基于围岩应力-裂隙特征的封孔深度优化研究

钻孔的封孔深度直接影响到整个抽采系统的效率发挥,其合理的封孔深度是确保高效抽采的关键。以底抽巷穿层抽采钻孔为研究对象,采用数值计算和超声波探测法对钻场围岩破裂范围进行了分析实测,基于钻进速率曲线分析得到了围岩应力集中边界位置。通过基于抽采效果对比实验确定了最佳封孔深度位置。结果表明,穿层抽采钻孔封孔深度应大于围岩应力集中区边界。     

煤矿底抽钻场瓦斯抽采浓度低的原因分析

针对平顶山煤矿底抽巷穿层钻孔封孔工艺复杂,抽采瓦斯浓度低等问题,提出了"两堵一注"封孔新工艺,并对该装置封孔原理和封孔工艺进行了较为详细介绍.指出了该方法能够在瓦斯抽采方面取得很好的效果,但在平煤十三矿底抽巷的D23钻场得不到预期的效果,为此展开了各方面的研究.通过测量D23钻场每组平均瓦斯浓度,得出每组钻孔平均瓦斯浓度低于30%,达不到瓦斯抽采的预期效果,为此结合现场实际地质资料和分析钻场周围水的原因,得出了钻场周围断层较为发育,沟通了底抽巷的空气进入钻孔中,同时水也对瓦斯抽采浓度造成一定程度的影响.为此提出了3点技术措施:合理布置抽采钻场位置;降低水的影响;封孔质量标准化.     

条带瓦斯预抽下向大垂深定向长钻孔成孔技术研究

针对龙凤煤矿进行煤巷条带瓦斯预抽定向长钻孔施工存在的下向大垂深孔排渣难、钻塌孔堵塞钻孔、下向钻孔积水等问题,结合钻场位置和钻孔设计情况,优选了钻探施工装备,研究了冲洗液加螺旋辅助强化排渣、气举排水、全孔筛管完孔等成孔工艺,优化了“两堵一注”封孔装置和工艺。在回风斜井和轨道1~#联2个钻场各施工了7个定向钻孔。结果表明：优选的钻进装备和优化的钻孔施工工艺满足下向大垂深定向孔钻完孔要求;施工钻孔平均孔深303 m,最大孔深363 m,最大下入筛管深度360 m;回风斜井钻场平均抽采浓度55.12%,213 d累计抽采瓦斯57.41万m³;轨道1~#联钻场平均抽采浓度51.74%,141 d累计抽采瓦斯42.37万m³,抽采效果明显,为龙凤煤矿煤巷条带瓦斯预抽和“以孔代巷”提供了新的技术支撑,为类似条件矿井条带瓦斯预抽下向大垂深定向钻孔提供了宝贵经验。     

定向钻进技术在马兰煤矿巷道掘进的应用

定向钻进技术可用于煤矿井下深孔顺层钻进,为解决工作面瓦斯和巷道掘进瓦斯预抽问题,马兰矿区采用ZDY12000LD型定向钻机及其配套设备,施工长距离本煤层钻孔。在18506底抽巷钻场累计施工1个定向钻孔,2个分支孔,总进尺1263m其中主孔孔深810m,1~#分支孔深606m,2~#分支孔深252m,岩层单班最大进尺42m钻孔施工满足设计的要求,主孔为目前西山矿务局最深钻孔。施工过程中采用"定向+复合"钻进技术先后克服泥岩地层易缩径卡钻、动压影响破碎易塌孔、窜孔不返水不返渣等问题,为马兰矿施工高位定向长钻孔奠定了技术基础。     

定向钻孔预抽突出煤层煤巷条带瓦斯技术

为缓解突出煤层矿井采掘衔接紧张的矛盾、实现煤巷掘进前快速消突的目标,针对传统瓦斯抽采消突方法存在的施工周期长、成本高的问题,提出利用定向钻孔预抽突出煤层煤巷条带瓦斯,采用空气复合定向钻进技术解决突出煤层定向长钻孔钻进难题,并且研制选型了配套的空气复合定向钻进装备。在青龙煤矿试验情况表明：该技术装备成孔效果显著,攻克了钻孔施工过程中存在的钻孔轨迹精确控制、下斜孔高效排渣、空气螺杆钻具正常运转等技术难题,定向长钻孔抽采瓦斯流量大、浓度高,其中21608轨顺钻场已抽采200万m3瓦斯;21601运顺钻场瓦斯抽采达标,经区域效果检验合格后已安全掘进。研究为碎软突出煤层煤巷条带消突提供了新的思路。     

松软煤层穿层定向长钻孔钻进工艺研究

针对赵庄煤业现施工的底抽巷穿层钻孔有效抽采长度短现状,探索开展穿层定向长钻孔施工工艺实践,进一步提高穿层钻孔的有效抽采长度。为此,使用现有4500钻机配套螺旋槽通缆钻杆、螺杆马达及随钻测量系统等装备,先后在3318、2312、1319三条底抽巷进行穿层定向长钻孔施工及护孔工艺试验,累计施工钻孔78个,总进尺11205m。优化得到:在定向钻进过程中,针对软煤塌孔区域,需更换使用三棱钻杆+?113mm钻头进行旋转扩孔;定向长钻孔施工完成后,配套中空钻杆+开闭式钻头进行全孔段下筛管护孔,保证抽采通道畅通。实践表明,穿层定向钻孔最长孔深达到150m,单孔煤层段孔深最长达到120m,穿层定向长钻孔煤矸比提高至1∶0.51,百米钻孔流量提高1.35～2.5倍。穿层钻孔的抽采长度和抽采效率的提高为松软煤层工作面减少底抽巷布置数量提供了技术参考。     

超前探孔钻机在阳煤五矿的应用

介绍了掘进工作面超前钻探成孔装备在阳煤五矿的使用情况。现场试验表明,ZYWL-3200钻机施工的钻孔达到了设计要求,为提高超前钻探孔的钻进效率及质量提供了可靠的装备保障。     

顶板高位定向大直径长钻孔钻进技术与装备

顶板高位钻孔是治理采空区瓦斯的有效技术手段之一,利用随钻测量定向钻进技术施工顶板高位定向钻孔可显著改善采空区瓦斯治理效果和经济效果。针对当前顶板高位定向钻孔钻进深度浅、钻进效率低和安全措施不够等问题,研制了大功率定向钻进装备、优化了钻进成孔工艺方案和扩孔钻具级配、开发了复合定向钻进技术和大直径扩孔技术等,形成了完整配套的定向钻进技术与装备。现场试验施工的大直径顶板高位定向长钻孔孔径达到153mm,孔深达到1026m,先导孔钻进效率大于41m/班。试验结果表明,研究的钻进技术和装备满足大直径顶板高位定向长钻孔实钻深度、直径和速度的需要,可用于大型工作面的采空区瓦斯抽采治理,对煤矿安全高效开采意义重大。     

高位钻场瓦斯抽采实践及效果分析北大核心

根据现场经验和条件,在2条回风巷的保护煤柱内施工高位钻场,并在高位钻场布置半圆形分布钻孔,通过对钻场各钻孔的瓦斯抽采效果进行考查,各钻孔瓦斯浓度能够长期保持在80%以上,钻场抽采有效覆盖范围达到380 m以上。独特的钻场钻孔布置方式减少了钻孔的施工量,提高钻场使用寿命,延长了钻孔抽采时间,提高了抽采效率。     

江西省朱溪矿区钻探施工回顾与思考

在介绍朱溪矿区钻遇地层特点的基础上,系统分析了钻孔深度大、易斜,相对浅孔而言地层更复杂,钻孔质量要求尤其是孔斜要求更为严格等施工难点,总结了主要钻探装备选用和钻探施工管理工作,以及钻进方法、钻孔结构、钻头选用、钻进技术参数、冲洗液选用、护孔堵漏措施等。建议今后深孔施工中必须提高钻探装备的施工能力、遏制重大孔内事故发生、坚持预防为主治理为辅的孔斜防治原则、抓好泥浆护孔等工作。     

底抽巷全倾角钻孔钻机及钻进技术

为了提高底抽巷穿层孔施工效率,研制了ZDY3600LQ型履带钻机;针对硬岩地层,开发了液动潜孔锤配PDC钻头的新型高效钻进钻具组合和多动力冲击回转钻进技术。通过试验验证:新型钻机满足底抽巷工况条件下快速移动与稳固、开孔全倾角调节等高效施工要求,新型钻具和钻进技术使硬岩孔段钻进效率提高了39.3%～78.9%,达到了预期研究目标。     

高位钻场瓦斯抽采实践及效果分析

根据现场经验和条件,在2条回风巷的保护煤柱内施工高位钻场,并在高位钻场布置半圆形分布钻孔,通过对钻场各钻孔的瓦斯抽采效果进行考查,各钻孔瓦斯浓度能够长期保持在80%以上,钻场抽采有效覆盖范围达到380 m以上。独特的钻场钻孔布置方式减少了钻孔的施工量,提高钻场使用寿命,延长了钻孔抽采时间,提高了抽采效率。     

复杂煤岩层复合强排渣定向钻进工艺及应用

针对复杂煤岩层顶板高位孔定向钻进技术难题,提出复合强排渣定向钻进工艺,设计了以泥浆脉冲随钻测量系统与三棱螺旋钻杆为核心的强排渣定向钻具组合,分析了三棱螺旋钻杆强排渣技术原理,形成了复合强排渣定向钻进成套装备。在王坡煤矿3314采煤工作面进行了应用研究,结果表明：在以泥岩为代表的复杂顶板岩层中,完成顶板高位定向钻孔6个,成孔率达到100%,最大钻孔深度500m,日平均进尺不低于70m,累计定向钻孔进尺2325m,钻孔成孔效率与成孔率较常规定向钻进工艺大幅提升。为利用顶板高位定向长钻孔代替高抽巷进行工作面及采空区瓦斯抽采治理、保障采煤工作面的安全高效生产提供了技术支撑。     

紧邻煤柱侧工作面巷道掘进瓦斯治理方案

兴旺煤矿21608工作面运输巷位于煤柱应力集中带及潜在的瓦斯突出危险性,本文通过工作面上覆岩层"上三带"和底板"下三带"结构特征,分析了布置顶板高抽巷或底板底抽巷穿层钻孔达到21608运输巷卸压及瓦斯预抽都是可行的;进一步通过FLAC3D数值模拟了工作面回采时高抽巷或底抽巷不同的应力分布情况,并考虑到钻孔的工作量,优先选择了布置底抽巷穿层抽采,底抽巷距离16#煤层的垂直距离为8.5 m、距离21608运输巷的水平距离为58 m。现场采取实施75 mm直径、终孔间距为1.5 m的钻场实施瓦斯预抽及煤柱应力集中区卸压,最终保证了21608运输巷的安全掘进。     

煤矿勘查中深孔钻探成孔工艺研究

煤矿勘查中深孔钻探过程中存在工艺路线不完备等现象,提出一种结合工艺设计、布孔、开孔、钻进、退钻探底、完孔参数六个步骤的工艺流程,并分析钻进高压内排屑能量流动。研究结果表明,当钻渣半径为0.88mm、钻渣浓度为51.7%、钻孔深度为8 m时,冲洗液的压力为16.3 MPa。深孔钻探成孔工艺成孔率高,能为矿井瓦斯灾害管理提供指导性的建议。     

上邻近层卸压抽放钻孔布孔方式改进研究

针对松藻煤矿保护层工作面回风巷钻场卸压瓦斯抽放钻孔布置不能满足瓦斯抽放需要的问题,对钻场卸压瓦斯抽放钻孔布孔方式进行改进,由双向扇形布孔改为沿工作面切割方向单向前倾式布孔。布孔方式改进后提高了钻场瓦斯抽放量,减少了工作面瓦斯超限现象,改进的布孔方式具有较好的实用性。     

上邻近层卸压抽放钻孔布孔方式改进研究

针对松藻煤矿保护层工作面回风巷钻场卸压瓦斯抽放钻孔布置不能满足瓦斯抽放需要的问题,对钻场卸压瓦斯抽放钻孔布孔方式进行改进,由双向扇形布孔改为沿工作面切割方向单向前倾式布孔。布孔方式改进后提高了钻场瓦斯抽放量,减少了工作面瓦斯超限现象,改进的布孔方式具有较好的实用性。     

筛管护孔工艺及装备在神华宁煤集团的应用

神华宁煤集团金能煤业分公司和乌兰煤矿被鉴定为煤与瓦斯突出矿井,一直以来利用钻孔瓦斯抽采预防和治理瓦斯灾害。在钻进过程中,经常发生因孔壁坍塌、瓦斯突出而造成的抱钻、埋钻事故,以及塌孔后因抽采通道堵塞而导致钻孔瓦斯抽采利用率低。大通孔螺旋钻杆能有效解决钻进过程中的抱钻、埋钻事故,联合一字铰接钻头和悬挂装置实施筛管护孔工艺技术可解决钻孔瓦斯抽采利用率低的问题。在现场应用过程中,使用人工和筛管助推器2种方式下放筛管,共完成工程量3 845 m,其中筛管助推器的效率是人工下放方式的3倍,表明筛管护孔工艺技术及装备适合在松软煤层矿区推广应用。     

顺层钻孔瓦斯抽采合理封孔深度

为确定顺层钻孔瓦斯抽采合理封孔深度,基于实际地质条件,运用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,对薛湖煤矿2306运输巷侧帮卸压带范围及合理顺层钻孔瓦斯抽采封孔深度进行研究.研究结果表明:钻孔初始瓦斯流量与地应力、钻孔直径、钻进深度、钻进时间、煤体的物理性质以及瓦斯压力梯度密切相关,且当钻进方式和煤层确定时,影响钻...     

大直径高位定向孔一次钻扩技术及瓦斯抽采效果分析

针对“U”型通风回采工作面采动卸压瓦斯常规治理方式存在的综合效率低、治理成本高等问题,以山西晋城矿区某煤矿生产工作面为研究对象,提出采用φ200 mm大直径高位定向钻孔进行采动卸压瓦斯治理;基于该煤矿顶板大直径高位定向钻孔成孔技术难点分析,选型了关键钻进装备,包括ZDY20000LD型定向钻机、BLY460型泥浆泵车和多动力扩孔钻具;开发了复合强排渣定向钻进技术与多动力一次扩孔技术,实现了复杂地层条件下φ120 mm高位孔定向钻进与φ200 mm一次钻扩成孔,综合成孔效率较常规多次分级扩孔方式提高50%以上。瓦斯抽采效果表明：距煤层顶板30～40 m、距回风巷道40 m区域范围是采动裂隙密集发育区,钻孔平均瓦斯抽采体积分数保持在40%以上、最大瓦斯抽采纯量10.94 m³/min,效果显著。