大断面瓦斯隧道“五步法”预测揭煤技术应用研究

为确保大断面瓦斯隧道揭煤施工的进度和安全,针对大断面隧道揭煤施工存在的瓦斯安全问题,提出了“五步法”预测揭煤新技术。研究表明:(1)以“分步集中实施区域措施、分层预测检验揭煤”为核心的“五步法”预测揭煤新技术,是视多层突出煤层群的邻近层为一层进行区域措施瓦斯治理,减少了逐层处理的重复环节,缩短了瓦斯治理时间;(2)区域措施中增加了对煤层群分组水力压裂的增透方法,与相似区域相比抽采达标时间缩短了35 d,缩短47%;(3)利用“五步法”预测揭煤技术和煤层群分组水力压裂增透技术后,该瓦斯隧道揭煤时间比预期节省200多天。     

复杂地质构造条件下多煤层区域联合揭煤防突施工技术

为有效降低复杂地质构造条件下突出煤层的瓦斯含量,减小突出煤层揭煤施工的危险性,解决复杂地质构造条件下区域防突施工带来的工期影响,以重庆铁路枢纽东环线鹞子岩隧道为背景,对多煤层区域联合揭煤防突施工技术进行研究。在该项目中,由平导工作面向平导及正洞前方施作超前长钻孔,探测平导及正洞前方的构造情况、煤层分部情况及煤层瓦斯相关参数。根据煤层分布位置,利用平导超前正洞施工的条件,在平导洞内向正洞方向开设抽采硐室,采用多煤层平导与正洞区域联合揭煤防突施工技术。通过现场应用,并对平导与正洞区域联合揭煤防突实施效果进行了检验。实施结果表明:该技术措施的实施能够缩短工期,且为复杂地质构造条件下突出煤层段的安全施工提供了技术保障。     

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。     

高瓦斯低渗透性煤层隧道水力压裂机理研究

含煤层隧道施工中瓦斯抽排是关系到隧道安全施工的关键。利用有限元软件Midas GTS对高瓦斯低渗透性煤层段掌子面处煤层水力压裂过程进行数值模拟,研究注水孔周围煤体裂隙的起裂原因和裂隙发育过程,结果认为:在水力压裂作用下煤体原始裂隙主要受拉压破坏,周围煤体主要受压剪破坏,剪应力随水压力增加而增加,并向四周裂隙移动。针对贵州正在施工的某煤层隧道,分析该工程中利用水力压裂进行瓦斯抽排的技术及过程,并与数值模拟结果进行对比,证实了水力压裂增透技术有助于增加低渗透性煤层的透气性。进一步对比分析认为:由于煤体原始裂隙降低了裂缝起裂条件,而导致实际施工中水压力大小要普遍小于理论模拟结果。论文的研究丰富了水力压裂技术的实验研究资料,为今后煤层隧道揭煤方案提供重要参考。     

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。     

穿层爆破各煤层动态应力分布与抽放效果探讨

穿层深孔爆破在石门揭煤及局部地段防止瓦斯突出有重要作用,由于爆破区域跨越多层煤、岩介质以及扇形布孔造成孔口孔底最小抵抗线不相等因素影响,穿层深孔爆破研究较为困难。在大量矿井试验基础上,利用三维数值模拟方法,研究有代表意义的穿层深孔爆破相关理论问题。建立穿层爆破计算模型,获得不同位置抽放孔有效应力随时间变化规律;探讨各抽放孔有效应力随距炮孔水平距离增加而衰减,以及不同抽放孔轴线方向两层煤中应力分布的差异。计算结果表明:复合介质孔口、孔底煤层中爆破裂隙贯通范围分别为1.4,1.8 m;孔底由于锥形波的叠加和应力波反射双重作用影响,在相同距离时孔底有效应力平均值较孔口大73%;煤–岩复合介质中煤层爆破效果优于单煤层爆破效果,同等情况下,复合介质煤层中孔口处有效应力极值较单煤层增加17%～42%,孔底增加6%～24%。现场实践表明,当作用在抽放孔轴线的平均有效应力由7.12 MPa增到12 MPa后,瓦斯抽放总量增加3倍以上。     

深孔爆破在综放开采坚硬顶煤预先弱化和瓦斯抽采中的应用

为解决坚硬特厚高瓦斯煤层采用综采放顶煤方法开采时,坚硬顶煤在矿山压力的作用下破坏不充分,从而造成煤炭资源的回采率低,同时使工作面呈现强烈的矿压显现和瓦斯浓度大而严重威胁工作面的安全等问题,提出深孔爆破顶煤预先弱化和瓦斯预抽技术。通过顺层钻孔煤层深孔爆破数值模拟和理论研究相结合的方法,揭示深孔爆破预裂顶煤和抽采卸压瓦斯机理。药柱在坚硬顶煤中爆破,爆破孔周边的煤体受爆轰应力波的作用产生裂隙并发生大幅度位移,使爆破孔周围的应力重新分布,厚层顶煤垮落;同时,在炮孔周围形成爆破松动破碎圈,瓦斯解吸沿着裂隙流动,提高瓦斯抽采效率。最后,在水帘洞煤矿3801工作面进行超前深孔爆破顶煤预先弱化和瓦斯抽采的现场应用,对类似条件下高瓦斯坚硬顶煤综放工作面特厚煤层开采具有很好的借鉴意义。     

煤矿深埋斜井双模式盾构穿越煤层综合施工技术

以国内首例双模式盾构施工煤矿斜井工程为背景,分析了盾构过煤层施工的技术问题,指出盾构施工穿越煤层的关键技术问题为瓦斯气体、软硬不均地层及破碎、稳定性差煤岩的施工处置。研究提出以盾构设备配置为基础,超前地质预报为先导,加强通风、盾构煤层掘进控制、瓦斯抽排与监测等技术措施为主的双模式盾构穿越煤层施工综合技术。     

高瓦斯掘进面远距离排抽控制技术研究

煤矿井下无计划停电停风会导致掘进面瓦斯积聚,极易发生瓦斯爆炸事故。研究高瓦斯掘进面远距离排抽控制技术,在煤层瓦斯预抽采管道上安装电控阀门,采用PLC控制技术,使掘进面通风系统局扇与抽放管道阀门形成闭锁,实现掘进面瓦斯的连续抽排。通过现场工业试验验证了系统的可靠性和准确性,可有效解决掘进面瓦斯积聚问题。     

瓦斯隧道煤系地层揭煤施工技术探讨

在通过隧道瓦斯地段时,如何安全地进行揭煤施工已成为一项关键技术。本文从煤层瓦斯的特性入手,较为详细地介绍了揭煤防突的施工技术,可为瓦斯隧道煤系地层的揭煤施工提供参考。     

大口径孔底油压马达碎石器组合动力钻具施工方法

卵砾石、基岩地层大口径钻孔,常规方法钻进效率低,施工周期长,采用捆绑式空气潜孔锤钻进,能量利用率低、耗气量大,需要配备大型空压机,施工成本较高。采用大口径孔底马达油压碎石器组合动力钻具施工法,也称为OMH(oil motor hammer)工法,可以满足卵砾石、基岩地层钻进的同时,极大地提高钻进效率,降低钻进成本。     

煤田绳索取芯深孔钻探设备的选择与应用

探讨了煤田绳索取芯深孔钻探设备选用XY-6B立轴岩芯钻机、BW-320泥浆泵、GF-120 kW柴油发电机组及ZT-17A加强型四脚钻塔等,开展了深孔施工技术研究,指出煤田绳索取芯深孔钻探设备可降低钻探直接成本、能占领深孔钻探市场,对提高福建省121队的核心竞争力,保持绳索取芯钻进技术领先水平具有重要意义。     

特殊条件下超深孔分段爆破成井技术研究

在煤矿井下,煤仓等筒状结构物常用的开掘方法为钻井法,由于其存在耗水大、搬家难、施工速度慢、安全程度低等缺陷,钻井法施工筒状结构物含有较大难度。超深孔分段或一次爆破成井技术是施工筒状结构物的新技术,虽然不存在上述问题,但是爆破技术仍需完善。本文立足改善掏槽形式,基于"裂槽、抛渣"爆破思想,设计了含抛渣孔的新型菱形掏槽方式;提出了合理分段高度、炮孔间距、起爆时差等爆破参数选取方法。在杨村煤矿十采区煤仓,在必须保证施工过程不影响下部巷道持续通风的特殊条件下,设计了超深孔分段成井爆破方案和管道通风方案。爆破成井后,壁面规整、块度适中,达到了省工、省料和安全施工的目的。     

三一旋挖钻机工法讲座(5)——碎卵石地层中旋挖钻机的施工工法

长期以来,如何提高旋挖钻机在碎卵石地层的施工效益一直是困扰行业的难题。合适的钻机和钻具,以及合理的操作方法,是在碎卵石层高效施工、减少施工成本的有效之选。在不利用双层筒钻的前提下,通过改制现有钻具的结构来达到碎卵石层高效钻进,又能使钻齿的损耗减少。     

旋挖钻机成孔技术在建筑工程桩基施工中的应用

针对旋挖钻机能自动定位,垂直度自动检测,自动化程度高,钻头可快速穿过各种复杂地层的特征,提出了在杂填土、回填土较深的地质条件下用旋挖桩来代替人工挖孔桩的桩基施工技术,通过实际桩基工程施工案例显示旋挖桩比人工挖孔桩在成本、工期等方面有着很大的优势。     

旋挖成孔的优缺点及常见问题应对

将旋挖成孔技术与传统人工挖孔进行了综合对比,从施工效率、组织难度、质量、安全、造价等角度剖析了旋挖成孔的优缺点,并对施工中常见的塌孔、卡钻、导管进水、短桩等问题作了探讨,提出了应对的措施。     

螺旋钻在北京某基坑支护工程锚杆施工中的应用

螺旋钻作为一种成本低、效率高、易操作的施工设备在锚杆施工中被普遍采用。结合北京某基坑支护工程的实例,对螺旋钻在地下水位以下进行锚杆施工的工艺及应注意的问题进行介绍。     

填海地区人工挖孔桩施工技术

人工挖孔桩采用冲击钻孔、压力注浆等措施,解决填海地区桩基施工成孔困难的问题,降低成本,提高工作效率,介绍在填海地区的人工挖孔桩施工技术成功的经验,可供类似工程借鉴。     

深立井钻井法全断面一次钻进施工技术的探讨

结合实际工程,介绍了煤矿矸石井钻井法施工全断面一钻到底的施工工艺,并对钻井过程中常见事故的预防及处理措施进行了简单叙述,从而为同类工程条件下井筒钻井法施工积累宝贵经验。     

钻屑扭矩法测定煤体应力与煤体强度研究

通过对钻孔过程中钻杆扭矩及钻屑推力的力学分析,理论上给出了利用钻杆扭矩及钻屑推力判断煤体应力、煤体强度的可行性,提出通过测试钻孔过程中的钻杆扭矩和钻屑推进力来判断煤矿冲击地压危险性的方法。利用自行设计的扭矩-推力测试装置,对预制煤体相似材料试件进行了不同煤体应力、不同煤体强度和不同推进速度条件下的钻孔试验。研究结果表明：①单一因素影响下,钻杆扭矩与煤体所受应力存在线性递增关系,钻屑推力与煤体应力呈近似线性递减关系,且钻杆扭矩变化规律与煤体应力及钻屑量具有较好的一致性。②钻杆扭矩和钻屑推力均与煤体强度呈线性递增关系。③同种煤岩体材料,相同压力条件下,钻进速度越快,钻屑扭矩越大,反之,钻屑扭矩越小。研究结果可为煤矿动力灾害的预测预报提供参考依据。