我国煤矿钻机设备现状及发展趋势

在我国煤炭事故中,煤与瓦斯突出事故所占比例大,瓦斯抽采是目前较为有效地治理手段,现以煤矿井下瓦斯钻机设备为分析研究对象,分析钻机设备使用,研发中存在的问题,根据现阶段存在的问题,提出钻机设备的发展趋势。     

瓦斯抽采多通连接器的研究与应用

<正>随着矿井开采深度的增加，瓦斯涌出量也不断增加，煤与瓦斯突出动力现象开始显现，防突矿井瓦斯治理对瓦斯抽采技术要求不断提高，最大限度地抽出瓦斯，提高抽放浓度，达到抽放效果，按照标准化管理，需要从多个环节采取可靠的措施。为解决这一难题，越来越多的矿井采用瓦斯抽采技术，以便提高回采及掘进过程中的安全性和效率。结合自身实际，在瓦斯抽采封孔、连接的安装过程中，一些难题也逐渐暴露，封孔难度大、效果差、费用高、封孔及连接材料多等。在开采大煤煤层时，采取了底抽巷预抽煤层瓦斯、顶板高位钻孔瓦斯抽放等措施治理，由于封孔、连接技术的不成熟，经常发生钻孔封孔、     

欧洲主要产煤国煤矿瓦斯利用技术及展望

瓦斯排放不仅会影响煤矿开采的安全性,也会影响开采效率,并且CH4温室效应较强。通过煤矿瓦斯抽采既可以保证安全,又可以实现煤炭的清洁利用。首先介绍了欧洲主要产煤国的煤矿开采和煤矿瓦斯排放现状,重点综述了欧洲主要产煤国煤矿瓦斯抽采和利用技术研究现状。最后对利用技术前景进行展望,为我国实现煤矿瓦斯零排放提供技术支撑。     

大直径抽采钻孔在采面瓦斯综合治理中的应用

在煤层赋存变异系数大的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井,高位抽放巷和底板抽放巷等高投入瓦斯治理工程和手段不仅增加了治理的成本,还由于煤层赋存不稳定降低了工程的利用率.通过引入大功率钻机大直径钻孔,利用卸压带抽放和顶板裂隙带抽放等形式,阐述了一种全新高效、低成本的瓦斯治理方式,具有较好的应用效果和推广应用价值.     

煤与瓦斯突出煤层群安全高效开采技术体系与展望

为了解决淮南矿区煤与瓦斯突出煤层群条件下复杂煤层赋存、多源瓦斯涌出、重复开采扰动、多头面生产准备等制约安全高效开采难题,通过分析煤与瓦斯共采技术原理,结合不同的煤与瓦斯赋存特点,对常规的开采上、下保护层瓦斯治理模式进行优化,提出重复开采下保护层远程泄压、开采近距离上保护层抽采瓦斯和顺序向上(下)开采依次保护3种煤与瓦斯共采改进模式,形成"采前、采中、采后"、"本煤层、邻近层、采空区"、"井下、井上"立体抽采瓦斯技术,以及无煤柱开采、突出危险保护层消突、岩巷快速施工、钻孔防喷及增透抽采、地面钻井施工、薄煤层开采装备等配套关键技术。统筹掘进、打钻、抽采、开采等安全生产工作,总结出准备区、治理区、开采区"三区"生产组织方式,从时间、空间上部署多煤层多头面多工序合理有序施工。应用结果表明:突出煤层群可以在低瓦斯状态下安全高效开采,能够建成特大型煤与瓦斯突出井工矿井。最后,针对深部开采面临的灾害治理工程量大、周期长、用工多、成本高等问题,给出了地面钻井治理瓦斯与水害技术思路、高瓦斯自燃煤层无煤柱无巷采煤攻关方向和智能矿山建设设想,并指出探索地面钻井治理灾害新技术、推广无煤柱无巷采煤新工法、研发智能化无人开采新装备是未来的创新方向。     

我国煤矿地下瓦斯抽放方法

瓦斯治理在煤矿尤其是高瓦斯矿井的安全生产中占据着重要的地位,如何高效开采和利用井下瓦斯是煤与瓦斯共采工作中的研究重点。通过对相关学者研究的整理,以文献综述的形式,从开采方式、开采参数、开采效果和开采影响等角度对煤矿井下瓦斯抽放方法的发展进行了总结,概述了顺层钻孔抽放、高位钻孔抽放、岩层水平长钻孔抽放、高抽巷抽放及埋管抽放在我国的研究历程与现阶段成果,对各抽放方法自身存在的问题进行了评述,重点对布孔布巷方式及其参数进行研究,并对各学者研究过程与研究结果进行讨论与完善,分析了现阶段各抽放方法研究中存在的遗漏,对各方法现阶段及未来的研究与发展方向提出展望和设想。     

突出煤层群开采层序论证及三区联动瓦斯抽采技术

针对福泉煤矿山区低透气性突出煤层群开采瓦斯治理难度大,通过煤与瓦斯赋存情况、保护层保护范围及保护层开采技术条件综合论证煤层群开采层序,基于开采保护层为出发点,研究了"开拓区、准备区、回采区"三区联动瓦斯抽采技术体系:底抽巷超前抽采和保护层开采卸压联动瓦斯抽采、本煤层和邻近层卸压联动定向长距离钻孔抽采、一巷三用三维立体瓦斯抽采等技术,实现矿区瓦斯三区联动抽采,促进矿井年抽采量逐年提升,从时间和空间上提前解决了福泉煤矿突出防治及瓦斯涌出治理问题,促成了该矿抽、掘、采合理部署的良性循环。     

高瓦斯低透气性单一厚煤层瓦斯治理技术研究

针对蒋家河煤矿高瓦斯低透气性单一厚煤层综放工作面瓦斯预抽难度大,综掘机截煤瓦斯涌出强度大,放顶煤落煤瓦斯涌出不均衡,上隅角瓦斯积聚严重的问题。通过分析煤层瓦斯涌出特点,针对各瓦斯来源,采取采前半扇形钻孔预抽本煤层瓦斯、回采时顺层平孔抽采卸压区内瓦斯、大断面低位煤层"类钻孔"抽采顶煤及采空区瓦斯以及上隅角骨架风筒辅助抽采采空区瓦斯。这4种抽采方法在时间及空间上对ZF202工作面进行立体交叉抽采,初步形成针对高瓦斯低透气性单一厚煤层在综放开采工艺条件下的"四位一体"瓦斯治理技术,取得了很好的瓦斯治理效果。     

中国煤矿区域性瓦斯治理技术的发展

随着中国煤矿开采深度的增加,煤与瓦斯突出矿井和突出煤层的数量不断增加,以保护层开采及卸压瓦斯抽采技术和强化预抽煤层瓦斯技术为代表的区域性瓦斯治理技术,得到了长足发展.通过中国煤矿煤与瓦斯突出灾害严重性分析,阐述了煤与瓦斯突出灾害区域性治理的必要性,在此基础上分析了中国区域性瓦斯治理技术的发展过程、保护层开采及卸压瓦斯抽采技术和强化预抽煤层瓦斯技术的发展现状,还总结了淮南、淮北、阳泉和沈阳4个矿区区域性瓦斯治理技术的应用实例,最后对中国区域性瓦斯治理技术的应用前景进行了展望.     

基于井上下联合抽采的三区联动瓦斯综合治理模式

为解决近距离突出煤层群开采过程中瓦斯超限及煤与瓦斯突出隐患,通过建立瓦斯治理的时空坐标系,系统分析井上、井下抽采技术的时空分布特征及其约束条件,进而揭示煤炭开采三区的井上下联合抽采的时空转换机制;基于沙曲矿近距离煤层群开采特点,在规划区大范围采用三类地面井,实现煤层气的规模化预抽,在开拓区和生产区首次实施了多分支水平井与千米钻孔定向对接高效抽采、大孔径定向长钻孔立体式抽采等关键技术,通过井上、下抽采方法优选集成,结合煤层气综合利用,形成了沙曲瓦斯综合治理模式与配套技术体系。经过实践验证,推行"沙曲模式"可实现采掘工作面瓦斯零超限,基本消除各煤层突出危险性,保证矿井安全高效生产,结合瓦斯综合利用可产生显著经济和社会效益。     

近距离突出煤层群首采面瓦斯综合治理技术应用

针对依兰三矿极复杂地质条件下近距离突出煤层群开采时面临的瓦斯突出和回采工作面瓦斯超限、自然发火等问题,从保护层开采影响范围、开采后的残余瓦斯压力、回采面瓦斯涌出量、煤层自然发火角度分析了各煤层开采顺序,确定了首采面布置在上1煤层,从上至下依次开采较为合理。回采前确定采用千米定向钻机预抽中煤层巷道区域瓦斯+中煤层穿层钻孔预抽上1煤层条带瓦斯的区域消突方法;回采期间工作面采用高位钻孔+顺层钻孔的瓦斯治理方法,从而实现卸压抽采、条带消突预抽、实施防灭火工程等。采用以上瓦斯治理方法能够有效解决工作面瓦斯超限,达到了区域消突的目的,千米钻机长钻孔钻孔抽放浓度维持在80%以上,回风流瓦斯体积分数基本稳定在0.4%以下。     

新元煤矿水力冲孔增透技术试验研究

松软低透高瓦斯突出煤层瓦斯含量高、透气性差、突出危险性大、瓦斯抽采效率低、治理难度大,严重制约着安全生产。研究结果表明:采用高效钻冲一体化设备进行水力冲孔造穴可有效解决松软低透高瓦斯突出煤层抽采效率低等问题;气相压裂、水力冲孔造穴联合方案抽采效果较差,现场不宜划分高瓦斯区域和瓦斯异常区域,统一按高瓦斯治理方案执行;确定出煤率为新元煤矿水力冲孔造穴实施效果的考察指标,残余瓦斯含量与出煤率呈负相关,3煤的出煤率不应小于2. 15‰。     

中国煤矿区域性瓦斯治理技术的发展

随着中国煤矿开采深度的增加，煤与瓦斯突出矿井和突出煤层的数量不断增加，以保护层开采及卸压瓦斯抽采技术和强化预抽煤层瓦斯技术为代表的区域性瓦斯治理技术，得到了长足发展．通过中国煤矿煤与瓦斯突出灾害严重性分析，阐述了煤与瓦斯突出灾害区域性治理的必要性，在此基础上分析了中国区域性瓦斯治理技术的发展过程、保护层开采及卸压瓦斯抽采技术和强化预抽煤层瓦斯技术的发展现状，还总结了淮南、淮北、阳泉和沈阳4个矿区区域性瓦斯治理技术的应用实例，最后对中国区域性瓦斯治理技术的应用前景进行了展望．     

瓦斯抽采达标煤量的提出及其与矿井原“三量”的关系

为了全面分析多种因素影响下矿井开采接续的需求,改善采掘接替紧张及“三量”过剩造成的资源浪费,分析了瓦斯治理对煤炭开采过程的影响,提出了“瓦斯抽采达标煤量”以及“瓦斯抽采达标煤量合理可采期”的概念,建立了瓦斯抽采达标的计算公式,同时分析了矿井瓦斯抽采达标煤量与原“三量”的关系,对解决煤矿采掘接续紧张问题具有一定的指导意义。     

高突矿井抽放治理瓦斯实践

鹤煤公司六矿为单一煤层开采的高瓦斯突出矿井,随着矿井开采深度的增加,瓦斯涌出量越来越大,为有效防止突出,从源头上治理瓦斯,六矿进行了高突矿井抽放治理瓦斯研究,优化了抽放系统,建立健全了瓦斯抽放管理体系,改进了突出软煤层深孔打钻工艺,形成了以用促抽的瓦斯治理新局面.     

淮北煤田区域性防治煤与瓦斯突出对策

随着矿区开采深度的增加,煤与瓦斯突出的威胁越来越大,为了实现淮北矿区防突工作由"四位一体"的局部防突治理向以解放层开采和强化煤层瓦斯预抽的区域性治理转变,淮北矿区近年来开展了以上(下)保护层开采、顶(底)板穿层预抽、煤层长钻孔预抽、煤层压裂预抽等为代表的区域性防治煤与瓦斯突出的工程实践,实践证明区域性瓦斯治理是防治煤与瓦斯突出的根本措施,是突出矿井实行安全高效开采的根本保证.淮北矿区区域性防突的应用实例,对相似煤矿的防治煤与瓦斯突出工作有借鉴意义.     

织金县煤矿隐蔽致灾因素研究与防控实践

分析了贵州省毕节市织金县40对生产建设矿井区域地质构造特征,总结分析了近5年织金县煤矿安全生产状况及瓦斯治理、防治水、机电运输等存在的问题;深入研究了井田范围、生产建设规模、煤与瓦斯突出、水文地质及设备运行环境中隐蔽致灾因素,介绍了所采取的事故风险防控措施。为彻底治理水、瓦斯等生产灾害,采取了无煤柱联合开采布置及瓦斯水害和机运综合治理,在治理安全生产隐患的同时,还提高了煤炭采出率。     

乌达矿区千米定向钻孔瓦斯抽采技术研究

为了解决乌达矿区高瓦斯矿井工作面开采瓦斯浓度超标问题,在五虎山和黄白茨煤矿采用VLD-1000型长距离定向钻机对开采煤层进行瓦斯抽采,通过合理的钻孔布置设计和现场实践,瓦斯抽采率超过30%,钻孔钻进量共为131 515 m,共抽采瓦斯3.152×107m3,抽采煤炭14.44 Mt,平均抽采气体浓度达61%,最高达90.1%。施工钻孔抽采效果良好,为神华乌海能源公司的瓦斯治理起到了积极的作用。     

云盖山煤矿瓦斯抽采效果考察

随着矿井开采深度的增加和开采强度的增大,煤与瓦斯突出问题越来越严重,煤层瓦斯压力、瓦斯含量、地应力加大致使突出矿井的突出危险性越来越严重,突出频率增加,突出强度增大,大型、特大型突出所占比例越来越大,煤与瓦斯突出已成为严重威胁矿井安全生产的主要问题之一。目前不具备保护层开采条件的煤层,井下钻孔预抽瓦斯是防治煤与瓦斯突出的主要手段之一,钻孔瓦斯抽采效果与煤层瓦斯含量、透气性系数、抽采钻孔直径及负压、抽采目的和时间等因素有关。针对云盖山煤矿在瓦斯治理中采用的不同瓦斯治理钻孔,结合矿井实际生产条件和不同瓦斯治理钻孔的有效抽放半径的现场测试结果,对不同瓦斯治理钻孔的瓦斯抽采效果进行考察,验证了不同瓦斯治理钻孔的有效抽放半径等技术参数。     

煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采技术的研究与应用

放顶煤开采期间,上覆岩层受到矿压的影响,形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带,工作面采空区遗煤和围岩涌出的大量瓦斯飘浮在上方裂隙带区域,造成瓦斯聚集并向外涌出,形成了安全隐患,因此必须将该区域瓦斯抽出来;以往治理采空区瓦斯主要采用顶板裂隙高位钻场、顶板高抽巷等措施,但是这2种方法施工成本较高,且施工周期长,对生产接替影响较大。煤层顶板裂隙高位定向长钻孔安全高效抽采采用大功率钻机+定向钻进技术,在裂隙带施工控制整个回采范围的长钻孔,减少采空区和邻近层瓦斯向工作面空间的流动,真正实现了“以孔代巷”,既节省了成本,又缩短了工期,还提高了采空区瓦斯抽采的连续性、稳定性,减少了采空区瓦斯向外涌出,提升了瓦斯抽采效果,促进了煤矿安全高效发展。