浅谈煤矿井下抽采打钻全过程瓦斯防喷管理

抽采打钻过程中,瓦斯防喷管理工作执行不到位,极易引发瓦斯喷孔超限事故发生,甚至伴生瓦斯喷出动力灾害危险。本文分别从封孔、固管、连孔、护孔、收集及被动防护等多方面对施钻全过程防喷提出解决方案,且经实践可靠性非常突出。     

千米钻机在煤矿瓦斯抽采中的应用分析

针对矿用常规钻机钻进能力偏弱,瓦斯的预抽期相对较短,矿井掘抽采比例易出现严重失调的问题,对此,以晋能控股煤集团某矿瓦斯抽采工程概况为例,对千米级定向钻机用于矿井瓦斯抽放进行了研究,并对千米定向钻井施工中出现的问题进行了分析,并提出了优化改进措施,经实际应用发现,经改进优化后单台钻机月度进尺由原来的1326m提升为2261m,钻机效率提高了70%;最大主孔深度由原来的309m提升为456m,钻机深度提高了47%;定向钻场抽采纯量由原来的5.43m³/min提升为12.65m³/min,提高了130%,取得了较好的应用效果,更好地保障了矿井的安全稳定生产。     

瓦斯抽采钻孔施工防喷用孔口装置

突出煤层瓦斯抽钻孔施工过程中易发生喷孔现象,一旦喷孔,常常造成打钻巷道风流瓦斯浓度超限,甚至出现喷出煤粉伤人事件。防喷装置是现场防治喷孔事故的主要装备,其中孔口装置是实现防喷的关键部件;提出一种2道毛刷结构的孔口多通防喷装置,通过对喷孔发生时其内部压力场、粉尘运移特性和瓦斯浓度场的分析,结合装置各出口的气体流量特征,探讨了装置的应用效果。结果表明,对于瓦斯压力小于2 MPa的煤层,该装置具有较好的防喷效果。     

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。     

顶板千米定向钻孔在矿井瓦斯抽采中的应用

为解决某矿上覆3#煤层采空区瓦斯超限问题,运用RFPA模拟"三带"分布规律,确定裂隙带的高度,并根据94306综采工作面的实际条件,确立了普通高位钻孔的抽采参数,结合ZDY6000LD型井下千米定向钻机的特性,提出使用定向顶板高位钻孔替代普通顶板高位钻孔,并进行了试验。结果表明,定向顶板高位钻孔与普通顶板高位钻孔具有相同的抽采效果,但定向顶板高位钻孔具有施工钻场数量少、钻机移动次数少、钻孔工程量少的优点。     

井下瓦斯抽采钻孔新型防斜装置研制与应用

针对煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工中防斜装置安装拆卸困难、作业危险性高、损耗成本高等问题,分析了现有钻孔防斜装置的缺点。基于瓦斯抽采钻孔施工防斜原理,研制了一种护板可拆卸式新型钻孔防斜装置,并将该装置应用于平煤八矿。结果表明:新型防斜装置终孔上下平均偏差量控制在1.69 m,左右平均偏差量控制在2.41 m,安装、拆卸总时长比传统防斜装置减少50%。该装置在钻孔施工过程中防斜效果良好,且安装拆卸简单、安全、高效,能够缩短施工周期,减少损耗成本。     

穿层钻孔瓦斯防喷孔装置优化设计及应用

因受瓦斯压力、煤厚变化和地质构造等因素影响,在底抽巷施工穿层钻孔时常出现瓦斯喷孔现象,易引发瓦斯探头报警和断电等事故,存在较大安全隐患。通过对瓦斯喷孔原理和防喷技术分析,对原装置进行优化改进,实现打钻过程中的气-水-渣有效分离,采用封闭套筒送风装置,降低巷道回风流瓦斯逸散浓度,在密闭操作空间内,打钻全程依靠抽采管路负压和供风压力抑制瓦斯向巷道喷出,钻机台效提升至每月2 100 m,抽采管路瓦斯流量和浓度得到大幅提升,作业时巷道回风流瓦斯浓度降至0.34%～0.37%,减少因瓦斯断电造成的施钻时间影响。     

千米定向钻机在余吾煤业瓦斯抽采中的应用

通过引进澳大利亚生产的VLD-1000型千米定向钻机,分析余吾煤业煤层的地质条件与瓦斯分布,结合多年的钻孔施工经验,提出了高位裂隙钻孔对高瓦斯矿井进行"采空区抽采"技术,实践证明,该技术不仅能有效解决瓦斯涌出量大及抽采难度高等问题,还能为今后高瓦斯煤层的瓦斯治理提供技术借鉴。     

煤矿井下顺煤层千米枝状长钻孔抽采瓦斯技术

介绍了使用引进千米钻机在大宁煤矿井下实现沿煤层千米枝状长钻孔的成孔试验,最长的VLD定向钻孔达到了1005m(深度)。进行了千米枝状长钻孔抽采瓦斯的工艺技术研究及相应的抽采效果考察,并取得了良好的效果。大宁矿首采面经过近2a的预抽,预抽率达到49%,矿井的瓦斯抽采率达到70.35%。     

采动条件下瓦斯抽采钻孔有效范围及瓦斯运移规律

为了确保矿井的安全抽采,分析了采动条件下瓦斯抽采钻孔有效范围及瓦斯运移规律,理论研究了含瓦斯煤体的有效应力控制方程及煤层瓦斯扩散控制方程,基于此,建立了COMSOL Multiphysics数值模型,分析了距离钻孔不同位置处煤层瓦斯压力分布、不同开采条件下单孔瓦斯抽采瓦斯压力分布以及不同钻孔布置瓦斯压力分布。研究为矿井抽采钻孔参数设计提供了借鉴。     

水平井在保德煤矿瓦斯抽采中的应用研究

在保德煤矿首次实施双U型井用于治理煤矿瓦斯,根据煤矿的瓦斯抽采需要,在实现矿区瓦斯地质研究的同时,开展了U型井布井研究、U型井工程方案优化、大井斜煤层段的造斜段下入玻璃钢套管、U型井水平段玻璃钢筛管完井、U型井适应性评价及双煤合采排采制度的优化等,采用Excel实现了随钻地层信息与随钻定向预测相结合的随钻定向监控方法。通过实践,验证了随钻预测及随钻定向监控的技术思路和工程措施,取得了良好的技术效果。同时,根据研究成果,提出了逆地层倾向的多分支井及井上下联合施工、井下排采的切实可行的后续工作方案。     

不同钻孔漏气影响因素条件下瓦斯抽采效果研究

针对煤矿瓦斯抽采钻孔漏气致使瓦斯抽采不佳等问题,研究了不同钻孔漏气影响因素条件下瓦斯抽采效果,理论计算了钻孔周边裂隙漏气圈漏风范围和巷道裂隙区漏风范围;采用COMSOL数值模拟软件,分析了不同抽采时间下钻孔漏气压力分布、不同钻孔漏气影响因素下钻孔漏气流线及对瓦斯抽采的影响.研究结果为提高瓦斯抽采效率、降低钻孔漏气提供了...     

梳状长钻孔预抽煤层瓦斯技术在青龙煤矿的应用研究

针对贵州毕节地区近距离煤层群开采定向钻孔瓦斯灾害综合治理体系的建设,特在贵州青龙煤矿16号煤层二采区一块段开展定向长钻孔预抽煤层瓦斯试验研究,分析定向长钻孔分支孔开孔数目、分支孔见煤段进尺对定向长钻孔瓦斯抽采效果的影响。试验结果表明:底板梳状定向长钻孔预抽煤层瓦斯效果显著,累计抽采385 d,共抽采瓦斯纯量3 006 163 m³,抽采浓度为60%～90%。同时,抽采效果受分支孔开孔数目及单个分支孔见煤段进尺共同影响,定向长钻孔单个分支孔见煤段进尺控制在60～80 m,抽采效果最佳,在此基础上,分支孔开孔数目越多越好。     

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。     

煤矿智能打钻造穴一体化技术应用

为了进一步提高煤矿安全生产效率,改进防突治理工艺,保障作业人员的身体健康,释放人力资源,研究了煤矿智能打钻造穴一体化技术。以某煤矿具体巷道为例,分析了智能钻冲一体化成套装备,主要为自动化控制打钻车和自动化控制钻杆车,并对比分析了智能打钻造穴一体化装备与普通打钻造穴设备的平均钻进速度、平均扩充速度等指标。研究表明,引入自动化施工设备来代替原始设备,配套使用智能水力冲孔造穴来提高防突治理效率,保障煤矿安全生产,降低人力资源输出和工人的劳动强度,保障工人作业安全。     

大直径钻孔在瓦斯抽采中的应用

杉木树矿为煤与瓦斯突出矿井,瓦斯灾害严重,瓦斯抽采对矿井安全生产具有重大意义,而瓦斯抽采的关键影响因素在于煤层的透气性和抽采钻孔。由于以前施工的钻孔终孔孔径小（<75 mm）,有效抽采段长度短,抽采效果差,不利于瓦斯的抽采;采用直径大于120 mm的钻孔后,钻孔孔径增大,钻孔更深,有效抽采长度更长,孔内暴露面积更大,孔内裂隙较φ75 mm钻孔更发育,提高了煤层的透气性,抽采效果好。大直径钻孔在杉木树矿的成功应用,提高了抽采率,为杉木树矿创造了安全生产的条件。     

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。     

云盖山煤矿瓦斯治理钻孔有效抽放半径研究

针对不具备保护层开采条件的煤层,钻孔预抽煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一。钻孔有效影响半径是进行抽采方法选择、确定钻孔布置参数以及评价抽采效果的重要依据,钻孔间距过大,抽采范围内容易形成抽采盲区,达不到消突的目的;钻孔间距过小,虽然一定程度上提高抽采率、增大抽采量,但增加了不必要的钻孔布置工程量,容易造成人力和物力的浪费。因此合理有效地施工抽采钻孔对突出煤层进行消突,已成为保安全、促生产过程中不可缺少的重要环节。为避免钻孔设计及施工的盲目性,提高抽采钻孔的利用率及施工速度,对抽采有效影响半径的测试和确定已成为当前的首要工作。     

顺层钻孔抽采影响范围叠加效果模拟研究

为了更加合理地对瓦斯抽采系统进行布置,对煤层瓦斯抽采过程中有效抽采半径、瓦斯运移规律以及钻孔之间的相互影响进行研究,采用COMSOL数值模拟软件,对单钻孔与双钻孔的钻孔瓦斯抽采情况进行对比,从煤层瓦斯压力的分布、抽采达标时间与钻孔瓦斯流量等方面进行对比分析。研究得出:随着抽采钻孔间距的减小,在同样的抽采时间内,钻孔周围瓦斯压力也逐渐降低;当钻孔的间距变小时,钻孔瓦斯抽采达标的时间也就越短,而且瓦斯减小的幅度也越大;在刚开始进行瓦斯抽采时,瓦斯流量下降率较大,但是随着抽采时间的增加,慢慢趋于稳定。