浅谈松软煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术

封孔是煤矿瓦斯抽采过程中的关键环节,而封孔质量的好坏直接影响着瓦斯抽采效果,松软煤层瓦斯抽采过程中出现的浓度低、衰减快等问题更是严重影响瓦斯抽采效果,因此对其封孔技术的要求也更高。文章对松软煤层现有的封孔技术进行了分析,并对所存在的问题提出了改善措施。     

松软煤层瓦斯抽采长钻孔泡沫钻进工艺

在松软煤层中施工顺层瓦斯抽采长钻孔是煤矿井下钻探领域的一大难题,已尝试应用了多种钻进工艺方法,虽取得了一定成效,但在一定程度上仍存在成孔深度浅、成孔率低等问题,不能完全满足瓦斯高效抽采的需要。在中风压空气钻进技术的基础上开发了井下泡沫钻进工艺,研制了配套泡沫灌注系统,发展了中风压空气-稳定泡沫复合钻进技术。现场工业性试验取得了良好效果:成孔深度显著提高,钻进过程中泡沫介质排渣顺畅,钻具回转、起拔压力低、孔口无粉尘,由于这些明显的技术优势,井下泡沫钻进与中风压空气-稳定泡沫复合钻进工艺技术在松软煤层顺层钻孔施工中具有广阔的应用前景。     

松软煤层瓦斯抽采钻进关键技术研究

分析了煤矿常用钻具在松软煤层或突出煤层钻进困难的原因,提出了"钻穴"是影响松软煤层深孔钻进的关键因素这一新概念,阐述了钻穴特点,针对"钻穴"特点研发出了一种新型钻具。     

煤矿井下瓦斯抽采钻孔冲洗液研究

瓦斯抽采是煤矿安全开采、预防瓦斯事态的重要技术措施。相对常规地质钻孔,煤矿井下钻孔有其特殊性,对冲洗液的要求也更高。井下钻孔冲洗液产品应具有以下特性:良好的速溶性和分散性,优异的增黏性、润滑性及抑制性。在此基础上研选出井下钻孔冲洗液产品并与国外产品进行了对比,结果表明,所研选的产品与国外产品性能相当,可以满足煤矿井下钻孔冲洗液性能要求。     

泡沫冲洗液在松软煤层中钻进瓦斯抽放孔的应用

在松软煤层中钻进瓦斯抽放孔时既要成孔又要保持较高的瓦斯渗透率是一个难题，采用泡沫冲洗液钻进可以兼顾二者，并取得了较好的效果。     

定向钻进技术在松软煤层瓦斯抽放中的应用

为了提高松软煤层瓦斯抽采钻孔深度、增大钻孔煤层进尺,利用定向钻进技术钻孔轨迹可控的优势,通过优化定向钻孔布置形式和采用定向钻进用冲洗液,试验钻孔深度超过700 m,煤中连续进尺超过400 m,在一定程度上提高了松软煤层瓦斯抽采钻孔深度和煤中进尺,也使得定向钻进技术在松软煤层瓦斯抽采钻孔施工中具有更好的应用与推广价值。     

赵庄矿松软煤层梳状钻孔瓦斯抽采应用研究

针对煤层松软破碎导致的瓦斯抽放钻孔成孔率低、钻孔深度浅的问题,利用梳状钻孔治理瓦斯的抽采工艺,将主孔布置于顶/底板稳定岩层中,控制分支孔进入煤层进行瓦斯抽采,可提高钻孔深度。结合赵庄矿应用条件,优化钻孔布孔形式、布孔层位和分支孔施工工艺,赵庄矿应用表明:该工艺在松软煤层中钻孔抽采深度可以达到300 m以上,分支孔间距可以缩短至24 m,优化出了双重分支孔布孔形式,有效提高了钻孔瓦斯抽采效果。     

松软煤层瓦斯抽采钻孔煤岩层位识别关键技术研究与应用

煤矿瓦斯抽采钻孔在施工过程中无法明确清楚轨迹和钻头层位,通过人工经验判断法,根据钻孔泥浆颜色、排渣特征、钻机参数变化情况等信息来进行岩层或煤层识别,这种方法受工人经验积累程度、信息滞后、干扰因素多的影响,判断结果往往具有一定偏差、延迟和误差,无效进尺过多、钻孔效率低的弊端。为了实现准确、快速地识别钻孔当前所在层位,解决底抽巷穿层钻孔施工时无法识别钻孔轨迹和钻头层位问题,开发了一套钻机数据采集装备,加以配套的专用软件可以对钻孔过程中的钻进参数进行记录,进一步计算做功能量,再通过能量的变化来识别地层变化,将确定的数据阈值输入数据分析系统中;施工过程中该系统自动计算并识别钻进时的能量变化过程,最终给出煤岩地层信息变化的提示信息。研究为瓦斯抽采钻孔的施工提供了科学依据,辅助底抽巷穿层钻孔进行穿层判定,避免因施工不到位导致的钻孔空白带,可为煤矿的安全生产提供技术支撑。     

随钻水力冲孔技术在松软低透气煤层瓦斯增透中的应用

松软低透气性煤层,由于煤层松软、透气性低,瓦斯抽放浓度低、持续时间短、抽放量小,使煤层瓦斯区域预抽效果不理想。作为改善瓦斯抽采效果的有效方法之一,水力冲孔法以其原理简单、易于实现的优点广泛应用于各大煤矿,但是需要预先施工先导孔,辅助作业时间长。为解决这一问题,研究了随钻水力冲孔技术,该技术采用钻进-冲孔一体式钻具,将钻孔施工与冲孔施工一次完成,不需重复起下钻,提高了工作效率。采用随钻冲孔技术在赵庄煤矿进行了现场试验,试验证明,随钻水力冲孔技术能够满足矿方施工要求,且通过计算对冲孔直径进行了评价,瓦斯抽采钻孔通过水力冲孔可将原常规施工钻孔直径扩大12.2倍。     

三棱钻杆在中软煤层顺层瓦斯抽排钻孔的应用

为了解决传统钻杆在中软煤层或煤与瓦斯突出煤层顺层钻孔时的卡钻、埋钻、排渣效率低、瓦斯突出严重、机械化程度不高等问题,采用了使钻杆形成3个半圆形的间隙,扩大排出煤粉和瓦斯的通道,随着钻杆边的搅动,钻渣被压力风悬浮起来,同时在风量、风速的作用下向孔口传输运移,据此研制了新型三棱钻杆,根据丁集矿的大量试验,对已应用的三棱钻杆的不足之处进行了改进,结果表明,三棱钻杆在中软煤层顺层抽排瓦斯钻孔施工中能够高效成孔。     

高瓦斯低透气性松软煤层瓦斯抽采钻孔施工工艺

在高瓦斯低透气性松软煤层中施工钻孔极易出现喷孔、塌孔、顶钻、夹钻等现象,导致钻孔成孔率低、成孔深度浅。通过对钻孔施工工艺、防喷装置等方面的研究改进,摸索出一套行之有效的抽采钻孔施工办法,有效解决了漳村煤矿高瓦斯低透气性松软煤层抽采钻孔的施工难题。     

松软煤层穿层孔抽放瓦斯弯曲钻孔施工技术

为了提高松软低透气性煤层瓦斯抽采效果,针对淮南某矿区煤层特点,在松软突出煤层穿层孔中采用造斜定向钻进技术,使钻孔轨迹在煤孔段产生弯曲,增加煤岩孔长度比,从而提高瓦斯抽放效果。煤孔段钻孔弯曲强度平均达2°/m,煤孔段长度最大达常规钻进长度的2.1倍。     

新型瓦斯抽放钻孔技术在平煤十矿松软煤层中的应用

治理瓦斯的直接手段是施工瓦斯抽放钻孔,但在普氏系数低于0.5的松软煤层中治理瓦斯不论是成孔深度还是瓦斯抽放效果都不理想,为掘进施工埋下重大安全隐患。为改变松软煤层瓦斯抽放现状,将新型瓦斯抽放钻孔技术应用于平煤十矿,试验效果显著,成孔率达80%以上,平均纯抽采量提高8倍以上,有效地提高了瓦斯抽放效率,为煤矿安全生产提供了有力的技术保障。     

单一松软强突出煤层瓦斯抽采技术

为了提高单一松软强突出煤层的瓦斯抽采效果,消除煤与瓦斯突出危险性,基于煤矿瓦斯抽采理论,在祁南煤矿72煤层714工作面进行了顺层钻孔瓦斯抽采试验。试验主要包括煤层巷道条带瓦斯抽采和工作面煤体瓦斯抽采两大部分的方案设计、施工跟踪与抽采效果分析,并针对松软煤层钻孔施工难与抽采效果差的问题,提出了"递进掩护"的钻孔施工方式。结果表明,顺层钻孔瓦斯抽采瓦斯后,瓦斯抽采量逐步上升,并稳定相当长一段时间,瓦斯压力由2.1MPa降至0.73MPa,瓦斯含量由10.5m3/t降至6.91m3/t,瓦斯抽采率达到34.21%,消除了煤与瓦斯突出危险性。