓦斯抽采可行性及效果分析

针对高抽巷瓦斯抽采存在施工成本高、周期长、劳动强度大等问题,开展在复杂地层中采用定向钻机施工大直径高位定向钻孔代替高抽巷的技术研究,并形成 “定向先导孔+正向分级扩孔”成孔工艺,确保特殊地质条件下大孔径钻孔的成孔率。赵庄煤业在3307和1309工作面施工大直径高位定向钻孔,最大孔深突破600 m,最大孔径203 mm。1309工作面大直径高位定向钻孔单孔最高日抽采量突破3.3万m³,单个钻场最高日抽采量突破5万m³,与高抽巷瓦斯治理能力相当,证明了复杂地层条件下定向钻机施工大直径高位定向钻孔代替高抽巷抽采瓦斯的可行性。结合“竖三带”和椭抛带理论,对大直径高位定向钻孔最佳布孔范围进行了分析和确定。     

高位定向长钻孔近距离煤层瓦斯抽采技术试验研究

针对东庞矿近距离煤层综采工作面瓦斯涌出量大的问题,以千米钻机定向钻进技术及其配套装备为依托,进行了高位定向长钻孔近距离煤层瓦斯抽采技术试验研究。试验过程中,发现因煤层间距较小,钻孔施工穿越上部煤层而导致的卡钻、塌孔现象是该项技术实施的难点之一。高位定向长钻孔可同时抽采本煤层和邻近煤层的泄压瓦斯,瓦斯抽采流量和纯度高。高位定向长钻孔和普通高位钻孔相比,单孔平均抽采纯量是普通高位钻场的3倍以上;当处于稳定阶段后,其抽采总量高于普通高位钻孔,基本稳定在5～6 m³/min。该项技术用于工作面上隅角瓦斯治理,效果明显。     

定向钻进技术与装备在穿层定向长钻孔中的应用

针对硫磺沟煤矿工作面常规施工单孔深度不足、有效孔段短、钻进施工效率低、钻孔孔径小等诸多问题,提出采用窄体式ZDY4000LD(C)型履带钻机、第二代随钻测量系统(YHD2-1000(A)型)等附属定向设备进行穿层定向长钻孔成孔技术,以提高钻孔成孔精度、钻孔深度,增大钻孔孔径等参数,减小煤层因受采动影响,导致工作面瓦斯涌出量增大的问题。现场试验施工了4个大直径穿层定向长钻孔,孔深300 m以上钻孔成孔率达到100%,孔深最深399 m,最大钻孔孔径193 mm,钻进总进尺1581 m,平均孔深395.25 m,钻孔抽采效率显著增加。其中3号钻孔最大抽采混合流量8.3 m3/min,最大抽采纯量1.6 m3/min,瓦斯抽采浓度51%,瓦斯抽采效果显著。     

顶板裂隙带以孔代巷定向钻进技术的研究

为了解决回采工作面上隅角瓦斯超限问题,对顶板大直径长钻孔装备及钻进工艺进行详细研究。首先,从大扭矩大推进钻机、双泵大流量高压泥浆泵车、大直径高强度复合定向钻具和大直径高位定向钻进工艺等主要方面研究了顶板大直径长钻孔装备;然后,在具有代表性的双柳煤矿进行裂隙孔现场试验,对顶板大直径长钻孔钻进关键工艺技术进行了分析探讨和总结;最终通过回采工作面上隅角瓦斯抽采情况进行了验证,形成了一套顶板大直径长钻孔钻进工艺方法。     

区域瓦斯超前治理大功率定向钻进装备与技术

针对当前超长走向工作面区域瓦斯超前防治需求,以及常规定向钻孔孔深浅、效率低、覆盖面积不足的问题,提出采用先进的国产大功率定向钻进装备及技术进行区域瓦斯治理定向长钻孔施工。形成基于ZDY12000LD定向钻机、BLY390/12泵车、随钻测量系统及复合定向钻进工艺的完整配套装备及技术。通过现场试验表明,完成6个定向长钻孔主孔及7个主分支孔,最大孔深达1 521 m,孔径达到φ120 mm,平均成孔周期8.85 d,平均进尺211.6 m/d,相较于常规定向装备钻进速度增加30%以上,显著提高顺层定向长钻孔钻进效率,对加强煤矿区域瓦斯超前治理具有重要意义。     

复杂岩层高位定向长钻孔成孔技术应用研究

为解决高位定向长钻孔大深度、大摩阻、岩层复杂、排渣难等钻进难题,通过定向钻进装备优选、泥浆脉冲随钻测量系统应用、高韧性螺旋钻杆提高钻杆柱强度和有效排渣、定向钻进轨迹设计和控制技术优化、以及复合定向钻进工艺降摩阻等方法,有效提高高位定向长钻孔的钻孔深度,增强了高位定向长钻孔成孔技术的钻具适配性和地层适应性。该技术应用在桃园矿Ⅱ8221高位定向长钻孔施工中,成功实现最大956m的高位钻孔深度记录,后期钻孔瓦斯抽采浓度高、纯量大,有效解决了回采工作面的瓦斯问题,取得了良好的效果,为高位定向长钻孔成孔技术应用研究提供了宝贵经验。     

煤矿瓦斯抽采定向长钻孔高效成孔工艺研究

通过对国内外煤矿井下瓦斯钻孔技术现状的分析,介绍一种本煤层近水平定向长钻孔施工装备和技术,并通过实例将本煤层定向长钻孔和本煤层普通直钻孔的瓦斯抽采效果进行对比,得出定向长钻孔的潜在优势。同时,指出我国煤矿井下近水平定向长钻孔施工中普遍存在的影响钻孔钻进效率及深度的问题,为了解决这些问题,提出了一种定向长钻孔施工工艺技术及其关键的开分支技术,最后通过现场试验验证了其有效性。     

高瓦斯综采工作面定向高位钻孔瓦斯抽采技术研究

根据煤矿瓦斯治理对大孔径的需求,研发了ø200 mm定向钻孔一次成孔技术与装备,提出了大起拔/推进力给进系统优化方法,给出了双泵大流量泥浆系统输出特性研究方法,并对大直径定向钻孔一次成孔技术进行试验,验证了定向钻孔一次成孔技术、装备关键参数的合理性,以及大孔径一次成孔技术的可行性,为ø200 mm定向钻孔装备研发与钻孔施工提供理论依据。

     

高位定向钻孔在综放工作面上隅角瓦斯抽采中的应用

针对王家岭煤矿综放工作面瓦斯涌出量大、上隅角瓦斯超限的问题,使用定向钻机及机具,利用定向钻进技术进行高位定向钻孔瓦斯抽放。在分析工作面回采过程中瓦斯运移规律的基础上,通过大量现场实践,得出适用于该矿区的高位定向钻孔轨迹布设参数,有效地解决了上隅角瓦斯超限问题,实现高瓦斯矿井工作面安全高效开采。     

江西武山铜矿区螺杆钻定向钻探技术研究与应用

结合在江西武山铜矿区ZKS1951孔的孔位上成功打出一个定向分支钻孔ZKS1952孔的施工过程,研究总结了复杂地层螺杆钻定向钻探大角度分支孔造斜的钻进工艺。主要介绍了螺杆钻定向钻探的原理、设备选型、钻进工艺及技术应用等。中靶精度、钻孔质量完全满足地质要求,取得了较好的地质效果和经济效益。创造了河南省有色地矿局复杂地层大角度螺杆钻定向钻探造斜的新纪录。     

定向钻孔孔口段成孔技术在阳泉矿区的应用

针对在煤矿井下长钻孔施工过程中,对定向钻孔孔口段的施工不够重视,尤其对超深套管(≥100 m)的安设,往往因孔口段钻孔轨迹偏移或套管脱扣等原因导致套管下不到位,造成钻孔报废、工期延长或材料浪费的情况,通过分析孔口段常见事故原因,提出了优化后的一整套先导孔及扩孔钻具保直成孔技术,解决了孔口段成孔技术问题。根据阳泉矿区工程实践应用证明,优化后的工艺应用效果良好且经济实用。     

定向钻进及随钻测量技术在充填孔施工中的应用

充填钻孔是一种高精度垂直孔,地层促斜、钻孔自然弯曲率较大时,常规钻进方法难以控制钻孔轨迹。在施工中应用定向钻进及随钻测量技术,则可以对钻孔实施全程轨迹监控,使其按照设计轨迹延伸。主要介绍了广西华锡集团股份有限公司铜坑矿将充填站充填孔施工中定向钻进设计、随钻测量、纠斜、侧钻等技术及工艺等。