下向抽采钻孔自动排水技术实践

煤矿下向抽采钻孔的排水问题,影响了钻孔的瓦斯抽采效果,要有针对性地改进下向钻孔施工工艺,以提高钻孔施工质量。采用电磁阀控制,利用高压压风、连通通气管、定期彻底清空孔内积水及堵塞渣质的方法,实现了下向抽采钻孔孔内自动排水除渣,并达到了瓦斯抽采效果。     

高抽巷下行孔排水优化瓦斯抽采技术研究

为了解决余吾煤业高抽巷下行孔瓦斯抽采浓度、流量偏低的问题,分析了影响抽采效果的因素,基于压气排水原理,提出了压气排水装置及相关技术,实现了下行孔高效排水,大大提高了抽采效果,缩短了瓦斯治理时间,取得了明显的经济效益。同时,详细分析了此压气排水装置能高效使用的条件,为此设计的推广使用奠定了基础。     

下向瓦斯抽采钻孔自动排水技术研究与应用

为解决下向钻孔由于孔内积水而造成瓦斯抽采效果差的问题,通过时控开关和电磁阀自动控制高压风,在封孔管上增设直达孔底的导风管,利用压风将瓦斯抽采钻孔内积水压入到排渣放水器内,从而能够达到定时清除孔底积水和杂质的目的。该技术应用于上良煤矿石门揭煤下向抽采钻孔,经考察表明下向瓦斯抽采钻孔自动排水技术能有效提高瓦斯抽采效果,该地质单元区域设定为每隔4 h进行一次压风排水效果最佳。     

顺层瓦斯抽采长钻孔气举排渣模拟试验研究

气举排渣困难及其导致的卡钻、抱钻甚至喷孔事故一直是困扰顺层长钻孔瓦斯抽采技术的重要因素;利用数值仿真与现场试验相结合的方法,对顺层瓦斯抽采长钻孔气举排渣进行了系统研究。研究发现：煤屑粒径较小时,风量和产屑量是煤屑沉积的最主要因素,而对于当煤屑粒径较大时,煤屑沉积受到风量、钻杆转、产屑量3个方面的影响;当风量为500 m³/h时,钻杆转速需要超过80 r/min才能保证有效排渣,而当风量分别为400、300 m³/h时,钻杆的转速需要超过120、200 r/min才能保证有效排渣;为了有效排渣,钻杆的转速应保持在80～120 r/min,且风量应在400 m³/h以上。     

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。     

瓦斯抽采管路可视化排水排渣系统研究

矿井瓦斯抽采管路中的积水积渣严重影响瓦斯抽采效率,现有排水排渣设备不能有效地解决这一问题。为此研制出了瓦斯抽采管路可视化排水排渣系统。系统以PLC为核心控制新型放水器箱体上的电磁阀协同工作完成排水排渣过程,PLC采用触摸屏直接控制,放水器运行状态参数上传至上位机,实现系统的"可视化"。     

下向瓦斯抽采钻孔自动排水技术试验及装置的开发

针对矿井在采用下向钻孔抽采瓦斯过程中,由于岩石和煤含水多,钻孔内的积水无法有效地排出抽采通道的问题,开发设计了1套下向钻孔抽采瓦斯自动排水工艺及装置。介绍了该工艺及装置的技术特点、工作流程,并在兴山煤矿进行了现场试验,结果表明:该工艺解决了下向钻孔积水后瓦斯抽采效果较差的难题,提高了下向钻孔瓦斯抽采效率,减少了抽采巷道和钻场工程量,提高了瓦斯抽采钻孔利用率。     

煤矿下向抽采钻孔积水诊断与积水量计算方法研究

煤矿下向抽采钻孔孔深、孔径小,且瓦斯抽采孔的数量和钻进深度急剧增加,如何有效地排出下向钻孔中积存的水,成为了高效抽采瓦斯、保证煤矿安全生产的一大难题。针对下向抽采钻孔积水的问题,在直观诊断法的基础上,提出了基于下向钻孔抽采流量、抽采负压变化曲线和放水量多数据关联分析的下向钻孔积水异常诊断方法。通过激光测距计算钻孔内积水量,建立积水判断标准,以提前预测下向钻孔积水状态,包括下向钻孔不积水、轻微积水、中等积水和积水严重,为及时采取有效的排水措施奠定基础。     

突出煤层钻孔深孔通连抽采技术研究与应用

针对平煤四矿己15煤层突出危险性瓦斯治理问题,瓦斯抽采是最有效的措施,尤其抽放钻孔封孔工艺是决定钻孔封孔严密性的重要指标,是决定钻孔是否抽出瓦斯的先决条件.根据现场施工经验,合理加大了钻孔封孔长度和深度,改造了封孔管筛眼布置方式,实施"一孔一管"通管直连工艺,并采用微膨胀"两堵一注"高压注浆技术,同时强化现场管理,确保...     

顺层长钻孔瓦斯抽采工艺技术应用研究

通过理论分析顺层长钻孔瓦斯抽采负压变化对煤体瓦斯向钻孔运移的作用机制,基于流体力学理论推导出瓦斯气体在钻孔内运移沿程的阻力方程。结合顺层长钻孔在煤矿井下掘进工作面现场试验研究结果,分析了不同孔段负压沿孔长的变化规律,建立了顺层长钻孔瓦斯抽采流—固耦合模型,分析了影响瓦斯抽采效果的主控因素,并通过分析现场应用数据,证实了长钻孔瓦斯抽采工艺技术在本煤层瓦斯抽采中的优势。研究成果可为顺层长钻孔抽采瓦斯工艺技术大面积推广应用提供相应的科学依据。     

老厂矿区高位定向长钻孔“以孔代巷”瓦斯抽采技术研究

云南老厂矿区无烟煤瓦斯含量高、衰减性强、透气性系数低、瓦斯难于抽采,采用常规顺层钻孔和普通顶板高位钻孔方式难以解决上隅角瓦斯和回风流瓦斯超限问题,而采用顶板高抽巷方式面临工程量大、经济成本高、工期长等问题。通过使用定向大直径钻机施工高位定向长钻孔替代顶板高抽巷的方法,利用FLAC^3D数值差分软件分析煤层顶板断裂带高度。结果表明：老厂矿区8^#煤层垂向18~35 m区域为最佳抽采层位,使用高位定向长钻孔对8^#煤层顶板裂隙抽采后平均抽采瓦斯浓度(甲烷体积分数,下同)可达16%左右,平均抽采瓦斯纯流量为9.05 m³/min,工作面上隅角瓦斯浓度控制在0.60%以下,回风流瓦斯浓度控制在0.40%以下,与采用高抽巷方法的瓦斯抽采效果相当,验证了高位定向长钻孔“以孔代巷”技术的合理性和可行性,可为云南老厂矿区无烟煤瓦斯抽采提供参考。     

一种瓦斯抽放钻孔套管及封孔新工艺设计

为提高瓦斯管理能力,防止综采工作面发生瓦斯超限或积聚现象,提出了一种安全、可靠、高效的内套袖套管工艺及配套的封孔工艺。以布尔台煤矿42106综放工作面为研究背景,针对其瓦斯抽放方面存在的不足,明确新工艺所需满足的要求,从套管、封孔材料等方面进行了工艺设计;分别开展地面和井下试验后,确定了套管工艺采用内套袖套管工艺,封孔工艺采用“两堵一注”的方式,两端孔口利用强度高、凝结快的无机充填材料封孔,钻孔中段利用凝结较慢但成本较低的水泥封孔;最后,将确定的工艺方案进行了应用和推广。实践结果表明,该新工艺在保证采空区插管抽放效果的同时,经济效益显著,安全效益突出。     

高位抽放及顶板预裂爆破技术的优化研究及应用（新疆库车县夏阔坦矿业开发有限责任公司，新疆库车842000）

夏阔坦煤矿属于坚硬顶板、高瓦斯等自然灾害较多的矿井。由于坚硬顶板容易形成大面积悬顶,给瓦斯积聚提供了很大的空间,而当悬顶达到一定极限面积发生垮落时,大量积聚的瓦斯受挤压后瞬间释放,同时伴生岩石撞击、摩擦等引起的火花,极易引起瓦斯事故。1007综放工作面在回采过程中就面临顶板、火与瓦斯交织存在的难题,在同步使用了顺层钻孔抽放、上隅角埋管抽放、两进一回的偏Y型通风方式等多种综合防治措施后,仍然不能完全有效解决采空区内积聚的大量高浓度瓦斯,最后通过使用高位抽放、顶板强制预裂爆破技术,并不断对其进行优化,顺利实现了矿井在坚硬顶板、高瓦斯、厚煤层的条件下的安全开采。     

潜水泵强排系统自动控制研究与应用

煤矿井下潜水泵强排水系统是为防患于未然,是在矿井井下正常工作排水系统瘫痪的情况下,能在井上地面启动控制的备用水泵。能够提高矿山的应急救援能力,对保障矿山的安全生产具有最有意义。     

煤系地层顶板岩溶地下水赋存特征研究

煤层瓦斯测压下向钻孔积水会导致测压不准,研究既能排水又不影响测压进程和测压结果的装置是下向钻孔测压亟待解决的难题。设计了自动排水装置,利用弹性膜实时感知排水时机, 实现了自动化排水;试验研究了弹性膜弹性参数,确定膜的最佳厚度为0.3~1.0 mm;基于气体压力差与毛细作用力原理,推算了最优排水区间;在此基础上研制出一种煤层瓦斯测压下向钻孔自动排水实验装置并开展排水试验。试验结果表明：在测压气室气压为0.152×10⁵ Pa,排水管管径为15 mm,毛细管内径为0.2 mm、数量为950根时,排水速度为0.444 3 cm³/s,该装置可以实现连续缓慢排水。

     

碎软煤层韧性破坏-渗流耦合本构关系及其间接压裂工程验证

针对新疆艾维尔沟矿区大倾角碎软低渗煤层,设计了一种高性能三棱螺旋钻杆,其转矩性能更优,同时具备更大的排渣通道与更佳的孔壁稳定性,三棱螺旋结构既提高了钻杆的排渣效率,又可在钻遇碎软煤层时通过旋转钻杆、反复洗孔等方式有效解决由于垮孔、塌孔造成的卡钻、埋钻问题,可有效提高碎软煤层钻进深度。揭示了螺旋型三棱钻杆不同孔深段所需风压：孔深0~50 m时风压为0.44 MPa、孔深50~100 m时风压为0.53 MPa、孔深100~150 m时风压为0.61 MPa、孔深150~200 m时风压为0.67 MPa,并提出一套适用于大倾角碎软低渗煤层下向长钻孔钻进施工工艺。针对2130煤矿25222运输巷,在下帮施工20个下向长钻孔并开展了下向长钻孔排采试验,在排采的60 d内,甲烷抽采纯流量前10 d由0.10 m³/min快速降低至0.04 m³/min、之后30 d由0.04 m³/min缓慢降低至0.02 m³/min、最后20 d由0.02 m³/min缓慢增加至0.04 m³/min,达到了排采试验目标。试验结果表明, 采用三棱螺旋钻杆+中风压排渣钻孔工艺能够有效解决常规回转钻进成孔率低、孔深浅、工期长的问题,利用下向长钻孔解决工作面条带瓦斯抽采在新疆艾维尔沟矿区的推广应用奠定了基础。

     

煤矿瓦斯抽采钻孔修护技术研究进展

瓦斯抽采钻孔易失稳堵塞,造成钻孔有效抽采时间缩短、抽采效果断崖式衰减,已成为制约加快推进煤矿区煤层气开发规模提升的瓶颈之一。在分析瓦斯抽采钻孔失稳机理的基础上,从钻孔护孔和堵塞疏通两方面,系统评述了“注浆加固技术”“筛管护孔技术”“机械式疏通技术”和“水射流疏通技术”这4种煤矿井下常用的抽采钻孔修护技术,分析了各自的适用条件与优缺点。对瓦斯抽采钻孔修护技术的发展方向进行了探讨,认为钻孔修护评价体系、随钻护孔及堵塞钻孔疏通—护孔一体化技术装备是钻孔修护技术的未来发展趋势。