底抽巷梳状钻孔代替保护层的瓦斯治理工艺技术研究

为解决赵庄煤业松软煤层中瓦斯抽采钻孔成孔性差、抽采距离短、抽采区域小等难题,提出了采用深孔定向千米钻机施工底板梳状钻孔的技术方法,先在松软煤层稳定的底板岩层中施工长距离主孔,再从主孔开梳状分支孔进入煤层,实现对松软煤层瓦斯远距离抽采,形成借助底抽巷利用千米钻机施工梳状钻孔治理瓦斯代替保护层的瓦斯治理工艺,达到区域递进式抽采瓦斯的目的。     

顺层钻孔下花管技术在余吾煤业的应用

随着煤矿采深的不断延伸,所采煤层逐渐变为松软煤层。松软煤层具有瓦斯压力大,瓦斯含量高、透气性低等特点,预抽钻孔成孔后易发生塌孔现象,严重降低钻孔瓦斯排放通道的有效利用长度,导致钻孔瓦斯抽采效率低下、抽采周期变短、抽采达标时间延长等问题。为解决钻孔松软煤层预抽钻孔塌孔问题,针对性的选择余吾煤业公司N1101胶带巷作为试验地点,通过考察不同类型花管对于支撑钻孔稳定性及不同支护条件下瓦斯抽采纯流量的变化,确定筛眼密度和直径最优参数,从而增加钻孔瓦斯抽采纯流量,提高煤层瓦斯抽采率。     

顶板梳状千米钻孔预抽掘进巷道围岩瓦斯技术

为有效治理松软煤层掘进工作面围岩瓦斯,综合考虑邻近工作面和掘进巷道围岩孔裂隙演化规律,基于定向千米钻机性能,提出采用梳状千米钻孔远距离抽采煤层瓦斯的设计方案。通过理论分析,初步计算出余吾煤矿南二采区煤层覆岩冒落带和裂隙带最高高度分别为30.9 m和80.0 m,掘进巷道应力影响范围为17.09 m。将千米钻孔主孔布置在S2108掘进巷道和邻近工作面裂隙发育的重叠区域的煤层顶板,分支孔主要在煤层中延伸。已施工梳状千米钻孔抽采数据表明,抽采稳定期钻孔平均抽采浓度达50%以上,有效解决了掘进工作面瓦斯超限问题。     

晋城矿区松软煤层定向长钻孔区域瓦斯抽采技术试验研究

针对晋城矿区三大典型矿井松软煤层钻孔易塌孔,抽采效果差,难以实现区域瓦斯治理的现状,根据各矿瓦斯不同的赋存特点,探索松软煤层定向长钻孔瓦斯治理技术。结果表明,针对胡底煤业顶、底板软煤层采取定向长钻孔向软煤开分支,结合水力掏煤技术,可有效提高软分层瓦斯抽采效果;针对长平煤业碎软煤层,使用氮气复合钻进技术有助于排渣,孔口30～60 m应力集中区易塌孔,大功率钻机可提高定向长钻孔钻进深度,但在软煤和应力集中区轨迹易偏移,定向效果差;针对赵庄煤业松软低透煤层,使用定向钻机+普通钻机混合施工,滑动+定向复合钻进工艺可提高煤段进尺,达到100～150 m,能够增加瓦斯抽采量,提高底抽巷利用效率。     

五阳煤矿定向千米钻机底板穿层钻孔预抽煤层瓦斯应用分析

利用定向千米钻机优势,施工煤层底板主孔并向上进入煤层开羽状分支以预抽条带煤层瓦斯,通过优化封孔并网抽采工艺,抽排孔内积水,提高了抽采效果。此种钻孔施工工艺克服了松软煤层长距离钻孔成孔困难、煤层赋存条件复杂等限制,为预抽条带煤层瓦斯实施区域防突措施找到一种可行的手段和办法。对煤体超前预抽、卸压消突作用显著。     

高位长距离钻孔在矿井瓦斯抽采中的应用

针对余吾煤业瓦斯含量高,掘进过程瓦斯涌出强度大,掘进速度低,本煤层钻孔深度不够,结合澳大利亚威利朗沃公司VLD-1000-T型定向钻机,以N2202工作面为例,对实际瓦斯抽采效果进行考察对比发现,高位裂隙带钻孔的瓦斯抽采浓度和抽采纯量均高于普通裂隙带钻孔,距煤层顶板50 m以上裂隙钻孔抽采效果低于低层位裂隙钻孔,千米钻机钻孔成孔层位控制在距煤层顶板25~40 m,通过提升负压可有效加强千米钻机钻孔的抽采效果。     

松软破碎煤层顺层孔全程下筛管护孔抽采技术研究

针对余吾煤业松软破碎煤层打钻困难,成孔后由于煤质松软、瓦斯压力大、地应力等原因导致钻孔塌孔,堵塞瓦斯抽采通道,影响抽采效果的难题。研究了松软破碎煤层成孔后全程快速下筛管,既解决了松软煤层钻孔塌孔问题,又解决了退钻后筛管下入深度浅和下筛管效率低的问题,其效果对本煤层破碎区域瓦斯快速抽采达标具有重要的工程意义。     

综放采空区瓦斯抽采技术研究

余吾煤业属高瓦斯矿井,采用综采放顶煤技术,其煤层透气性低、瓦斯含量大,尤其是采空区瓦斯涌出量较大,一直影响工作面的正常生产,针对这一问题,利用千米钻机向煤层顶板打钻抽采瓦斯,通过优化钻孔的布置,取得了良好的抽采效果,确保了综放工作面的安全生产,提高了工作效率。     

高位裂隙带长距离钻孔在高瓦斯矿井中的应用

随着余吾煤业开采深度和规模的不断增大,采空区瓦斯涌出问题已成为制约其安全高效生产的主要因素。针对目前井下常规钻机钻孔深度不够,瓦斯预抽期较短等现象,余吾煤业引进了澳大利亚生产的VLD-1000型千米定向钻机,提出了应用千米定向钻机施工高位裂隙钻孔进行采空区瓦斯抽采技术。分析结果表明,该项技术较常规钻机施工钻孔的优越性主要体现在瓦斯抽采效果好、定位能力强,而且所需钻场数量少、节约成本,能够有效治理采空区瓦斯涌出问题,具有广阔的应用前景。     

综放采空区瓦斯抽采技术的研究

 余吾煤业属高瓦斯矿井,采用综采放顶煤技术,其煤层透气性低、瓦斯含量大、尤其是采空区瓦斯涌出量较大,一直影响工作面的正常生产,针对这一问题,我们利用千米钻机向煤层顶板打钻抽采瓦斯,通过优化钻孔的布置方式,取得了良好的抽采效果,确保了综放工作面的安全生产,提高了工作效率。     

煤矿用遥控式低位孔全倾角履带钻机的研制与应用

为了提高薄煤层瓦斯抽采施工效率,解决煤矿井下钻机操作复杂、工人劳动强度大以及存在安全隐患等问题,研制了一种具有遥控功能的全倾角履带钻机。该钻机将全倾角变幅稳固机构、制动锁紧装置、液压系统及电控系统等有机集成,可实现遥控钻进和行走,为煤矿井下的安全生产提供保障。工业性试验表明,该钻机钻孔效率高、安全可靠,具有显著的技术优势。     

西铭矿下分层千米定向钻孔合理终孔位置试验研究

针对特厚煤层高瓦斯工作面回采上分层过程中出现上隅角瓦斯超限报警的现象,在下分层施工千米定向钻孔抽采瓦斯技术。通过理论计算和Flac3D模拟,分析在回采上分层过程中在采动应力的影响,下分层出现裂隙裂缝发育程度以及由此产生的卸压瓦斯运移规律,在西铭矿205工作面试验研究表明,位于下分层6 m~9 m范围的千米定向钻孔瓦斯抽采效果最佳,可升高至68%,达到了稳定抽采的目的。     

地面钻井压裂煤层结合井下钻孔瓦斯抽放技术研究

瓦斯灾害严重影响煤矿安全生产。针对山西潞安集团余吾煤业有限公司地质条件和煤层瓦斯赋存状况,以该煤业公司N2105工作面区域作为实验场地,采用地面钻井水力压裂煤层结合井下水平钻孔抽采瓦斯的技术方法抽采瓦斯。抽采1 a采出控制区域内50%-55%的瓦斯含量,而压裂井影响瓦斯抽采速率的半径范围为90-100 m。通过与未压裂区的数据对比分析,得出压裂区抽放率净提高90%,同时得到合理的压裂区钻孔间距较未压裂区钻孔间距应增加1.5-2倍。结果表明:该方法起到了良好的工作面瓦斯抽采效果。     

本煤层聚氨酯-预注浆-高压注浆封孔测压技术

煤层瓦斯压力测定是煤矿瓦斯防治基础工作之一,其理想的测定条件是穿层钻孔穿透岩层测压,但在井下实际工作中存在测压地点不具备施工穿层钻孔的条件,这就需要采用本煤层顺层钻孔测压技术。由于煤的松软、易破碎、多裂隙等特性,顺层钻孔封孔难度大,现有的测压方法并不适用于本煤层顺层钻孔测压。因此,提出了聚氨酯-预注浆-高压注浆封孔测压方法,并在白羊岭煤矿进行了现场实验,取得了较好的效果。     

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。     

定向钻进技术在煤与瓦斯突出矿井中的试验研究

定向钻进技术是一种高效的区域瓦斯治理措施,可大幅节约施工成本、缩短施工周期,地质条件及钻进层位对定向钻进效果有直接影响,因此对定向钻进技术适用性的现场试验研究决定了该技术能否在施工现场成功运用。以平煤股份十一矿己_16-17-24070、己_16-17-24090工作面为试验地点,采用2种不同型号的定向钻机,分别沿煤层走向、倾向在顶板施工梳状定向分支孔,在平顶山矿区开展以孔代巷现场工业性试验,积极探索适用于平顶山矿区的新的瓦斯治理模式。依据VLD-1 000型千米定向钻机前期沿煤层走向的钻进效果,分析钻进效果不甚理想的原因;后期采用ZYWL-6000DS型煤矿用双履带式全液压定向钻机,沿煤层倾向施工定向钻孔,取得了良好的钻进效果。以2种定向钻机的钻进效果为依据,平煤股份十一矿确定了施工定向钻孔的钻机类型及钻孔设计,初步形成了适用于平煤股份十一矿的新的瓦斯治理模式。     

松软煤层ZDY5000RF大功率两体式履带钻机研制

针对松软突出煤层钻进装备钻进与事故处理能力不足、体积大集成性差等问题,结合松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工需要,研制了ZDY5000RF型大功率两体式履带钻机。该钻机采用两体式安全布局,履带驱动行走,增加了安全防护系统和防护措施,整机功率达到75 kW,额定转矩达到5 000 N·m,给进起拔力达到210 kN。现场试验选择在淮北祁南煤矿进行,在f值为0.5左右的松软突出煤层中,完成孔深200 m以上钻孔5个。试验结果表明：该钻机具有功率大、体积小、搬迁方便、安全性高、钻进和事故处理能力强等等显著优点,在松软突出煤层中具备200 m深瓦斯抽采的钻孔施工能力,为松软突出煤层矿井瓦斯灾害治理提供了设备保障。     

余吾煤矿回采面采空区瓦斯涌出深度确定

在高瓦斯矿井的机械化开采过程中,瓦斯防治工作已成为矿井安全生产最难以逾越的一道屏障.随着余吾矿煤层开采深度的增加,矿井瓦斯涌出逐年增大,其中采空区瓦斯危害是目前煤矿的防治重点.以余吾矿北2202综采工作面的采空区为研究对象,通过对该工作面采空区瓦斯运移规律的分析,构建该试验矿井采空区瓦斯抽放模型,通过对比分析瓦斯运移规律的模拟结果,得出该综采工作面采空区主管埋管深度为150 m为最佳.     

松软破碎煤层定向长钻孔高效抽采技术研究

为有效解决松软破碎煤层透气性低导致的抽采效率低的问题,利用超大功率的ZYL-17000D定向钻机实现在松软破碎煤层中进行长距离钻进,采用随钻测量装置对长钻孔施工时出现的实际钻孔轨迹与设计钻孔轨迹进行实时比对,对存在偏差的钻孔进行及时纠偏,实现钻孔轨迹的实时跟踪控制。并在长平矿松软破碎煤层中进行现场施工,实现了钻孔长度达到300m的技术突破,每米钻孔抽采纯流量达到0.025m/min,与同一区域的普通顺层钻孔相比,抽采量提高了20.8倍,施工周期缩短了78d。大功率定向钻机长距离钻进的实验成功,验证了大功率定向钻机满足松软破碎煤层瓦斯治理需要,为松软破碎煤层的瓦斯治理提供了一种新的瓦斯治理思路。     

松软低透煤层随钻水力冲孔钻具研制与应用

针对现有水力冲孔钻具在松软低透煤层造穴施工中存在需2次下钻、劳动强度大、施工效率低、钻杆密封性不好等问题,研制了随钻型水力冲孔钻具,实现了只需下入一趟钻便可同时完成正常钻进和冲孔作业,并在晋煤集团赵庄矿、淮南矿业丁集矿及阳煤集团新元矿开展了现场试验。试验结果表明:研制的随钻型水力冲孔钻具结构设计合理,压力转换机构工作可靠,密封性能良好,耐压能够达到30 MPa;与常规水力工艺相比,该技术能够减少辅助作业时间,有效降低了工人劳动强度,对松软低透煤层卸压增透作用显著,有效提高了瓦斯抽采效果,具有较高的推广应用价值。