保德煤矿定向长钻孔区域瓦斯抽采布孔方案试验研究

为解决高瓦斯矿井高强度开采条件下,煤层瓦斯预抽效率低、难度大、钻孔集中度差的问题,以保德煤矿81311工作面为试验区,基于COMSOL数值模拟软件建立定向长钻孔瓦斯抽采模型,根据钻孔抽采达标判定依据,通过模拟分析在不同布孔间距下煤层瓦斯压力随抽采时间的变化规律,优选布孔方案并进行工作面长钻孔区域预抽试验。研究结果表明：在相同孔径和抽采负压条件下,沿工作面走向定向长钻孔布孔间距为20、27、35 m时,抽采达标分别需123、215、357 d;对布孔间距为27 m的本煤层定向长钻孔抽采方案进行了现场试验,瓦斯抽采纯量随时间呈现初期指数式上升、中期波浪式上升、后期快速衰减的阶段性规律;实测抽采350 d单孔平均瓦斯抽采纯量为1.669 m³/min,预抽250 d抽采纯量峰值为2.680 m³/min,瓦斯抽采衰减系数小。     

煤矿井下瓦斯定向抽采钻孔技术研究

钻孔抽采煤矿井下瓦斯,是我国煤矿业高效治理、预防瓦斯灾害的重要措施。为深入探讨井下瓦斯定向抽采钻孔技术在提高煤矿安全性中的关键作用,笔者以概述井下瓦斯预抽技术为出发点,分析了扇形布孔、倾向布孔、常规钻孔布孔的具体内容,并在此基础上,全面介绍了井下瓦斯定向抽采钻孔技术,诸如顺层瓦斯钻孔布置技术、井下瓦斯穿层抽采技术与井下瓦斯钻孔施工技术,以及定向钻进系统的主要内容。     

煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术

钻孔抽采瓦斯是煤矿生产治理瓦斯灾害的根本措施,我国煤矿每年瓦斯治理的钻孔工程量已超过1亿5000万m,对煤矿安全生产具有不可替代的作用。瓦斯抽采从钻孔层位、抽采目的考虑,主要可分为顶板高位钻孔、沿煤层钻孔和穿层钻孔,对于不同类型的钻孔,可以使用不同型号的钻机和成孔工艺。本文在论述煤矿井下瓦斯抽采钻孔布孔方式、施工技术的基础上,对未来的新技术发展趋势作了展望。     

保德煤矿顺层瓦斯抽采钻孔封孔工艺研究

针对顺层抽采钻孔封孔质量差的问题,采用COMSOL软件模拟了巷帮煤体应力、应变分布规律,使用特制探测装置研究了孔内瓦斯浓度的分布规律,确定了钻孔周围煤体贯通裂隙发育深度,得出合理封孔深度为12~14m;通过对"两堵一注"封孔工艺与现有封孔工艺的封孔效果进行长期考察和分析,表明"两堵一注"封孔工艺能有效提高封孔质量及瓦斯浓度。     

煤矿超长定向钻孔双侧瓦斯抽采效果研究

为了解决保德煤矿大区域瓦斯治理问题,在保德煤矿81210工作面完成了3 353 m超长定向钻孔,应用COMSOL软件模拟了煤层超长定向钻孔单侧和双侧抽采方式的瓦斯抽采压力分布,观测了3 353 m超长定向钻孔的纯瓦斯量和百米钻孔瓦斯流量等抽采数据,拟合了瓦斯抽采率曲线。结果表明：双侧抽采方式超长定向钻孔的抽采效果优于单侧抽采方式,其纯瓦斯量是单侧抽采方式的1.9～2.7倍,百米钻孔抽采量是单侧抽采方式的7倍,衰减速率是单侧抽采定向钻孔的1/3,是常规钻孔的1/20,可以实现高瓦斯矿井在低瓦斯状态下的安全回采。     

保德煤矿抽采钻孔封孔工艺技术改进

保德煤矿此前采用的封孔工艺为聚氨酯封孔,利用PVC管作为封孔管,管外径72 mm,管长6.5 m,封孔长度约4.2~5.5 m。该封孔工艺存在一定的缺陷,部分钻孔封孔试剂用量过少、封孔深度不够、封孔管前后端没有封堵装置等。通过分析对比水泥封孔和常规马丽散的封孔效果,瓦斯抽放浓度提高35%以上,同等条件下水泥封孔钻孔的抽采纯瓦斯量整体略高于常规马丽散封孔,并且水泥封孔价格相对较低,经济性好于马丽散封孔。     

保护层开采卸压瓦斯抽采定向钻孔施工关键技术

为了解决下峪口煤矿上保护层开采过程中工作面瓦斯超限问题,提出了煤矿井下卸压瓦斯抽采定向钻进技术方法,分析了装备机具选型、钻孔设计方法、钻孔轨迹调控,研究了大角度开孔、稳压注浆固管、混合钻进、地层判别、快速回转穿异常区和预留分支点六个定向钻孔施工关键技术.工程试验结果表明:该技术具有开孔成功率高、能快速穿过破碎岩层塌孔区...     

保德煤矿瓦斯抽采必要性与可行性分析

对保德煤矿矿井、回采工作面和掘进工作面瓦斯涌出来源进行了研究,从整体上分析了瓦斯抽采的必要性及可行性。结合实际情况分析认为,当保德煤矿进入深部区域开采时,矿井、回采工作面和掘进工作面瓦斯涌出量均超出通风稀释瓦斯的能力,有必要进行瓦斯抽采。同时通过对煤层瓦斯基础参数、前期瓦斯抽采效果的分析,得出矿井实施瓦斯抽采的可行性。     

定向钻机施工顶板瓦斯抽采钻孔的应用

目前我国煤矿在近水平采煤工作面采用的施工顶板专用瓦斯抽采岩石巷道治理瓦斯的方法能取得理想效果,但工程量较大。以德国DDR1200定向钻机在华晋焦煤公司沙曲矿14205采煤工作面施工为例,阐明定向钻机在采煤工作面布置顶板长距离瓦斯抽采定向钻孔的优势,为同类矿井采煤工作面瓦斯治理提供借鉴。     

兴峪煤矿高位定向长钻孔瓦斯抽采技术研究

为有效解决兴峪煤矿工作面开采时瓦斯含量高的问题,基于15508工作面的实际地层条件,通过理论分析及工程类比的方法,采用高位定向长钻孔对瓦斯进行抽采治理,对高位定向钻孔的施工层位、钻孔深度、钻孔间距等参数进行了设计,对定向钻进装备进行了合理选型。结果表明,高位定向钻孔的掏煤量突破0.5 m3/m,回风巷钻场覆盖范围内的瓦斯含量下降了0.258 m³/t,瓦斯治理效果良好,保障了工作面的生产安全。     

梁北煤矿定向高位长钻孔瓦斯抽采技术研究

采空区瓦斯涌入工作面易造成瓦斯超限,在特定条件下甚至会引发瓦斯爆炸,威胁煤矿安全高效生产。梁北煤矿在采用传统抽采方式治理采空区瓦斯时,存在成本高、抽采效率低、影响生产接替等问题。为此,结合矿井开采及地质条件,利用定向钻孔能精准控制钻孔轨迹、使钻孔有效延伸至裂隙带指定层位的特点,在32051工作面设计施工2个定向高位钻孔抽采工作面采空区瓦斯,同时对实际钻孔轨迹和瓦斯抽采效果进行分析评价。研究结果表明,钻孔瓦斯抽采浓度3.3%～18.6%,瓦斯抽采纯量0.11～0.49 m³/min,回采工作面上隅角瓦斯浓度由原来的0.3%～0.4%降低至0.1%以下。该技术降低了工作面上隅角瓦斯浓度,提高了抽采效率与瓦斯抽采钻孔的经济性,促进了煤矿安全高效开采。     

煤矿钻孔抽采瓦斯技术研究

瓦斯灾害严重威胁煤矿安全,瓦斯抽采是防治瓦斯灾害最有效的措施,通过合理布置钻孔、选择有效的封孔方法,以达到钻孔最优的抽采效果。顺层交叉钻孔布置方式抽采瓦斯和采空区高位钻孔抽采瓦斯是有效解决采煤工作面瓦斯超限的重要措施,为煤矿的安全生产提供了保障。     

顶板千米定向钻孔瓦斯抽采技术

针对沙曲矿高瓦斯煤层群综采工作面上隅角和回风流中瓦斯经常超限的难题,运用数值模拟和现场试验相结合的方法,理论分析了瓦斯在煤层开采过程中的积聚和运移规律,并结合从德国引进的DDR-1200千米定向钻机,提出了采用千米定向钻孔抽采瓦斯技术。根据14205综采工作面开采的实际条件,确立了抽采参数,并进行了工业性试验。结果表明,千米定向钻孔抽采瓦斯技术与传统的高抽巷相比具有明显的优势,单孔瓦斯抽采浓度达到79%,最大抽采纯量12.8 m3/min。     

王坡煤矿瓦斯抽采钻孔有效抽采半径研究

为了更好地治理矿井瓦斯,高效地进行瓦斯抽采,需要对矿井瓦斯抽采有效半径进行研究。基于王坡煤矿工作面的实际情况,对抽采钻孔有效半径进行井下实验分析研究,得出了钻孔不同间距条件下抽采纯量、抽采率与抽采时间的相关关系,为矿井的瓦斯治理工作提供有效依据。     

水平井在保德煤矿瓦斯抽采中的应用研究

在保德煤矿首次实施双U型井用于治理煤矿瓦斯,根据煤矿的瓦斯抽采需要,在实现矿区瓦斯地质研究的同时,开展了U型井布井研究、U型井工程方案优化、大井斜煤层段的造斜段下入玻璃钢套管、U型井水平段玻璃钢筛管完井、U型井适应性评价及双煤合采排采制度的优化等,采用Excel实现了随钻地层信息与随钻定向预测相结合的随钻定向监控方法。通过实践,验证了随钻预测及随钻定向监控的技术思路和工程措施,取得了良好的技术效果。同时,根据研究成果,提出了逆地层倾向的多分支井及井上下联合施工、井下排采的切实可行的后续工作方案。     

保德煤矿刘家堰泵站瓦斯抽采泵选型研究

针对保德煤矿瓦斯涌出及瓦斯抽采情况,介绍了8号煤层五盘区瓦斯抽采工艺和抽采钻孔布置,计算了抽采管径和抽采管路阻力,并通过计算抽采泵标况流量,抽采泵工况压力和工况流量进行了抽采泵的选型,通过合理的选型保证瓦斯抽采安全,保证煤矿安全生产。     

煤矿井下定向长钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术

为了提高煤矿井下单一低渗煤层瓦斯抽采效果,基于普通中、短钻孔水力压裂技术在瓦斯治理方面存在的弊端,结合煤储层地质条件和定向钻进技术特点,提出了井下定向长钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术,总结了长钻孔整体压裂和围岩梳状孔分段压裂2种水力压裂模式,分析了施工工艺和关键技术,以阳泉矿区为例,进行了定向长钻孔水力压裂试验,并考察了其效果。结果表明:长钻孔整体压裂采用基于扩张式封隔器原理的快速封孔技术,可在10 min内实现封孔工具组合快速坐封。梳状孔分段压裂施工采用裸眼封隔器滑套分段压裂工艺,利用孔口投球方式依次打开各级投球滑套,完成各个分支钻孔注水压裂作业。水力压裂影响范围内煤体全水分随着与钻孔距离的增大呈现先增大、后减小的现象,煤层瓦斯含量与煤体全水分呈现相反的分布特征。压裂过程中巷道受力变形现象明显,放喷初期水流大量携粉,排粉量达到6.5 t。长钻孔整体压裂和梳状孔分段压裂的最大影响半径分别达到58 m和60 m,比常规压裂钻孔增大2.32倍和3.53倍,平均瓦斯抽采纯量达1.51 m3/min和0.25 m3/min,比常规压裂钻孔提高24.40倍和13.89倍。分析认为压裂过程存在水驱气效应,且压裂对煤储层改造效果在空间上存在不均衡性。煤岩体吸水后发生体积膨胀和软化现象,改变了钻孔周围应力场的分布,导致了巷道受到挤压破坏发生变形。梳状孔分段压裂过程中围岩中裂缝通过牵引作用与煤层中压裂裂缝沟通,进而形成新的煤储层裂隙网络系统,有利于提高瓦斯抽采效果。     

煤矿瓦斯抽采定向长钻孔高效成孔工艺研究

通过对国内外煤矿井下瓦斯钻孔技术现状的分析,介绍一种本煤层近水平定向长钻孔施工装备和技术,并通过实例将本煤层定向长钻孔和本煤层普通直钻孔的瓦斯抽采效果进行对比,得出定向长钻孔的潜在优势。同时,指出我国煤矿井下近水平定向长钻孔施工中普遍存在的影响钻孔钻进效率及深度的问题,为了解决这些问题,提出了一种定向长钻孔施工工艺技术及其关键的开分支技术,最后通过现场试验验证了其有效性。     

水平定向钻孔在大佛寺煤矿瓦斯抽采中的优势探讨

煤矿井下水平定向钻孔在煤矿瓦斯抽采中具有明显的技术优势。通过对大佛寺煤矿常规钻孔工作面瓦斯治理技术的分析,指出了其中不足;经过对定向长钻孔钻进工艺、布孔技术进行分析以及通过大佛寺煤矿现场应用,得出定向长钻孔有利于实现工作面瓦斯区域集中抽采的结论;瓦斯抽采统计数据分析对比证明定向长钻孔瓦斯抽采效率要明显优于常规钻孔。     

王家岭煤矿高位定向钻孔抽采瓦斯运移与分布规律

以王家岭煤矿12311工作面瓦斯抽采为工程背景,在分析高位钻孔抽采瓦斯理论的基础上,采用FLUENT软件对工作面采空区抽采瓦斯的分布运移规律进行了研究,并据此确定了最佳的瓦斯抽采钻孔布置方式。现场实际抽采试验验证了数值模拟分析结果的合理性,为相似工程条件下瓦斯抽采工作提供了依据。