突出煤层穿层钻孔抽采瓦斯应用技术研究

针对煤层不具备开采保护层达到消突目的这一问题,胡底煤业有限公司采取穿层钻孔对煤层瓦斯进行抽放的办法消突,在确定抽采方案的基础上,选择合理的施工机具及"两堵一注"封孔工艺。结果显示,在三个月的抽放时间内,穿层钻孔共抽放瓦斯30.3×104m3,瓦斯抽放率为53%,达到了消突目的,保证了回风大巷的安全施工。同时,利用原有开拓岩石巷道做穿层钻孔对煤层瓦斯进行抽放,减少了矿井底板抽放巷工程量,有效的保证了煤巷的安全掘进。     

张集煤矿13-1煤层底板穿层钻孔优化布置的分析与研究

对于未受采动卸压消突的高突煤层,在不具备开采保护层条件时,煤层底板穿层钻孔预抽瓦斯成为了主要的区域性防突措施,通过分析穿层钻孔区域预抽瓦斯消突机理及影响因素,结合张集煤矿13-1煤层底板穿层钻孔预抽瓦斯消突的实践,测量钻孔抽采半径和排放半径,优化穿层钻孔设计参数,统计了煤层的瓦斯基础参数和突出指标,对预抽消突效果进行了评价,提出钻孔的优化布置方案。     

穿层钻孔煤层段变孔径掏穴卸压增透强化抽采瓦斯技术研究

 摘要：为提高预抽煤层瓦斯消突效果,本文提出了一种变孔径的钻孔卸压增透技术,并在下山揭煤钻孔中进行了试验研究。通过对已施工好的下向穿层钻孔实施陶穴扩孔后,实际钻进出煤量相应增加,钻孔的卸压影响范围增大,钻孔周围的煤体变形和透气性增大,抽采瓦斯效果显著提高。掏穴钻孔与考察钻孔抽采瓦斯情况相比,具有显示流量抽采时间长、抽采浓度高和抽采瓦斯量大的特点。穿层钻孔煤层段变孔径掏穴扩孔卸压增透强化抽采瓦斯技术具有易操作简单、成本低和提高抽采效果显著等优点,值得在低透气性高瓦斯突出煤层消突实践中推广应用,为高突煤层预抽消突提供了一种行之有效的方法。     

底板穿层钻孔预抽煤层瓦斯消突技术在张集矿的应用

针对张集矿8煤层瓦斯压力高、瓦斯涌出量大和煤层透气性系数低等特点,为掩护煤巷安全快速掘进,基于煤层瓦斯流动与赋存特性及预抽钻孔的优化布置,采用底板穿层钻孔预抽煤层瓦斯消突技术。现场研究表明:钻孔预抽40d后,煤层残余瓦斯压力为0.42MPa,残余瓦斯含量为2.80m3/t,分别下降了59.6%和38.2%;累计抽采瓦斯达6.4×104m3,抽采率达到38.22%,抽采纯量达1.74m3/min,穿层钻孔预抽煤层瓦斯取得较好效果,有效地消除了煤与瓦斯突出危险性,实现了快速消突的目的。     

穿层钻孔预抽瓦斯区域消突效果分析

本文针对单一低透气性突出煤层的突出危险性,基于穿层钻孔区域消突卸压增透机理,采用预测指标法测定煤层瓦斯抽采有效半径,依据测定结果设计穿层钻孔参数,利用岩石底板巷穿层钻孔对煤层卸压增透抽采瓦斯,某突出矿井应用结果表明:穿层钻孔预抽煤层瓦斯后021710掘进工作面煤层残余瓦斯含量与瓦斯压力,钻屑瓦斯解吸指标Δh2和钻屑量S指标均低于始突临界值,瓦斯抽采率达33%。提高了煤层透气性和瓦斯抽采率,保证煤巷安全快速掘进。     

低位钻场穿层预抽技术在突出厚煤层石门揭煤中的应用

为实现1390轨道石门17+18号煤层揭煤段瓦斯抽采达标和煤层消突,采用低位钻场穿层预抽技术,在低位钻场和石门工作面同步施工穿层钻孔预抽煤体瓦斯,提高施工效率和预抽效果,使17+18号煤层短期抽采达标,缩短了揭煤工期,实现了突出厚煤层的安全快速揭煤。     

导向槽定向水力压穿防突技术研究及应用

针对中兴煤业2号煤层瓦斯抽采及消突效果差等问题,基于水力割缝和水力压裂在煤层增透的良好效果,提出了通过射流深穿透射孔技术预设导向槽和布置控制钻孔实现定向水力压裂,并将压裂孔与控制孔之间压穿,优化了导向槽定向水力压穿防突技术工艺参数。通过现场试验表明,实施导向槽定向水力压穿作业的钻孔瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采流量均有大幅提高,验证了导向槽定向水力压穿防突技术可大幅增加煤层透气性,从而提高抽采效果,达到消突的目的。     

掏穴钻孔在煤层消突中的应用

为了解决穿层钻孔预抽煤层瓦斯时抽采浓度低、抽采效果差,造成煤层消突不彻底这一难题,在设计钻孔时在常规穿层钻孔预抽瓦斯技术的基础上采用掏穴扩孔工艺。通过对煤层段进行扩孔增加对周围煤体的扰动,增大钻孔周围煤体的膨胀变形程度,使得煤层卸压更加充分,煤层的透气性增强,钻孔预抽瓦斯的消突效果提高,煤与瓦斯突出的可能性降低。     

高突矿井底抽巷穿层钻孔抽采瓦斯试验研究

提高瓦斯抽采浓度是高突矿井安全生产的必要工作。新义矿采掘工作面主要采取底板巷穿层钻孔水力冲孔卸压增透技术进行消突和瓦斯抽采,钻孔穿透煤层进入煤层顶板0.5 m左右,瓦斯抽采效果不好,为解决这一问题,新义矿以11090轨道顺槽底板巷22、23号钻场为试验场,将底板巷穿层钻孔穿过煤层打到岩石段2 m以上,大角度钻孔穿过煤层3~5 m的位置,增加抽采气室空间,大幅度提高了瓦斯抽采效果,缩短了预抽期,从而为煤巷掘进预留更多时间,为实现矿井"抽、掘、采"平衡奠定了良好的基础。     

矿用挠性钻杆的应用与钻进工艺研究

针对采用常规钻探设备和钻进工艺,很难保证瓦斯抽采煤孔的有效抽采长度,实际钻孔轨迹与设计钻孔轨迹偏差较大,瓦斯抽放钻孔施工不到位的问题,结合工业性试验,利用现有旋转钻进设备配合强力造斜挠性组合钻具,依据挠性钻杆造斜钻进理论,研究挠性钻杆旋转钻进强力造斜钻进工艺。实践证明,这种工艺方法的应用,增加了顶底板穿层孔煤层段长度,提高了成孔率和瓦斯抽采率。     

顶板高位裂隙多层位全覆盖布孔在综采工作面的应用研究

鹤煤八矿3203综采工作面为突出煤层采煤工作面,在回采过程中采用顶板裂隙多层位全覆盖布孔抽采技术杜绝瓦斯超限问题。针对煤层大采高采煤的工作面,综合采用大直径顺层钻孔的瓦斯预抽消突、高位裂隙钻场采空区抽放瓦斯等技术方案,不仅实现了煤层工作面的迅速消突,而且还有效控制了工作面瓦斯涌出,控制了瓦斯超限及积聚,确保了综采面高效安全的生产。     

矿井随钻三维轨迹监测技术研究

煤矿井下钻孔施工中,在缺少控制钻孔轨迹偏移测量技术的情况下,施工钻孔轨迹与钻孔设计轨迹偏差较大,无法满足煤矿瓦斯抽采的设计需求。分析了随钻钻孔三维轨迹测量技术,通过对随钻三维轨迹测量技术的研究,精确控制瓦斯钻孔轨迹,解决瓦斯突出煤层快速掘进及安全高效回采问题。钻孔随钻三维轨迹测量技术是通过对钻机开孔角度的精确测量和对钻孔轨迹的精确测量,使用三维轨迹成图方法显示。大量的数据采集与施工验证表明,该方法成为预抽钻孔煤层保安全、促生产过程中的重要环节,能够避免钻孔设计及施工的盲目性,提高了抽采钻孔的利用率及施工速度。     

三软低透气煤层瓦斯抽采钻孔工程精细管理

告成煤矿煤层透气性差、煤体松软易碎成孔难、钻孔流量衰减快,造成瓦斯抽采困难。为提高瓦斯治理效果,对瓦斯抽采钻孔工程进行全过程精细管理。通过在钻孔设计—开孔定位—施工监管—验收分析—增透及二次修复—封孔工艺各环节上不断改进,消除消突空白带、提高钻孔抽采浓度和抽采量,回采工作面单产水平和煤巷进尺速度得以提高,保障了矿井安全生产及正常接替。     

穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术研究与应用

为了解决高瓦斯突出煤层巷道掘进过程中的煤与瓦斯突出问题,开发了将钻机钻进与射流割缝技术有机结合的穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术。采用数值模拟的方法对比分析了钻孔和射流缝槽卸压效果,研究结果表明:割缝卸压比单纯钻孔卸压要优越很多,割缝缝槽破坏了钻孔周围的"瓶颈效应",多个割缝钻孔形成的裂隙相互导通,煤体透气性增大,促进瓦斯释放。工业性试验结果表明本卸压增透技术效果明显,瓦斯抽采流量、煤体扰动体积都有较大幅度增加,提高了瓦斯抽采效率。     

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。     

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。     

红阳二矿水力冲孔增透技术研究及应用

针对红阳二矿12煤层透气性低、底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采效率偏低难以满足预抽要求的情况,基于水力冲孔卸压增透机理,提出采用水力冲孔和普通钻孔预抽相结合的钻孔布置方式进行高效抽采。研究结果表明:水力冲孔在低透突出煤层区域瓦斯抽采消突措施中应用效果显著,采取水力冲孔措施的34 d内,钻孔的平均瓦斯抽采浓度是普通钻孔的2.5倍,平均瓦斯抽采纯量是普通钻孔的4.4倍。     

软岩保护层开采底抽巷穿层卸压抽采瓦斯技术研究

为了解决目前平煤十三矿瓦斯抽采效果不佳的难题,结合煤矿的现场实际条件,提出了软岩保护层开采底抽巷穿层卸压抽采瓦斯技术,选择13100软岩保护层工作面作为首采面,然后在保护层工作面实施底抽巷穿层钻孔,并对底抽巷卸压区、未卸压区的单孔瓦斯浓度、瓦斯纯量进行测量。研究结果表明:通过连续2个月的观测,13100软岩保护层工作面底抽巷卸压区单孔平均瓦斯浓度在40%以上,较未卸压区至少提高了160%,同时单孔抽采纯量是未卸压区抽采纯量的32倍。     

低透气性煤层回采工作面消突技术实践

为了解决低透气性煤层回采工作面采取顺层钻孔抽采后,在预计的抽采时间内未消突且在运输巷补打钻孔后抽采效果依然未达标的问题,提出了在工作面布置瓦斯治理巷,施工顺层倾斜钻孔,与原抽采钻孔形成交叉。通过在602回采工作面进行试验,发现采取瓦斯治理巷,并布置倾斜抽采钻孔技术措施后,回采工作面突出危险性预测超标率为0,割煤期间回风流瓦斯浓度由1.0%降至0.4%,实现了安全回采。证明布置瓦斯治理巷,并施工倾斜抽采钻孔的技术措施,可以有效使煤体卸压,倾斜钻孔可以有效抽采回采期间卸压瓦斯,解决回采期间回风流瓦斯超限的问题。     

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。