RS-1型柔性深钻孔瓦斯涌出初速度测定装备研制

钻孔瓦斯涌出初速度是常用的煤与瓦斯突出预测指标之一,该技术最大的缺陷是预测深度较浅,严重制约着采掘速度的提高。针对传统装备的不足及现代化矿井高效开采的需求,提出了RS-1型柔性深钻孔瓦斯涌出初速度测定装备的结构与工作原理,对该装备的封孔胶囊进行了设计与加工制造,对该装备的性能进行了实验室实验和现场试验。研究结果显示,该装备具有测定钻孔瓦斯涌出初速度的功能,而且,能够有效提高测定钻孔深度。     

新型钻孔瓦斯涌出初速度测定钻杆研究

钻孔瓦斯涌出初速度是用于工作面煤与瓦斯突出危险性预测一项重要指标,普通测定方法操作难度较大,往往影响测量结果的准确性;通过对钻杆进行一些创新,设计出一种新型钻孔瓦斯涌出初速度测定钻杆,确定了钻孔施工工艺和瓦斯涌出初速度测定方法。现场工业性试验表明采用新型测定钻杆能减少测定前的准备时间,封孔效果更好,可实现1个钻孔的多次连续测定,能在规定时间内测定出钻孔瓦斯涌出初速度,测量过程更简便,测量结果更准确。     

新型瓦斯涌出初速度测定装备的改进

钻孔瓦斯涌出初速度(q值)是常用的煤与瓦斯突出预测指标之一,但是,由于测定钻孔在钻杆重力的作用下呈抛物线形状以及现有仪器的特定结构形状,使得测量仪器进入钻孔时的阻力增大,延长了送入仪器的时间,从而有可能错过q值的最佳测定时间。此次对新型q值测定装备进行改进,并在现场进行了试验。试验结果显示,改进后的仪器很大程度上减少了仪器送入钻孔的时间,从而更准确的测得q值。由于煤壁对改进后的封孔器前端阻力减小,使其封孔器前端堆积的煤屑量减少,从而在相同长度钻孔的情况下,增加了测量的深度。     

突出煤层卸压前后钻孔瓦斯涌出初速度的变化规律

突出煤层卸压后用钻孔瓦斯涌出初速度进行工作面预测和效果检验时经常超过突出临界值,造成开采保护层后煤层突出危险性更大的现象.通过建立钻孔瓦斯涌出初速度的数学模型,利用数值计算得出突出煤层卸压前后钻孔瓦斯涌出初速度的变化规律,研究钻孔瓦斯涌出初速度的主要影响因素,从理论上解释突出煤层卸压后用钻孔瓦斯涌出初速度预测和效果检验超标的原因.结合淮南潘一矿突出煤层卸压前后煤巷掘进测定钻孔瓦斯涌出初速度,研究其变化规律.研究结果表明,在突出煤层卸压后用钻孔瓦斯涌出初速度预测和效果检验超标是由于煤层透气性增大,卸压瓦斯未得到充分抽采而产生的现象,此时工作面已无突出危险性.     

钻孔瓦斯涌出初速度指标的影响因素分析

为了完善工作面突出预测的钻孔瓦斯涌出初速度指标,减少误报、漏报现象,进一步提高工作面突出预测的准确性。通过瓦斯压力与钻孔瓦斯初速度的关系以及钻孔瓦斯涌出速度与时间的关系,研究瓦斯对钻孔瓦斯涌出初速度指标的影响;通过煤层透气性系数、地应力、煤体强度与钻孔瓦斯涌出初速度之间的数学关系分析,研究物理力学性质对钻孔瓦斯涌出初速度指标的影响。结果表明,钻孔瓦斯涌出初速度在透气性较好时会发生超限不突出、透气性差时的低指标突出现象;钻孔瓦斯涌出初速度指标不能区分卸压区或透气性好的非危险区。     

煤矿瓦斯有效抽放半径的测定计算方法

为了测定煤层钻孔的有效抽放半径并探索合理的计算公式,将钻孔瓦斯涌出初速度、瓦斯压力、钻孔瓦斯浓度等作为测定考察指标,在2个不同煤矿对同一煤层进行了测定研究.试验结果表明:钻孔瓦斯涌出初速度、钻孔瓦斯浓度这2个指标易于考察,规律性强,能够有效反应钻孔抽放的影响范围.在现场测定考察研究的基础上,利用灰色关联理论及方法,提出了瓦斯抽放钻孔有效抽放半径的计算公式.     

钻孔瓦斯涌出初速度的影响因素与突出预测敏感性分析

只有充分掌握影响钻孔瓦斯涌出初速度的各种因素,不断提高并完善钻孔涌出初速度的测定方法,才能保证钻孔涌出初速度测试结果的真实可靠,使得能够准确掌握采掘工作面煤体的突出危险程度,提高突出危险性预测的安全性和可靠性。     

瓦斯参数变化对钻孔瓦斯涌出初速度的影响

煤巷掘进工作预测煤与瓦斯突出时常常将钻孔瓦斯涌出初速度作为其中一项主要的参数,它与煤层的瓦斯压力、瓦斯含量的大小有关,钻孔长度和直径以及钻孔的位置,导气管的阻力也会对钻孔瓦斯涌出初速度有相当大的影响。本文在钻孔内变化的压力边界条件下解算钻孔附近瓦斯流动时利用有限差分方法、得到钻孔瓦斯涌出量以及速度随时间的变化规律。分析了瓦斯参数对钻孔瓦斯流量的影响。结果表明:煤层透气性系数及煤层瓦斯压力的大小对钻孔瓦斯涌出初速度和瓦斯涌出的时间有较大的影响。     

测定工艺对钻孔瓦斯涌出初速度影响的探讨

通过分析测量工艺中对钻孔瓦斯涌出初速度的影响因素,明确了只有熟练打钻操作、确定出合理的钻孔测试深度和测量室长度以及逐步完善测量仪器性能,才能真实准确的测量出钻孔瓦斯涌出初速度。     

钻孔瓦斯涌出初速度测试深度的探讨

通过分析钻孔瓦斯涌出初速度的影响因素及其与工作面前方应力分布状态的关系，得出钻孔瓦斯涌出初速度的测试深度必须穿过工作面前方的煤层卸压带，进入应力集中带的塑性极限应力区；对于不同矿山地质条件下的煤层，必须实测其工作面煤层卸压带和塑性极限应力区范围，才能准确确定钻孔瓦斯涌出初速度合理的测试深度。     

煤层突出敏感指标的间接确定方法

为快速、准确确定采掘工作面煤层突出敏感指标,综合分析钻屑量S、钻孔瓦斯涌出初速度q、钻屑解吸值Δh₂等突出指标对采掘工作面瓦斯含量W的关联性,建立了灰色关联数学模型,采用数学软件MATLAB R2009a编程,实现了突出指标敏感度的快速排序,提出了突出敏感指标的间接确定方法。该方法便于动态掌控采掘工作面突出敏感指标,及时调整区域验证或预测预报敏感指标,有效预测突出危险性,适用于瓦斯赋存差异性较大的煤与瓦斯突出矿井采掘工作面突出敏感指标判定。     

距离判别分析理论在突出预测中的应用

为了更加准确的预测煤与瓦斯突出的危险性,基于距离判别分析理论,选取电磁辐射预测指标(电磁辐射强度E和脉冲数N)和常规指标R指标、钻孔瓦斯涌出初速度q及钻屑量S作为判别因子,选取演马庄矿某掘进工作面2011年4、5月日常预测数据作为训练样本,建立了工作面突出预测的距离判别分析模型。用所建立的模型对该掘进工作面待检验的6月份日常预测数据进行分析,预测结果与实际情况吻合良好,结果表明:距离判别分析模型方法简单、预测精度较单一指标有明显提高,误判率低,实现了动态预测和静态预测的有效结合,该方法在煤与瓦斯突出预测中具有较好的可行性和实用性。     

微型圆柱状岩样钻进参数室内试验研究

针对钻孔局部壁面应力全解除法地应力测量时,需要在钻孔侧壁上钻切出直径为30mm、长度不小于40mm的微型"悬臂梁"状圆柱形岩样的要求,设计了一套钻切微型圆柱状岩样的室内试验平台。分别以单位时间的钻进深度、钻压、钻头转速作为钻进控制模式,研究了在红砂岩、大理岩、花岗岩3种长方体岩块上钻切微型圆柱状岩样的钻进效果,结果表明,以钻头转速作为钻进控制模式比较理想。定量给出了用于钻孔局部壁面应力全解除岩样切割钻进时的钻头转速、钻压、以及马达功率参数的建议选用范围,从而为开发基于钻孔局部壁面应力解除法的侧壁岩样切割工具提供了参考。     

钻孔瓦斯涌出初速度q的数学模型建立

通过对钻孔瓦斯涌出初速度的影响因素的综合全面理论分析,运用量纲理论和方法分析其影响因素的量纲,建立起钻孔瓦斯涌出初速度的数学模型。根据所得的数学模型进行理论分析并和原来重庆研究院得出的数学模型进行比较分析研究后,初步得出此模型更有实际应用价值的结论。     

钻孔负压法测定瓦斯抽放半径的实践与应用

对平沟煤矿0908综采工作面煤壁前方卸压带、集中应力带应力分布及变形情况的原因进行了认真的剖析,并利用钻孔负压法对钻孔的瓦斯抽放半径进行了测定,同时详细叙述了钻孔负压法测定瓦斯抽放所需设备和测定步骤,并通过现场测定确定了钻孔的瓦斯抽放半径,为卸压带瓦斯抽放钻孔间距的设计提供了合理依据,确保了工作面的安全生产。     

贵州省煤矿瓦斯抽采技术装备现状与展望

针对松软低透煤层需应对瓦斯治理问题与如何应用瓦斯抽采装备的科学难题,基于贵州省瓦斯抽采技术装备取得的代表性成果,选取典型矿井介绍了定向和大功率钻机及瓦斯抽采成套附属装备现状,总结概括了其适用条件、使用过程中存在的优缺点,并对瓦斯抽采效果进行了评价。从支管抽采瓦斯浓度、钻孔的孔深、支管抽采瓦斯浓度衰减速度指标侧面反映ZDY-6000LD（F）定向钻机使用效果优于ZDY-4000LR大功率钻机。通过贵州省瓦斯抽采技术装备存在的问题,提出对定向钻机升级改造、随钻测量设备的开发与煤岩智能判别机制分析、定向钻机联合孔代巷技术进行瓦斯抽采研究以及基于钻孔大数据云技术的理论模型等研究方向进行概述,对贵州省煤矿抽采技术与装备发展进行展望。研究为未来矿井工业实现由劳动密集型向智能化、自动化等特点的技术密集型转变提出新的技术路径。     

钻孔瓦斯动态涌出规律的实验研究

为深入探讨钻孔瓦斯动态涌出规律,设计了煤层模拟装置及钻进过程中钻孔瓦斯涌出速度测定装置,依照均匀设计方法确定了实验方案,运用动态测试技术进行了钻孔瓦斯涌出速度模拟测试。研究表明,动态测试技术可成功捕捉钻孔瓦斯涌出初始时刻的最大速度变化率,其出现在测试过程的前5 s,并且随煤层吸附瓦斯压力的增大而增大,该变化趋势反映了煤...     

松软煤层中风压空气钻进技术与装备

松软煤层中施工顺层瓦斯抽采长钻孔的难度大,现有技术、装备在一定程度上还存在成孔深度浅、成孔率低等问题,不能完全满足瓦斯高效抽采的需要。为此,开发了井下中风压空气钻进工艺技术:包括压缩空气与螺旋钻杆复合排渣工艺、多级除尘技术、筛管护孔工艺技术等。应用结果表明:在同等施工条件下,采用中风压空气钻进技术与装备后,平均成孔深度普遍提高1倍左右,钻进效率提高35%左右,成孔率提高到了70%左右,为松软煤层瓦斯抽采钻孔施工提供了可靠的技术与装备保障。     

地浸砂岩型铀矿钻探现状及提高钻探效率的技术措施

近十年来,随着我国地浸砂岩型铀矿钻探工作量稳步增加,以及铀矿新层位、新地区、新类型、新深度找矿思路调整,对地浸砂岩型铀矿钻探工艺及装备提出了新的要求。在分析目前地浸砂岩铀矿钻探施工现状基础上,从工艺技术与装备等方面提出了一系列提高钻探效率的改进措施。主要包括实行地表退心平行作业、采用低固相聚合物泥浆、优化钻头钻具组合、松散地层应用单动双管和大口径绳索取心钻进技术、开展无岩心钻进技术、开发自动化数字化的砂岩铀矿钻探设备,以大力提升行业钻探水平。     

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。