水力造穴增透技术在余吾煤业的应用

余吾煤业所采的3#煤层具有低透气性、瓦斯含量高等特点,为提高顺层钻孔的抽采效率,缩短抽采达标时间,开展了水力造穴增透技术应用。先后对钻孔间距、造穴布置形式、造穴工序、配套设备进行了改进,建立了视频监控煤量验收机制,形成了一套适合余吾煤业的水力造穴技术参数。8个推广地点的应用证明,水力造穴增透技术可大幅度提升巷道钻孔的成孔深度、瓦斯抽采浓度、万米抽采量,实现了高瓦斯煤层的高效抽采。     

水力造穴技术在顺层钻孔的应用研究

余吾煤业是高瓦斯矿井,主采3号煤层,回采工作面利用顺层钻孔进行瓦斯预抽,钻孔施工量大、抽采效率低,导致钻孔抽采达标时间长。余吾煤业为增强煤层透气性,提高钻孔抽采效率,引进新型水力造穴设备分别在N1103胶顺、N1105胶顺、N1105回顺顺层钻孔进行水力造穴试验,并通过优化施工工艺、参数、造穴工艺来提高造穴效果。水力造穴钻孔平均抽采流量0.04 m 3/min,为普通钻孔的4倍。     

单一低渗煤层顺层钻孔水力化措施应用

余吾煤业主采3号煤层具有透气性差、较难抽采特点,顺层钻孔抽采瓦斯纯量较低,无法快速降低煤体瓦斯含量。为此余吾煤业开展了超高压水力割缝、水力造穴增透技术效果考察,得出钻孔经过超高压水力割缝、水力造穴后,单孔抽采效率得到了大大提升。同时对等效半径、纯量衰减情况、施工用时、安全系数等方面进行了全面对比,得出水力造穴效果优于超高压水力割缝。     

高河能源低渗煤层分段水力造穴增透技术

高河能源3~#煤层属高瓦斯低渗煤层,随着煤层开采强度的增大,单一普通钻孔瓦斯抽采难以快速降低煤层瓦斯含量,采掘接替紧张问题日趋凸显。因此,为提高本煤层瓦斯抽采效率,强化煤层瓦斯抽采效果,有效缓减采掘接替紧张,对本煤层实施了分段水力造穴增透技术。现场试验结果表明,实施分段水力造穴增透技术后,与普通瓦斯抽采钻孔相比,单孔平均瓦斯抽采纯量可增加3～4倍,增透效果显著,但受钻孔倾角影响,水力造穴钻孔抽采瓦斯浓度普遍低于普通预抽钻孔,出现高流量低浓度的瓦斯抽采规律。研究成果可为其它低渗煤层分段水力造穴增透技术实施及相关参数选择提供科学借鉴。     

煤巷顺层瓦斯抽采钻孔水力冲孔增透技术研究

针对侯村煤矿3607回风顺槽因煤层透气性差导致的顺层钻孔预抽瓦斯效率低、预抽时间长及残余瓦斯含量高等问题,研究适用于顺层钻孔的水力冲孔造穴增透技术,并提出分区冲孔造穴方案。现场实践结果表明：采取水力冲孔增透措施后钻孔平均瓦斯抽采浓度达34%,是常规抽采孔的1.9倍,平均瓦斯抽采纯量达2.3 m3/min,是常规抽采孔的6倍,整个瓦斯治理循环时间缩短3 d。     

突出矿井复杂地质条件煤层群揭煤实践

为了安全揭穿复杂地质条件煤层群,先后尝试了迎头长距离钻孔预抽、顶板瓦斯治理巷下向穿层钻孔预抽以及水力扩孔增透、机械造穴增透等措施。实践表明,在揭煤区域顶板瓦斯治理巷施工下向穿层钻孔结合水力扩孔、机械造穴增透措施预抽,效果显著;抽采达标后最大残余瓦斯含量为4.50 m³/t,钻屑瓦斯解吸指标Δh_2max为100 Pa,成功揭穿3层煤层。     

平煤股份一矿顺层钻孔水力造穴瓦斯治理技术的研究与应用

随着煤炭开采深度的增加,瓦斯已成为威胁煤矿安全生产的主要因素。为解决平煤股份一矿深部戊组煤层埋深大,瓦斯含量高、压力大,煤层透气性系数低,抽采较困难等问题,在该深部煤层采面采取了顺层钻孔预抽煤层瓦斯措施。由于该煤层为低透气煤层,采取措施后未能消除瓦斯超限或高值,未达到预期的瓦斯治理效果。因此,现场试验在戊8-31220采面采取顺层钻孔水力造穴技术后,造穴钻孔比未造穴钻孔的平均抽采纯量提高33～82.6 L/min;水力造穴后,抽放系统分支管路抽放浓度提高了8%～12%,抽放纯量提高了0.98～1.44 m~3/min。顺层钻孔水力造穴冲出了大量的煤粉,使得造穴钻孔周围煤层裂隙发育,增大了水力造穴钻孔中间煤层透气能力,起到了很好的增透效果,提高了瓦斯抽采效率。     

本煤层脉动水力压裂卸压增透技术应用

针对余吾煤业S1206工作面煤层瓦斯含量大、煤层透气性系数低的特点,开展脉动水力压裂试验强化瓦斯抽采,研究了脉动水力压裂卸压增透机理,设计了脉动水力压裂的钻孔参数、封孔工艺和压裂参数。试验结果表明,与普通瓦斯抽采钻孔相比,压裂孔的瓦斯浓度平均提高4.7倍,纯流量平均提高了6.3倍;导向孔的瓦斯抽采浓度平均提高了3.7倍,抽采纯流量平均提高了3.9倍,实现了煤层的快速卸压增透,提高了瓦斯抽采效果。     

不同结构特点煤层机械造穴增透效果分析与应用

基于新田煤矿、糯东煤矿各自煤层不同结构特点,采用机械造穴卸压增透技术进行瓦斯抽放,并对比普通钻孔抽放效果,分析增透后不同煤层造穴半径的影响因素和抽放提升效果。结果表明:煤层硬度是影响造穴半径的主控因素,同时机械造穴卸压增透技术在低透气性坚硬突出煤层、低透气性极软突出煤层中,无论穿层钻孔或是顺层钻孔均能起到明显的增透、增量、提抽作用,该技术使用范围广,应用前景广泛。     

水力冲孔技术在低透气性突出煤层瓦斯抽采中的应用

为了研究水力冲孔技术对余吾矿主采煤层的卸压增透作用,采用理论分析、室内电镜测试和现场工业性验证相结合的方法,结果表明:水力冲孔技术通过宏观裂隙和微观孔隙两个层面实现煤体的卸压增透;现场冲孔钻孔瓦斯流量衰减系数为0. 003,仅为普通钻孔的1/7;实施水力冲孔措施区域内,瓦斯抽采浓度明显优于普通钻孔区域内。水力冲孔技术可以有效强化煤层卸压增透效果,提高瓦斯抽采效率,保障工作面的安全生产。     

玉溪煤矿煤巷掘进工作面增透瓦斯抽采技术研究与应用

为实现1302运输顺槽掘进工作面瓦斯的高效抽采,通过分析水力冲孔造穴增透技术原理、工艺流程,结合工作面的具体地质条件,设计水力冲孔造穴水压为18 MPa,造穴循环距离为100 m,每循环内划分为4个区域,进行变间距造穴方案设计,基于煤层瓦斯含量特征,进行掘进工作面顺层钻孔抽采设计,并在水力冲孔造穴方案实施前后分别进行抽采效果监测分析。结果表明:增透抽采技术实施后,抽采效率显著提升,且抽采方案实施后煤层残余瓦斯含量和钻屑解吸指标均满足规范要求。     

掏穴扩孔技术在低透气性松软煤层中的应用

余吾煤业主采的3号煤层,属于低透气性松软煤层,为提高穿层钻孔抽采效率,在N2203底抽巷穿层钻孔中进行掏穴扩孔技术试验。通过使用掏穴钻头对钻孔煤孔段扩孔,增加钻孔直径,增加煤壁暴露面积,增大周围煤体裂隙,使煤体得到充分卸压,提高了煤层的透气性,从而增强了钻孔瓦斯抽放效果。通过考察掏穴钻孔抽采效果,得出掏穴钻孔抽采流量优于普通钻孔,同时流量衰减时间多于普通钻孔,提高了钻孔抽采效率。     

低渗煤层瓦斯抽采顺层钻孔水力造穴卸压增透效果研究

为了揭示水力造穴参数对钻孔瓦斯抽采效果的影响规律,指导煤层水力造穴增透技术施工参数的合理选择。建立了煤层损伤-应力-渗流耦合模型,分析了不同造穴参数下煤层卸压增透效果,展开了顺层钻孔水力造穴现场工程试验,考察了不同造穴参数下钻孔瓦斯抽采效果,结果表明：采用水力造穴技术形成的孔穴能够有效降低其周围煤体应力,提高煤层渗透率,增加瓦斯钻孔抽采效果;造穴半径越大煤层的卸压程度越大,进而煤层渗透率增幅就越大,但在实际工程中过大的造穴半径会使得孔穴稳定性差,钻孔塌孔堵塞瓦斯涌出通道会使得钻孔瓦斯抽采量有所降低,试验矿井最优造穴半径为0.6 m;造穴间距对它们之间的应力降低区范围有着较大的影响,在一定距离条件下孔穴卸压有着明显的叠加效应,造穴间距越近叠加效应越明显,煤层应力越小,卸压增透效果越好。试验钻孔穴间距由8 m减小到6 m时,单孔平均瓦斯抽采纯量增加389.16%。     

构造煤层水力造穴卸压增透瓦斯抽采技术体系与应用

构造煤层具有渗透率低、煤层强度较低、瓦斯含量较高等特点,易出现堵孔、喷孔等现象,直接导致该类煤层瓦斯抽采难度较大。为解决构造煤层低渗透率导致的瓦斯抽采难题,分析了现有煤层增透技术及优缺点,介绍了一种区域性水力造穴卸压增透技术,提出了水力造穴卸压增透瓦斯抽采技术体系,具体包括水力造穴钻冲装备、煤水分离和煤量计量系统、高低负压独立瓦斯抽采系统。以试验采区为工程背景,介绍并分析了现有煤层增透技术及其优缺点,研究提出了区域性水力造穴卸压增透技术,形成了以水力造穴钻冲装备、煤水分离和煤量计量系统、高低负压独立瓦斯抽采系统为主的区域性水力造穴卸压增透技术体系。现场试验等间距7 m、8 m、10 m、12 m以及变间距水力造穴方案,分析不同钻孔直径的抽采效果,对比分析单孔及组孔的瓦斯抽采效果。研究结果表明,采用变间距水力造穴卸压增透技术,有效保障了煤体卸压增透效果,解决“掘进-抽采”不均衡问题,为解决构造煤层低渗透率导致的瓦斯抽采难题提供一种新技术。     

底抽巷穿层钻孔卸压增透技术研究

针对底抽巷穿层钻孔预抽效果差的问题,结合新景公司3煤坚固性系数小、埋深大、瓦斯含量高等特点,提出了利用底抽巷穿层预抽钻孔进行卸压增透的方法,分析了水力冲孔造穴卸压增透和CO_2气相预裂爆破卸压增透技术原理。通过现场试验,与原底抽巷穿层钻孔预抽对比分析,水力冲孔造穴和CO_2气相预裂增透技术卸压增透效果明显,取得了良好的瓦斯抽采效果,为新景公司3煤解决煤层条带瓦斯提供一种新的思路和方法。     

1302工作面瓦斯抽采水力造穴增透技术试验

基于李村煤矿煤层结构复杂、煤层松软、透气性低,存在本煤层瓦斯抽采效率低、难度大等问题,在1302 X作面进行了水力造穴增透技术试验。效果分析表明,采用水力造穴增透技术的单孔瓦斯抽采纯量是普通单孔的7.38倍。     

水力冲孔造穴增透机制及应用研究

为研究水力冲孔造穴技术的卸压增透机制,利用受载煤体全应力—应变曲线,建立受载煤体渗透率演化模型,结合Comsol Multiphysics多物理场数值模拟软件,验证了水力冲孔造穴对煤体卸压增透的有效性。结果表明:水力冲孔造穴技术在形成半径为0.60 m的空洞后,在钻孔周围煤体内形成了半径为1.34 m的瓦斯渗透率增高区。该技术在焦煤集团九里山矿井下16051运输底抽巷开展试验,通过对普通钻区和冲孔造穴区的瓦斯抽采数据进行对比,可以看出:采取水力冲孔造穴措施后,抽采钻孔的瓦斯浓度提高了0.77倍,瓦斯抽采纯量提高了1.51倍,该措施有效地提高了煤层瓦斯抽采效率,减少了安全事故,保证了工作面的安全回采。     

水力冲孔增透技术在提高煤层瓦斯抽采效率方面的应用

为解决突出煤层低透气性导致的瓦斯抽采达标时间长的问题，以山西某矿2号煤层煤巷掘进工作面的超前瓦斯预抽为工程背景，采用水力冲孔增透技术对前方煤体瓦斯进行强化抽采。结果表明，采取水力冲孔增透技术钻孔的瓦斯抽采浓度明显高于普通钻孔，平均单孔抽采纯量均保持在普通钻孔的3倍以上；煤巷掘进期间的钻孔瓦斯解吸指标K₁值明显小于未实施水力冲孔措施的指标，水力冲孔增透技术能有效提高煤层透气性，从而大大提高煤层瓦斯抽采效率。     

穿层钻孔煤层段掏穴扩孔技术及应用

为提高低透气性煤层的预抽瓦斯效果,介绍了穿层钻孔煤层段掏穴扩孔卸压增透技术,运用数值模拟方法和现场实践相结合,分析了掏穴钻孔的增透增流机理。研究结果表明:对穿层钻孔煤层段掏穴扩孔后能排出大量煤体,钻孔周围煤体膨胀变形,煤体内地应力降低、裂隙增多、透气性大幅度提高,抽采影响半径可增大34.2%,瓦斯抽采浓度可提高2倍,瓦斯抽采纯流量可增大4-6倍。这一技术卸压增透效果明显,且施工简单,为矿井预抽煤层瓦斯提供了新途径。     

高瓦斯低透气性坚硬煤层机械造穴泄压增透技术研究

基于新田煤矿煤层硬度大、瓦斯含量高、透气性差、抽采效率低等特点,提出采用机械造穴泄压增透技术,研究新田煤矿泄压增透后煤层透气性及抽采效果。结果表明:机械造穴泄压增透技术在低透气性坚硬突出煤层能起到明显的增透、提抽作用,影响区域内煤层透气性大大提高,有效地释放了煤体内部压力,对瓦斯动力有减阻作用,提高坚硬低透气性煤层瓦斯抽采效果,提高了瓦斯抽采效率,为同类型煤矿瓦斯抽采提供了更多的解决办法。