煤层顶板瓦斯抽放水平长钻孔的设计与应用

为了更高效地抽放煤层覆岩裂隙及离层的瓦斯,对煤层顶板水平长钻孔的层位选择,参数确定,布置形式,钻场的设计要求,钻机、钻杆、钻头的选择以及钻进工艺参数的合理控制进行了试验研究.试验证明走向长钻孔的抽放效果很大程度上取决于钻孔所处的层位,只要保证钻孔在工作面采空区的裂隙带延伸,并采用合理的钻进工艺参数,尽量延长有效抽放长度和采取有效的抽放参数,就能取得理想的抽放效果.这可以解决上邻近层和采空区的瓦斯抽放问题.     

矿井沼气抽放工程设计的有关问题

1.抽放钻孔参数的确定:确定钻孔参数,是抽放沼气设计中的一个重要环节.钻孔参数主要有:孔径、长度、间距和方向.孔径和长度受钻机能力和煤层条件的限制.我国目前一般使用TXU-75型和HQ—150型钻机,孔径一般为46～89毫米,长度150米以下.间距和方向的确定与抽放方法有关.开采煤层未卸压抽放沼气,钻孔间距一般要小     

国外柔性钻机

柔性方向钻机不仅可以达到对煤层的抽放瓦斯、注水防尘等钻孔的设计长度要求,而且能沿煤层顶底板起伏钻弯曲钻孔,并有可能使孔底达到预定的方向和预定的位置。柔性方向钻机可以提高钻孔抽放瓦斯、注水防尘以及灌浆防火的效果,并可降低钻孔成本,提高机械开采水平,柔性方向钻机还可以用于探查煤层变化,地质普查等,这一技术将得到广泛的应用。     

瓦斯抽采辅助钻孔布孔方法及应用

提出了一种通过辅助钻孔提高瓦斯抽采钻孔抽采浓度的方法。首先采用较小钻杆直径钻机在巷道煤层上施工多个并排瓦斯抽采钻孔,再用较大钻杆直径钻机在其基础上进行扩孔,减小施工造成的钻孔裂隙范围。使用瓦斯抽采管进行初步抽采,当抽采浓度低于50%时,两端用膨胀封堵材料进行封堵并往封孔段内注满半流体浆液,过程中抽采不间断。当抽采浓度低于30%时,使用较小钻杆直径钻机遵循一定规则在抽采钻孔附近施工相应辅助钻孔并对其进行封堵注浆。该辅助钻孔布孔方法可以大幅度提高瓦斯抽采浓度,延长钻孔有效抽采周期。该方法在山西一缘煤矿的应用表明:瓦斯平均抽采浓度由20%提高至46%,成效显著,有一定的推广价值。     

基于小曲率拐弯钻机的井下分段压裂技术

以提高低渗、难抽煤层抽采效率为研究对象,研究了水射流小曲率拐弯钻机用于煤矿井下梳状孔钻进时的技术及装备,研究并优化了水力射孔自进式钻头喷嘴结构;建立了水射流小曲率拐弯钻机与分段压裂相结合的难抽煤层钻、压、抽三位一体的瓦斯增透技术体系和工艺流程,并在新景矿进行了现场试验。现场监测分析表明,小曲率拐弯钻机结合分段压裂技术能有效、充分改善煤层瓦斯流场,显著提高煤层瓦斯抽采效率。     

美国水平钻孔抽放沼气技术在鹤壁局三矿试验简介

鹤壁矿务局矿井沼气涌出量较大,8对生产矿井有5对为高沼气矿井,2对煤与沼气突出矿井,1对低沼气矿井。全局沼气绝对涌出量175.45米~3/分,相对沼气涌出量16.79米~3/吨,现有5对矿井进行沼气抽放,皆属本煤层抽放,由于煤层透气性较差曾试验采用钻孔水力割缝,藉以增大煤层透气性,提高沼气抽出率,这方法虽能达到一定效果,但由于没有配套的高压水泵,故使用上受到限制,得不到推广。鉴于近几年国外采用长距离大直径钻孔技术抽放沼气取得明显效果,为推广这项技术,我局于1986年初经煤炭部同意,从兖州矿务局调来1台美制“中约翰”钻机,附有300米钻杆,在煤炭科学研究院抚顺煤炭研究所协作帮助下在三矿进行试验,已初见成效,现简介于下。     

基于应力分带特征的顺层钻孔合理封孔深度研究

煤层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度的确定是保证钻孔严密封孔、提高瓦斯抽采效果的关键技术。为确定白龙山煤矿一井C2煤层顺层钻孔的合理封孔深度,以煤巷掘进工作面钻屑瓦斯解吸指标K1值和钻屑量S值为基础数据,开展基于应力分带特征的顺层钻孔合理封孔深度研究并进行现场试验,结果表明:C2煤层煤巷掘进工作面巷帮0~3 m为卸压带,3~7 m为集中应力带,7 m以深为原始应力带;C2煤层煤巷掘进工作面顺层钻孔合理封孔深度应在7 m以上;试验钻孔瓦斯抽采浓度为9%~45%,平均为27%,瓦斯抽采浓度提高1.8~5.6倍;钻孔抽采负压为14~16 k Pa,抽采负压提高1.7~2.0倍,效果明显。     

坑道钻机参数测量系统及其在煤矿中的应用

针对现有钻机显示仪表位置分散、种类有限、无法存储的特点,应用坑道钻机参数测量系统能较好的完成煤层钻孔。介绍了坑道钻机参数测量系统的特点,并以淮北矿业集团祁南煤矿中的工业性试验为例,阐述了该系统的钻参仪和轨迹仪的应用情况。应用结果表明,系统在发现钻孔异常时能实时进行报警,并通过钻参仪软件的钻进参数来判断是否属于卡埋钻事故,可预防孔内事故,通过对轨迹仪的二维或三维图可了解钻孔的偏差,两者结合可指导后期钻孔施工,提高煤层瓦斯抽放效果。     

阳煤二矿:严控瓦斯勇破神话

瓦斯抽采不折不扣 为避免瓦斯事故,阳煤二矿不断加强瓦斯抽采的组织领导,为通风区专门配备了一名负责抽采的行政副职,主抓本煤层、邻近层瓦斯抽放钻孔的施工和抽放管路安装.在日常工作中,实行"钻验分离",保证了钻孔的施工数量和质量.在3号煤、8号煤采掘工作面施工卸压钻孔,利用检修班,在采煤工作面煤壁每个支架下打1个10 m深的卸压钻孔,掘进工作面煤头每平方米打1个10m深的卸压钻孔,使本煤层瓦斯得到预先排放.坚持应抽尽抽,抽采钻机"大功率、大扭矩、定方向",抽采钻孔"大孔径、长钻孔",抽采系统"高负压、大流量、大管径、多回路、多泵抽",做到瓦斯抽采最大化.同时,不断加大本煤层和邻近层的瓦斯抽放力度,使8号煤实现了一掘一抽,效果显著.     

CO_2增透预裂强化煤层瓦斯抽采的试验研究

采用本煤层瓦斯抽采钻孔CO_2增透预裂技术能够增加煤层透气性,提高抽采率,通过在官地矿的现场试验得出:CO_2增透预裂后各钻孔瓦斯抽采浓度均明显增大,单孔抽采浓度能达到50%以上,大部分预裂钻孔的瓦斯抽采浓度较未预裂钻孔均有大幅提高,随着抽采时间的延长,瓦斯抽采浓度稳定在28%～55%,而邻近未实施CO_2增透预裂的工作面煤层瓦斯抽采浓度在15%～28%.采用CO_2预裂后本煤层瓦斯抽放量比未经预裂的临近工作面明显增大,最大值为1. 501 m~3/min,每日平均抽采量为1. 297 m~3/min,平均单孔抽采量为0. 008 m~3/min;而临近工作面未采取增透预裂措施,相应的数据分别是:1. 119 m~3/min,0. 852 m~3/min,和0. 003 m~3/min.预裂钻孔单孔瓦斯抽采量较未预裂钻孔提高了1. 67倍。     

李雅庄煤矿“U”型通风工作面瓦斯治理技术

针对高瓦斯矿井“U”型通风工作面上隅角瓦斯浓度高、管理难度大的问题,在李雅庄煤矿开展了本煤层抽采优化分析和裂隙带抽采研究。通过改进本煤层钻孔的封孔深度、联孔工艺、管路联接方式等,钻孔抽采浓度由抽采4个月后降低到9%,提高到抽采10个月后维持在19%;通过调整裂隙带钻孔布置方式、优化钻孔布孔层位、采取下筛管护孔等技术,裂隙带钻场最高瓦斯抽采纯流量达13.6 m3/min,平均瓦斯抽采纯流量达8 m3/min,2个钻场综合抽采瓦斯纯流量在13 m3/min以上;工作面取消了高抽巷和高位钻场裂隙带瓦斯抽采,上隅角和回风流平均瓦斯浓度分别控制在0.5%和0.4%以下。     

ZY-200型全液压钻机出厂评议会在四川万县召开

<正> 煤炭部技术发展司于1988年1月10～11日主持召开了重庆所研制的、武江机械厂试制的ZY-200型全液压钻机的出厂评议会。该机系用于煤矿井下瓦斯抽放钻孔、煤层注水钻孔、灭火注浆钻孔及其他工程钻孔。钻孔能力为200 m,钻孔方位角360°,用一般硬质合金钻头可钻f=6～7岩石,用人造     

定向顺层钻孔“钻-冲-护”一体化增透技术试验

针对松软低透煤层瓦斯抽采钻孔塌孔严重、瓦斯抽采效果差、抽采达标周期长、抽掘采衔接紧张等问题,基于现有装备,提出了定向顺层钻孔"钻-冲-护"一体化低透煤层高效促抽瓦斯技术,该技术在长平煤矿实践表明:大功率定向钻机施工煤段长度达到340 m,煤段水力冲孔后总返煤量260.46 t,扩孔孔径φ0.87 m。对冲孔方式进行考察,发现回转冲孔方式和交叉冲孔方式效率优于水平冲孔方式。未采取下筛管工艺抽采钻孔平均瓦斯浓度为25.05%;全程下筛管护孔抽采钻孔平均瓦斯浓度为49.10%,一体化工艺下抽采钻孔百米瓦斯纯流量比普通钻孔水力冲孔护孔后抽采钻孔百米瓦斯纯流量提高了约11倍,瓦斯流量衰减系数降低了9.4%。瓦斯抽采浓度提高约2倍,百米抽采瓦斯纯量由0.08 m³/min增至0.94 m³/min,瓦斯抽采效果明显,保障了矿井的安全高效生产。     

随钻型水力扩孔钻头的研用

针对穿层钻孔煤层段掏洞施工时存在垮孔严重、排渣困难、钻孔工序复杂、扩孔直径受限等问题,研制了一种随钻型水力扩孔钻头,并进行了现场试验。结果表明:在穿层钻孔施工中,钻头可实现一次下钻同时完成先导孔施工和水射流扩孔施工,大大缩短了施工周期,节约了钻孔成本;在射流扩孔方面,采用8 MPa的压力,每钻进1 m可冲出煤粉约1 t,煤孔直径扩大了约8.4倍,达到了增加煤层暴露面积和卸压范围的目的,从而提高了煤层的透气性,增大了煤层的抽采半径。     

高位定向长钻孔近距离煤层瓦斯抽采技术试验研究

针对东庞矿近距离煤层综采工作面瓦斯涌出量大的问题,以千米钻机定向钻进技术及其配套装备为依托,进行了高位定向长钻孔近距离煤层瓦斯抽采技术试验研究。试验过程中,发现因煤层间距较小,钻孔施工穿越上部煤层而导致的卡钻、塌孔现象是该项技术实施的难点之一。高位定向长钻孔可同时抽采本煤层和邻近煤层的泄压瓦斯,瓦斯抽采流量和纯度高。高位定向长钻孔和普通高位钻孔相比,单孔平均抽采纯量是普通高位钻场的3倍以上;当处于稳定阶段后,其抽采总量高于普通高位钻孔,基本稳定在5～6 m³/min。该项技术用于工作面上隅角瓦斯治理,效果明显。     

煤矿井下近水平定向钻技术研究与应用

为了提高煤矿井下瓦斯抽采孔的钻孔深度和瓦斯抽采效果,采用煤矿井下近水平定向钻技术在煤层施工近水平长钻孔、多分支孔。系统介绍了该定向钻技术及不同煤层条件下成孔方法,然后根据定向钻孔在煤层施工特点,分析在煤层施工近水平定向钻孔所面临地质条件复杂、钻孔轨迹难控制、钻孔事故复杂等技术难点,总结现场施工经验,形成一套适合定向钻孔施工的常用钻具组合、施工流程、钻孔轨迹控制等工艺方法。该定向钻技术在杜儿坪煤矿、双柳煤矿的成功应用说明其满足最大孔深大于500 m和煤层钻遇率大于90%的瓦斯抽采孔施工要求。     

祁南矿1025工作面顶板走向钻孔设计技术及抽放效果考察分析

介绍了祁南煤矿工作面顶板走向钻孔设计思路及有关技术,并以该矿1025工作面上顺槽第一钻场3#、4#孔为例,着重从钻孔抽放浓度钻孔瓦斯流量、孔口离工作面水平距离和钻孔抽放负压这4个方面考察其抽放效果,得出了它们之间相互关系,并指出了钻孔的施工层位是影响顶板走向钻孔抽放效果的首要因素,1025顶板走向钻孔终孔点离10煤层顶板16～20m抽放效果最佳。     

300全液压钻机的系统改进

全液压钻机是用于矿山坑内地质勘探抽放瓦斯、堵水等工程，可全方位钻孔的钻机。适用于jh索取芯等工艺。采用硬质合金钻头和金刚石钻头。一、特点该钻机钻进能力较大，可实现O～IOO（）r／minL级调速。使用油缸技送钻具，既实现了无塔钻进又g去了巷道内开辟钻室工程。液压系统的联动操作，可实现自动紧管、卸管工艺，减轻工人的劳动强度。二、存在问题及原因300型全液压坑内钻机液压系统原理如图1所大，在生产使用过程中发现：1．钻杆打滑、划使该钻机在开孔和处理钻孔故障扫孔过程中（处里钻孔故障措垂直孔），出现夹持器开度小划伤钻干…     

顺层钻孔预抽突出煤层瓦斯技术研究

选用新安煤矿17号煤层111706工作面作为本煤层顺层钻孔预抽瓦斯技术试验区,研究了17号煤层合理的预抽瓦斯技术参数值.结果表明:采用交叉布孔法的瓦斯预抽量可提高40％,94 mm大直径钻孔瓦斯预抽采量比直径65 mm钻孔提高34％;钻场内钻孔抽采瓦斯浓度比巷道钻孔抽采瓦斯浓度高将近1倍,封孔深度应不小于5 m.建议施工双向抽采钻孔来覆盖全工作面,掘进工作面钻孔深度控制在100 m内.     

定向复合钻进预抽煤层中部瓦斯的以孔代巷技术研究

为解决常规穿层钻孔预抽大采长突出煤层中部瓦斯存在抽采空白带,利用轻型定向钻机在己₁₅-22080工作面施工了定向穿层钻孔,基于定向钻孔轨迹可控的特点设计了定向穿层钻孔参数,分析了定向穿层钻孔覆盖的范围、瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采纯量。研究结果表明：(1)定向穿层钻孔能够精准覆盖突出煤层中部抽采空白带,同时实现两相邻煤层瓦斯治理;(2)定向穿层钻孔总工程量为19 706 m,其中定向钻孔岩孔段13 366 m,煤孔段工程量6 340 m,己₁₅煤层水力冲孔煤段工程量2 911 m,累计冲煤量为1 537 t;(3)定向钻孔实际抽采浓度比常规钻孔普遍提高10%～25%,累计抽采瓦斯140.8万m³.研究结果可为煤与瓦斯突出煤层的瓦斯治理提供技术支撑和理论依据。