下向穿层钻孔抽采瓦斯技术实践

介绍了在被保护层底板巷向保护层工作面施工下向穿层钻孔，抽采保护层工作面采空区瓦斯的具体做法，并对取得的效果进行了分析总结。     

煤层群底板穿层钻孔瓦斯抽采半径考察研究

为了准确测定煤层群底板穿层钻孔瓦斯抽采半径,提出采用钻孔瓦斯流量法+瓦斯含量降低法相结合的现场考察方法。基于穿层钻孔瓦斯抽采流量统计法推导得出有效抽采半径计算公式,并根据钻孔抽采影响范围内煤层瓦斯抽采率、残余瓦斯压力、残余瓦斯含量,以及工作面日产量等要求,综合分析确定计算公式中的残余瓦斯含量临界指标值。通过现场布置多组考察钻孔进行综合分析,得到石炭井焦煤公司3~#、4~#、5~#煤层的有效抽采半径,采用瓦斯含量降低法进行验证,最终确定煤层群底板穿层钻孔的抽采半径,为矿井煤层群底板穿层钻孔布置提供了依据。     

下向穿层钻孔瓦斯抽采技术

潘一煤矿采用被保护层底板抽采巷道下向穿层钻孔抽采保护层工作面采空区的瓦斯,消除了保护层开采中的瓦斯问题,实现了安全高效开采的条件。     

基于三维建模的煤矿瓦斯抽采钻孔设计

 阐述了煤矿地层体建模方法,基于煤矿地勘钻孔建立了钻孔数据库和三维地层模型。分析了煤矿巷道三维建模方法和巷道三维模型数据库的建立,利用工程数据和地测数据建立了三维巷道。基于3DMAX软件平台开发了煤矿瓦斯抽采钻孔三维设计软件;该软件可以快速、准确绘制瓦斯抽采钻孔并优化钻孔设计,减轻了工程设计人员设计工作量,提高了劳动效率;并为瓦斯抽采钻孔现场施工实现“安全钻、效率钻、经济钻”目的提供了科学参考。     

穿层钻孔瓦斯抽采半径研究

煤层瓦斯压力大、渗透率低等因素增加了瓦斯抽采工作的难度。针对煤层群条件下的穿层钻孔布置问题,以山西某矿为例,通过数值模拟,现场测试方法对瓦斯抽采半径与抽采效果进行了研究。运用COMSOL模拟软件,分析了φ75、φ94、φ113 m直径抽采钻孔与30、60、90、120 d抽采时间条件下的瓦斯压力演化规律。结果表明：φ113 mm直径钻孔的抽采效果最好,但考虑成本因素,最终选取瓦斯抽采钻孔直径为φ94 mm,极限抽采时间为120 d。通过压降法现场测定了山西某矿5^#、8^#、12^#煤层的有效抽采半径随时间的演化趋势。经瓦斯抽采效果评判,消除了矿井煤与瓦斯突出危险性。     

低透气性煤层底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采技术

为了加大高瓦斯矿井瓦斯治理效果,保证煤巷安全掘进,实现抽掘采平衡,在没有合适条件保护层的情况下,优先采用煤层底板岩巷穿层钻孔预抽瓦斯。赵庄矿1307掘进工作面采用这一方法进行瓦斯预抽,原煤瓦斯含量降低至5.2～7.78m3/t,抽采效果优于顺层钻孔,确保了矿井安全生产。     

极薄煤层穿层钻孔抽采卸压瓦斯技术研究

针对小煤矿极薄煤层开采过程中工作面瓦斯超限频繁的问题,该文以四川白鹤煤矿为例,采用顶底板穿层钻孔技术进行了卸压瓦斯抽采试验,结果表明:顶板穿层钻孔抽采卸压瓦斯效果理想,瓦斯抽采率达到了33%;底板穿层钻孔抽采卸压瓦斯的单孔瓦斯流量较小,浓度较高。通过顶底板穿层钻孔对邻近层进行瓦斯抽采,工作面瓦斯超限问题得到了有效解决,保障了安全生产,为相似条件下的瓦斯抽采提供了依据。     

底板穿层瓦斯抽采钻孔定点封孔工艺研究与应用

传统的底板穿层瓦斯抽采钻孔原插接式封孔工艺存在易出现封孔管错位、钻孔漏气等问题，为实现一孔多用、提高钻孔抽采效率、降低钻孔封孔成本目的，以白龙山煤矿一井为工程背景，研究并应用了穿层瓦斯抽放钻孔定点封孔工艺。通过钻孔窥视仪选择钻孔内岩性相对较好的孔段作为封孔点，有效避开了巷道围岩松动圈、构造带，且缩短了封孔段距离。与原封孔方式相比，定点封孔方式由于实现整管一次性下管到位而提高了劳动效率，消耗的单孔材料降低了10%,定点封孔方式的抽采钻孔单孔瓦斯抽采浓度提高近15%。     

高位钻孔抽采治理瓦斯技术研究

为解决唐山矿工作面在回采过程中瓦斯浓度超限问题,在Y484工作面现场试验高位钻孔进行瓦斯抽放。根据分源瓦斯预测方法对工作面瓦斯涌出源进行分析,并通过理论计算冒落带和裂隙带的高度范围。结合本煤矿的现场实际情况,基于原经验优化高位钻孔参数布置,并对抽放效果进行研究。研究结果表明:工作面距离钻场越来越近时,瓦斯抽采量不断增高;通过计算瓦斯抽采纯量得到抽采效果较好孔的位置为孔高35～50 m,距巷帮距离30～50 m,瓦斯抽采率大大提高,工作面及上隅角瓦斯可得到有效控制。     

寺河煤矿瓦斯抽采钻孔三维可视化应用分析

采用虚拟现实和表面建模技术,以矿井瓦斯抽采钻孔实际数据为基础,建立瓦斯抽采钻孔三维效果展示及分析平台,可以自动分析地面钻孔、千米钻孔、普通钻孔等多种钻孔施工参数及探测数据,通过现场瓦斯钻孔三维可视化应用分析,提升了矿井瓦斯抽采技术和管理水平。     

FLAC3D数值模拟技术在瓦斯抽放中的应用

利用FLAC3D数值模拟技术,分析了平沟煤矿0908综采工作面煤壁前方卸压带、集中应力带发生的应力、应变及位移等,发现了顶板初次来压时煤壁前方应力变化情况及变形规律,找出了在卸压带煤层透气性增大的原因,为卸压带瓦斯抽放提供了科学的依据。     

基于虚拟样机技术的矿井瓦斯抽采钻机集成设计

根据煤矿井下瓦斯抽采钻机的系统组成,建立了钻机虚拟样机集成模型,包括几何CAD模型、虚拟装配模型、结构强度模型、液压特性模型和多体动力学模型;并提出了相应的虚拟样机集成设计流程,形成了虚拟开发环境,包括数字化建模和仿真2大功能模块.以ZDY6000LD(A)定向钻机为例进行钻机虚拟设计,分析了钻机的稳固特性,并对定向钻进工况进行多体和液压的动力学联合仿真.ZDY6000LD (A)定向钻机基于虚拟样机技术建模,可在设计初期检验产品的性能,优化产品设计,为样机试验提供参考,该钻机已在神华集团等煤矿推广应用,可成功完成水平定向长钻进主孔深度l 212 m.     

大直径瓦斯抽排井钻进技术分析

井下瓦斯抽放对煤矿安全生产起着重要的作用,抽采出的瓦斯必须集中输送到地面加以综合利用。建设单独通向地面的瓦斯抽排井与传统的矿井管道布置方式相比,具有明显的优势。由于瓦斯抽排井直径远大于地质勘探与石油钻孔,又比煤矿井筒小得多,因此只能采用钻机施工。归纳总结了瓦斯抽排井的作用与结构形式,并将其分为集中瓦斯抽排井和管道式瓦斯抽排井两种类型。集中瓦斯抽排井可以采用普通凿井法、竖井钻机和反井钻机等方法施工;管道式瓦斯抽排井往往采用机械钻进方式施工,钻进技术的关键是高效排渣、管道安装和管道固定。比较了不同钻机(包括地质钻机、石油钻机、潜孔钻机、竖井钻机和反井钻机等)钻进工艺、不同排渣方式(包括正循环排渣、反循环排渣和自由落体排渣等)的适用范围及优缺点,并对钻孔泥浆中、裸孔内管道安装工艺进行了阐述。指出反井钻机施工瓦斯抽排井的优势,以及需要研究的技术工艺内容。     

瓦斯地质钻探工艺研究

在论述了瓦斯地质钻探目的和非平衡钻探工艺理论的基础上，总结了瓦斯地质钻探施工工艺及相关技术措施并强调了安全施工要求。     

低透气性薄煤层地面钻孔抽放瓦斯技术研究

通过鸡西杏花矿生产实践,研究了基于地面立井结合井下钻孔综合抽采回采工作面瓦斯的立体式综合治理技术,给出了合理的抽采技术参数;对地面井的"一井三用"效果进行了考察。项目的成功,解决了鸡西杏花矿低透气性薄煤层瓦斯抽采困难的难题。     

基于松软煤层不提钻筛管下入技术的瓦斯抽采

针对在松软煤层中成孔后孔壁易坍塌,造成瓦斯抽采通道堵塞的问题,分析了现有钻孔护壁方法存在的不足,提出不提钻筛管下入技术应用于松软煤层瓦斯抽采钻孔护壁中,并研制出配套的钻头、钻杆、孔底悬挂装置等设备,对PVC筛管的孔隙结构进行优化设计。井下工业性试验验证了不提钻筛管下入技术在松软煤层瓦斯抽采钻孔护壁应用中的先进性和可靠性,并与提钻后裸孔下入筛管相比,该技术可以缩短钻孔下入筛管时间4~5 h,提高了钻孔筛管下入率28%~38%和抽采纯量50%。     

高位钻场钻孔瓦斯抽放技术应用与分析

高位钻场钻孔瓦斯抽放技术实际上是利用顶板钻孔抽放采空区冒落带及裂隙带瓦斯,进而改变采空区流场分布,解决因采空区瓦斯从上隅角一带大量涌出引起的上隅角和回风流瓦斯超限问题。本文以某高突矿戊8煤层为试验对象,制定了合理的高位钻场钻孔抽放瓦斯方案,探讨了其应用效果,为该矿的瓦斯治理提供理论支持和技术保证。     

泡沫钻井在大牛地气田盒1气层的应用

为有效解放气层,且对应用欠平衡技术开发大牛地气田盒1气藏进行经济技术评价,在盒1气层开展了氮气泡沫欠平衡钻井试验,实现了全过程欠平衡,有效保护了储层,机械钻速较常规水平井大幅度提高,为大牛地低渗气田的开发提供了技术储备。     

基于采空区瓦斯运移规律的抽采钻场设计

为了对高瓦斯工作面采空区抽采钻场进行设计,使采空区及工作面上隅角瓦斯得到有效控制,通过数值模拟分析了采场覆岩结构及裂隙发育规律;根据模拟结果利用实验室试验分析了抽采钻孔在不同位置时采空区瓦斯的运移规律,得出终孔位置距煤层顶板上方30m左右,距回风巷水平距离10～20m时抽采效果最佳;且终孔高度应根据工作面覆岩结构形态有所区别,靠近回风巷的钻孔高度应控制在规则冒落带上部,靠近工作面中部的钻孔应布置在裂隙带内。     

厚煤层双排顺层钻孔瓦斯抽采方法模拟及应用

为提高三元煤业3^#煤层井下瓦斯抽采效率,首先采用Fluent软件对单排钻孔模型正确性进行验证,然后针对8 m厚煤层分别用单排、双排钻孔进行数值模拟,结果表明：单排钻孔的瓦斯抽采影响半径在2.5 m左右,有效半径为1.7 m,只能影响到钻孔周围的部分区域;采用双排钻孔后,瓦斯流场基本将8 m厚的煤层全覆盖且钻孔周围的瓦斯压力比单排钻孔周围的瓦斯压力小得多。通过三元煤业3^#煤层7.83 m厚煤层双排钻孔的应用,实测瓦斯预抽率达到70%,抽采效果较好。双排钻孔可提高厚煤层瓦斯抽采率及覆盖率,可有效降低突出煤层的突出危险性,确保煤矿井下安全生产。