“三软”煤层水力冲孔卸压增透技术研究

针对糯东煤矿"三软"高瓦斯低透气性煤层易流变、难抽采的问题,提出了底板巷道穿层水力冲孔卸压增透技术,并在糯东煤矿11702掘进工作面进行了现场试验。结果表明:冲孔后比冲孔前抽采瓦斯浓度上升3.4倍,瓦斯抽采流量增加4.4倍,炮掘工作面回风流中的瓦斯(体积分数)由冲孔前0.8%的超限预警状态变成冲孔后的0.4%的安全范围,水力冲孔技术应用效果显著,在糯东煤矿取得了良好的卸压增透效果。     

煤层瓦斯抽采爆破卸压的钻孔布置优化分析及应用

 为解决重庆地区低透气性松软煤层瓦斯抽采率低的难题,提出煤层底板预裂爆破卸压增透新技术,指出其增透过程分为爆破应力波与爆生气体共同作用形成裂隙贯通区和爆破空腔顶部煤岩体垮落形成卸压带2个阶段。借助数值模拟对不同孔距爆破应力波的动态演变规律进行研究,发现预裂爆破影响范围分为粉碎区和贯通区,其中粉碎区范围约为爆破孔直径的6倍,而贯通区的形成则主要受大直径控制孔反射形成的拉伸波作用,最终得到预裂爆破形成贯穿裂隙且保持与控制孔同高破坏区间的最优孔距为0.9 m,并将该技术应用于重庆–煤矿K4煤层底板巷预抽瓦斯工程。应用结果表明：瓦斯抽采纯量提高2.8倍,瓦斯抽采浓度提高3.75倍,而且在爆破完成20～30 d后瓦斯抽采效果明显提高。     

瓦斯抽采钻孔动态密封技术

为了增强瓦斯抽采钻孔密封效果,提高瓦斯抽采效率,提出了瓦斯抽采钻孔动态密封技术。通过"两堵"主动支撑密闭和注入不凝固黏稠膏体材料进行密封,可有效封堵钻孔及周围煤体裂隙,并在钻孔受扰动影响而密封失效后,采取二次或多次注浆以提高钻孔瓦斯抽采浓度,延长瓦斯抽采钻孔使用期限,提高瓦斯抽采效率。经现场验证,动态密封技术密封效果优于常规水泥注浆封孔,且在二次注浆后抽采浓度明显上升,有效解决了传统瓦斯抽采钻孔密封效果差、固态封孔易漏气、密封失效难以补救等技术难题。该技术具有一定的推广意义。     

液态CO2爆破煤层增透最优钻孔参数研究

 爆破钻孔参数的选取是消除爆破空白区域、提高爆破增透和瓦斯抽采效果的关键。监测液态CO2爆破过程中爆破器主管内高压气体压力时程曲线,研究液态CO2爆破煤层增透机制,并建立FLAC3D数值模型,研究结果表明：在水平层理上,单孔液态CO2爆破有效影响半径为出气孔方向6 m和出气孔法向4 m;控制孔明显增加多孔连续爆破裂隙区范围。采用数学计算和数值模拟2种方法确定多孔连续爆破最优钻孔参数为：爆破器间距5 m和爆破孔间距7.5 m。进行井下液态CO2爆破试验,爆破后煤层透气性系数提高17.49～22.76倍,瓦斯抽采浓度提高3.16倍,瓦斯抽采混量提高1.71倍。合理选取液态CO2爆破钻孔参数,为井下节约爆破成本和达到最佳爆破效果提供参考。     

煤矿瓦斯抽采钻孔封孔技术探讨

本文通过对钻孔封孔漏气造成瓦斯抽采浓度低的原因分析,提出带压封孔技术工艺,借助注浆泵设备提供一定的注浆压力,以此保证水泥浆在钻孔周围煤岩体裂隙内的渗透扩散,加固充填裂隙,增强煤体强度,同时加入适量的膨胀剂,避免浆体凝固收缩产生空隙,从而达到杜绝钻孔附近煤岩体裂隙和孔壁空隙漏气对钻孔瓦斯抽采的影响。     

低透高瓦斯煤层群安全开采关键技术研究

 针对低透高瓦斯煤层群安全高效开采技术难题,以淮南矿区为主要试验研究基地,研究应用岩石力学、岩层移动理论和“O”形圈理论,针对不同煤层和瓦斯地质条件,探索出一整套“开采煤层顶底板卸压瓦斯抽采工程技术方法”,建立卸压开采“抽采”瓦斯和煤与瓦斯共采工程技术体系。研究“采场岩层移动规律、卸压瓦斯运移规律、卸压瓦斯富集区、开采煤层卸压范围以及开采煤层增压范围”科学规律,研究“首采层卸压瓦斯、上向卸压层瓦斯、下向多重卸压层瓦斯以及地面钻孔卸压瓦斯”理论与技术,形成系统、成熟的瓦斯抽采理论与技术。创新卸压开采抽采瓦斯理论和技术,解决了煤与瓦斯共采重大工程技术难题。     

大采高综采工作面综合立体瓦斯治理技术研究与应用

袁店一井煤矿1033工作面具有煤层厚、采高大、本煤层及邻近层瓦斯含量高的特点,瓦斯治理难度较大。设计采用地面瓦斯井、上向拦截钻孔抽采上邻近层中组煤卸压瓦斯,采用高位钻孔、老塘埋管抽采采空区瓦斯,工作面最大抽采瓦斯纯流量为100.42 m3/min。在工作面回采期间,根据顶板周期来压规律预测瓦斯涌出量易增大时间段,重点加强瓦斯管理。     

瓦斯抽采钻孔双胶囊配合带压粘液封孔新技术

针对工作面煤巷扰动裂隙的客观存在,瓦斯抽采钻孔封孔质量难以满足钻孔密封检验要求、抽采瓦斯浓度和流量偏低等问题,提出了双胶囊配合带压粘液的封孔新技术,并双胶囊中间段采取了加长加粗的改进技术。其基本原理是采用高压胶囊封堵瓦斯气室同时配合低压胶囊封堵粘液,粘液封堵钻孔裂隙,实现抽采钻孔的彻底密封。通过理论分析,确定了合理的封孔工艺参数,并进行了现场工业性试验。结果表明,提出的双胶囊配合带压粘液封孔技术可增加封孔深度和提高封孔质量,使瓦斯抽采浓度提高40%~60%,平均瓦斯流量提高15 m³/min左右,且高浓度抽采周期可达两个月。     

抽采瓦斯过程中煤层温度演化规律的物理模拟试验研究

 煤层瓦斯作为一种非常规天然气,对其进行开发利用具有一举多得的功效,越来越受到各国重视。为了研究煤层瓦斯解吸过程中煤层温度的演化规律,利用自主研发的多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统,开展了不同初始瓦斯压力和不同地应力水平下抽采瓦斯的物理模拟试验。研究结果表明：(1) 煤层瓦斯解吸吸热导致煤层温度下降,且温度和流量具有很好的相关性,都表现出在抽采初期下降较快,后期下降缓慢,其中温度随时间的下降量符合对数函数关系;(2) 距抽采钻孔越近,瓦斯解吸速度及温度下降越快、温度下降量越大,且垂直钻孔方向的温度梯度大于平行钻孔方向的温度梯度;(3) 初始瓦斯压力越大,瓦斯解吸速度及煤层温度下降越快、温度下降量越大,而地应力越大,瓦斯解吸速度及温度下降越慢、温度下降量越小,表明初始瓦斯压力对解吸过程中煤层温度的影响效果较地应力更加显著。     

大孔径顶板长钻孔瓦斯抽采技术的研究

针对潘三矿1311(3)采煤工作面的瓦斯涌出特性,为有效的治理瓦斯超限的难题并节约成本,采用φ89mm钻杆、ZDY-10000S系列钻机及配套钻具,成功施工了深度超过500m的走向抽采钻孔并以此代替传统的高抽巷瓦斯抽采技术。通过对大孔径顶板钻孔抽采瓦斯方法的抽采效果及经济效益的分析,表明利用大孔径钻孔顶板钻孔抽采瓦斯技术治理瓦斯效果是显著的,瓦斯抽采浓度达到50%以上,实现了采煤工作面安全高效回采。