高地应力突出煤层定向卸压增透集成技术

对以高应力突出煤层快速石门揭煤技术、高低位巷穿层钻孔预抽煤巷条带技术、煤巷掘进钻割一体化技术为主的定向卸压增透集成技术进行了总结。该技术可提高煤层透气性,扩大瓦斯抽采半径,提高瓦斯抽采率,缩短抽采达标时间,对防止瓦斯灾害具有较强的实用价值。     

钻扩一体化技术在石门揭煤工作中的应用

突出矿井石门揭煤过程中最易引发煤与瓦斯突出事故,而目前石门揭煤工作中防治煤与瓦斯突出的主要措施是穿层钻孔预抽煤层瓦斯,但低透气性煤层中单一采取这一措施难以达到理想的消突效果。钻扩一体化水力扩孔技术,能有效增加煤层透气性和抽采钻孔有效影响半径,辅以严封孔、高负压抽采措施,快速实现抽采达标,保证揭煤安全。     

土城矿石门揭煤跨区段精准消突技术研究及应用

为解决近距离煤层群石门频繁揭煤的问题,提出跨区段施工穿层长钻孔预抽石门揭煤区域瓦斯,大大缩短瓦斯治理时间,减少抽采巷工程量。采用COMSOL多场耦合模拟软件建立了瓦斯抽采流固耦合模型,探讨了有效抽采半径与预抽时间的关系,结果表明:瓦斯抽采模拟结果表明钻孔的有效影响半径随着预抽时间的延长而逐渐增大,但当超过阈值后,继续延长抽采时间对于提升瓦斯抽采效果并不明显。因此合理的预抽周期为3个月,此时的有效抽采半径达到2.06 m。石门揭煤跨区段消突效果检验煤层最大残余瓦斯含量4.5 m~3/t,瓦斯压力0.32 MPa;钻屑瓦斯解吸指标K_1最大值为0.32 mL/(g·min~(1/2)),达到了精准消突的目的。     

定向千米钻机在近水平煤层石门揭煤中的应用与探索

针对作为瓦斯突出矿井的大宁煤矿近水平煤层石门揭煤措施控制区域大、预抽钻孔施工质量要求高等问题,结合定向千米钻机轨迹可控、过程可溯的特点,提出采用千米钻机反向穿层钻孔预抽揭煤区域煤层瓦斯的技术方案。该方案实现了煤层产状的精准探测和钻孔质量的全过程管理,突破了传统揭煤措施在时间及空间上的限制,实现了区域煤层超前抽采,煤层瓦斯含量由10.25 m³/t降低至5.84 m³/t,既保证了抽采效果,又有效控制了揭煤作业时的瓦斯突出风险。     

水力压裂增透技术在石门揭煤预抽中的应用

为提高松软突出煤层瓦斯抽采效果,通过分析水力压裂煤体致裂增透消突机理,在逢春煤矿石门揭煤工作面,采用高压水力压裂增透技术,进行水力压裂增透,并预抽煤层瓦斯,然后揭煤。水力压裂增透后,瓦斯抽采效果得到大幅提高,预抽达标时间缩短了220d。揭煤过程中,突出预测指标明显降低,未出现预测超标现象;并且揭煤工期缩短了40%,提高了石门揭煤施工效率。     

穿层钻孔综合预抽石门揭煤技术

为了解决基建矿井下山石门揭煤过程中瓦斯大、煤与瓦斯突出严重、工期长、采用一般抽放钻孔工艺达到《防治煤与瓦斯突出规定》消突要求难度大的问题,对新田煤矿穿层钻孔预抽区域瓦斯揭煤技术进行了研究,采用穿层钻孔集中预抽瓦斯加两帮钻墙掩护,配合短导硐综合技术的揭煤方法,成功实现了该矿3条下山井筒初次无瓦斯超限、无伤亡事故安全揭开4号原始煤层。     

水力切割技术在大采深石门揭煤中的应用

石门揭露透气低的突出煤层煤时通常需要施工大量的穿层钻孔预抽揭煤区域瓦斯,而且瓦斯预抽时间长.通过在徐州矿务集团张集煤矿-1 250 m轨道大巷石门揭煤采取水力切割技术,减少了揭煤钻孔工程量,缩短了揭煤时间,实现了快速安全揭煤.     

地质构造带石门揭煤防突技术

地质构造带石门揭煤工程突出危险性大、防突技术难度大,根据矿井实际瓦斯地质条件和相关规定、要求,提前采取辅以水力割缝技术的"专用巷道穿层钻孔预抽+工作面穿层钻孔预抽"综合预抽煤层瓦斯技术措施,大大降低了揭煤的突出危险性。然后根据渐近式石门揭煤技术措施、"边探边掘、浅掘浅进"技术要求、严格规范的保障及管理措施,实现了地质构造带巷道的安全顺利揭煤,大大缩短了揭煤时间。     

超高压水力割缝在坚硬突出煤层石门揭煤预抽瓦斯防突措施中的应用

白皎煤矿开采低透气性坚硬突出煤层,石门揭煤预抽瓦斯时间一般为4~5 a,为了缩短石门揭煤时间,研发了超高压水力割缝成套设备及施工工艺,并在+300 m四号石门揭煤掘进工作面进行了工业性试验。实践表明,超高压水力割缝增透措施增加了煤层的透气性,提高了瓦斯抽采效果,使整体揭煤时间缩短近4 a,极大提高了石门揭煤速度,同时揭煤瓦斯浓度不超限,实现了安全、快速揭煤。     

突出矿井复杂地质条件煤层群揭煤实践

为了安全揭穿复杂地质条件煤层群,先后尝试了迎头长距离钻孔预抽、顶板瓦斯治理巷下向穿层钻孔预抽以及水力扩孔增透、机械造穴增透等措施。实践表明,在揭煤区域顶板瓦斯治理巷施工下向穿层钻孔结合水力扩孔、机械造穴增透措施预抽,效果显著;抽采达标后最大残余瓦斯含量为4.50 m³/t,钻屑瓦斯解吸指标Δh_2max为100 Pa,成功揭穿3层煤层。     

煤层群联合压裂增透石门快速揭煤技术研究与应用

为了解决低渗透率煤层石门揭煤抽采钻孔工程量大、抽采时间长的问题,将联合压裂增透技术应用于石门揭煤。在新疆2130煤矿+1 830 m水平回风石门揭5、6号煤层时,仅施工1个压裂钻孔,用3个胶囊封孔器精确确定封孔位置,使压裂点避开岩孔段和煤岩交界面,两煤层同时联合压裂。研究表明:联合压裂增透技术能够实现2个煤层的联合压裂,压裂后煤层水分明显增加,压裂影响半径在14 m以上。压裂后煤层透气性明显改善,抽采3个月未见明显衰减现象;联合压裂增透技术与传统穿层单一煤层预抽方式相比,日均抽采瓦斯体积分数和瓦斯纯量约提高2.3倍和3.8倍,钻孔工程量大约减少75%,抽采时间缩短约60%,整个工期缩短约70%。     

以寺河煤矿为例探讨揭煤施工技术

揭煤一直是煤矿施工中的一项高风险工作。揭露煤层区域及相邻区域瓦斯含量检测达标,是揭煤成功的先决条件和重要保证。山西省晋煤集团寺河矿为解决揭煤过程中瓦斯浓度大、煤与瓦斯突出严重的问题,有针对性地施工各种钻孔并进行瓦斯预抽(排),有效抽采揭煤区域瓦斯。在各项抽放指标合格后,采用远距离放炮实现石门安全掘进,顺利通过煤层。     

特厚松软煤层石门快速揭煤研究

分析得出特厚松软煤层普通钻孔预抽瓦斯失效的主要原因是钻孔塌孔,阐述了塌孔对瓦斯抽采流动的影响,对特厚松软煤层有针对性采用高压水射流卸压增透措施进行石门快速揭煤试验。提出了松软煤层高压水射流"掏空开采式"作用机理,提出了连续和间隔高压水射流2种模式下的水射流钻孔"卸压三带":冒落变形带、裂隙带和原始煤层带。在现场对穿煤长度58 m的特厚松软石门进行高压水射流快速揭煤试验,该措施能使钻孔周围尤其是钻孔深部煤体有效卸压,透气性增强,抽采达标时间大大缩短。从而解决了普通钻孔预抽失效的问题,实现了松软厚煤层石门快速揭煤。     

石门揭煤工作面水力压裂瓦斯增透抽放工艺

长平煤业芦家峪风井总进风石门施工中,需从底板揭露3号煤层,该煤层为高瓦斯低透性煤层。为提高瓦斯抽放效率,采用工作面高压水力压裂技术,对石门揭煤进行卸压增透,使该煤层提前达到揭煤条件,缩短抽放周期约54%。与传统瓦斯抽放相比,该项技术解决了施工预抽钻孔多、抽采半径小、抽采时间长等问题,效果明显。     

水力压裂冲孔在松软低透气性高瓦斯煤层抽采中的应用

为解决三汇三矿松软低透气性高瓦斯煤层(K_1)抽采钻孔垮孔严重,瓦斯预抽困难,抽采达标时间长的问题,采取水力压裂冲孔技术对该矿-60m N_4石门揭穿K_1煤层时进行了处理,结果表明:在相同的地质条件下,和未采取措施的-60m N_6石门揭穿K_1煤层相比,减少石门揭煤抽采钻孔79个,抽采达标时间减少105天。     

高瓦斯煤层底抽+冲孔协同石门揭煤技术

针对贵州矿区新田煤矿瓦斯治理存在的一些问题,如抽采钻孔浓度低、流量衰减快,抽采达标时间长,不能有效解决高效抽采瓦斯,直接造成矿井瓦斯抽采率低下,"抽、采、掘"比例失衡,通过采用底抽+冲孔协同石门揭煤技术,增大了煤层渗透率,扩大了钻孔抽采有效影响范围,提高了煤层瓦斯抽采效率,缩短了石门揭煤时间,缓解了新田煤矿抽、采、掘接替紧张局面。     

水力割缝增透技术在石门揭煤中的应用

石门揭穿突出煤层具有突出强度大、密度大、对矿井安全生产造成严重威胁的特点,为保证安全高效地实现石门揭穿突出煤层,通过在白龙山煤矿一井一采区下部车场石门揭C7+8突出煤层施工瓦斯预抽钻孔期间,对部分钻孔采取水力割缝增透技术措施,大大提高煤层透气性,在提高抽采效果的同时降低煤层瓦斯压力和瓦斯含量、缩短石门揭煤工期,实现安全高效揭煤的目的。试验结果表明:采取水力割缝增透措施后,单孔平均抽采浓度24.7%,最高78.6%,较普通工艺钻孔提高8.2倍;日抽采瓦斯纯量最高1713.6m~3,较普通工艺钻孔提高6倍;采用水力割缝增透工艺的石门揭煤区域预抽时间提前60%。     

水力冲孔增透技术的研究与应用

为了降低矿井消突成本,提高瓦斯抽采钻孔效率,缩短瓦斯抽采时间,以大淑村矿172107底抽巷穿层预抽钻孔为研究背景,对高瓦斯、低透气性煤层采取水力冲孔增透技术进行了研究并展开了现场应用。应用结果表明,在三采区皮带下山石门揭煤工作面预抽煤层瓦斯钻孔采用水力冲孔增透技术后,在保证安全揭煤的前提下,加快了石门揭煤的速度,解决了工作面接替紧张的局面,保证了矿井的采掘平衡,缩短了瓦斯抽采时间。因此,该方法对煤层安全高效开采具有十分重要的意义。     

近距离多煤层石门快速揭煤技术试验研究

为了解决西南矿区特殊的复杂地质条件下煤层多、距离近,石门揭煤次数多、时间长的问题,提出了近距离多煤层石门快速揭煤技术:采用长钻孔预抽多煤层、短钻孔配合抽采单一煤层,实现超前加验证的方式联合抽采所揭煤层瓦斯,同时采用钻孔全程下套管"两堵一注"高水材料带压封孔及下向孔"压风吹水"技术,提高抽采效果,以便降低煤层的瓦斯含量及弹性势能。工程试验结果表明:通过此技术方法,长距离钻孔最长施工240 m,一般钻孔施工在200 m左右,有效控制前方多个煤层,所揭开的煤层最长用时26 d,较原始揭煤程序时间缩短了48%,有效实现了石门快速揭煤。     

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。