碎软低渗煤层顶板水平井条带瓦斯预抽技术

针对贵州西部煤矿区井下瓦斯抽采难度大、安全性低等问题,将地面抽采先进技术应用于煤矿瓦斯治理,开展碎软低渗煤层顶板水平井条带预抽技术方法研究。以对江南煤矿为例,通过井位优化布置、井眼轨迹设计、定向射孔和分段压裂等工艺流程研究,抽采工作面和掘进条带的煤层瓦斯,并通过储层数值模拟和编绘残余瓦斯含量分布图对抽采效果进行描述。预测结果显示,顶板水平分段压裂井抽采影响范围成条带状分布,并随抽采时间的持续以井眼为中心向两侧扩展,抽采强度随距井眼距离的增大逐渐降低,连续抽采5年,综合抽采率可达32%,掘进条带瓦斯含量可降至8 m~3/t以下。     

三软难抽煤层大孔径抽采封孔技术改进

三软难抽煤层顺层钻孔预抽瓦斯过程中抽采浓度、抽采负压均偏低等问题的存在,在一定程度上影响了瓦斯治理的成效。为有效解决本煤层顺层孔抽采浓度低的问题,以裴沟煤矿为研究背景,通过大直径顺层钻孔施工,采取"两堵一注"封孔工艺,比较和研究了不同封孔材料对抽采瓦斯浓度及负压的影响。研究结果表明:采取"两堵一注"封孔后,有效抽高了钻孔的抽采负压及抽采浓度。     

顺层瓦斯抽采钻孔封孔提浓技术及应用

针对顺层瓦斯抽采钻孔封孔工艺及材料展开研究,研发了具有膨胀性高、流动性强和强度适中等特征的新型封孔材料及配套两堵一注带压注浆封孔工艺,综合利用数值模拟和封孔质量检测技术提出合理封孔深度的确定方法,初步形成顺层瓦斯抽采钻孔封孔提浓技术。该技术在山西李雅庄煤矿进行了现场试验,在80 d考察周期内,新型封孔材料试验钻孔瓦斯浓度无明显衰减现象,效果显著。     

浅谈松软煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术

封孔是煤矿瓦斯抽采过程中的关键环节,而封孔质量的好坏直接影响着瓦斯抽采效果,松软煤层瓦斯抽采过程中出现的浓度低、衰减快等问题更是严重影响瓦斯抽采效果,因此对其封孔技术的要求也更高。文章对松软煤层现有的封孔技术进行了分析,并对所存在的问题提出了改善措施。     

大倾角“三软”煤层瓦斯综合治理技术研究

义络煤业二_1煤层为典型的"三软"煤层,同时煤层具有倾角大、透气性差、赋存不稳定等特点,通过对义络煤业二_1煤层瓦斯赋存规律的研究分析,结合实际情况采用石门密闭抽放、回风隅角埋管抽放及厚煤区本煤层抽放的综合瓦斯治理措施,有效降低工作面风流瓦斯浓度,确保矿井安全生产。     

囊袋式注浆封孔技术在郑州矿区“三软”煤层的应用

为了提高郑州矿区"三软"不稳定煤层瓦斯抽采率,采用主动支护式封孔原理研制的囊袋式注浆封孔装置,有效地封闭了钻孔周围裂隙,减少漏气通道,降低了封孔段煤体的透气性,解决了"三软"煤层抽放钻孔封孔难的问题,提高了本煤层瓦斯抽放浓度,其效果显著.     

碎软低渗煤层水平井水力喷砂射孔工艺优化

针对碎软低渗煤层水平井煤粉产出危害,提出采用水力喷砂射孔压裂来实现“射孔-增透-控粉”为一体的压裂改造理念,具体工艺包含水力喷砂射孔、高压射流、环空压裂以及水力补射孔清洗。通过成本及工艺对比,选择油管拖动水力喷砂射孔方式进行压裂,并对工艺和关键工具进行优化。首先,优化防反冲蚀破坏一体化硬质合金圆锥收敛型喷嘴,能实现排量2.0～2.5 m³/min时,射流压力为16.5～25.8 MPa。其次,优化喷射器本体,能有效射穿套管、水泥塞,并射入岩石一定深度。配套一体化管柱顺利完成了煤层气U型水平井压裂和补射孔施工各8段,每段射孔时间15 min以上,并充分顶替返排煤粉,投产3年后产气量仍达到3500 m³/d以上,表明优化工艺达到了碎软低渗煤层改造效果。与连续油管分段压裂技术相比,油管拖动水力喷射压裂单段压裂作业成本降低了28.5%。     

空气螺杆钻具在碎软煤层定向钻进中的应用分析

空气螺杆钻具作为关键的欠平衡钻井工具在油气钻井中得到广泛应用。针对煤矿井下碎软煤层高效成孔的钻进难题,提出引入空气螺杆钻具破解碎软煤层定向钻孔施工难题。结合贵州省青龙煤矿实际生产需要,采用空气螺杆钻具施工完成7个主孔、2个主分支孔,孔深300m以上,钻孔成孔率达到89%,累计进尺3929m,钻孔轨迹可控、煤层钻遇率高、钻进速度快、排渣效率高、孔口除尘效果好,单孔最大瓦斯抽采纯量为2.5m3/min、浓度达到67.5%,单孔最大瓦斯抽采量达到3500m3/d,取得了良好效果。研究结果可为煤矿碎软煤层瓦斯抽采与治理提供借鉴。     

碎软煤层条带瓦斯地面高效抽采技术研究

为了提高碎软煤层条带瓦斯抽采效率和效果,基于目前地面瓦斯抽采主要采用垂直井或从式井的方式抽采效果差、效率低的现状,通过理论和实验分析论证了穿岩层压裂改造煤储层的可行性,提出了在目标煤层顶板岩层中钻水平井,并通过垂直向下射孔以及采用泵送桥塞分段进行压裂的方式进行地面瓦斯抽采。试验结果表明:顶板分段压裂水平井单井产量高、高稳产期更长、产量衰减更慢;有效水平井段控制区域内瓦斯下降均匀,更有利于进行条带瓦斯抽采;相同投资条件下,采用水平井的方式瓦斯抽采效率和投入产出比更高。     

三软煤层大倾角俯采关键开采技术研究与应用

谢桥煤矿在三软较薄厚煤层回收采区煤柱时,采用国内先进的大采高综采装备,布置大倾角俯采工作面,通过分析总结设备选型、顶板压力显现规律和工作面刮板输送机、液压支架、运输巷转载机、带式输送机等设备的防滑方法及回采技术管理,成功实现了三软煤层大倾角俯采工作面安全高产高效回采,达到了国内同类矿井先进水平,取得了良好的经济和社会效益。     

煤矿井下碎软煤层定向钻进技术及应用

基于气动螺杆马达定向钻进技术及装备,根据青龙煤矿实际情况,对21601工作面钻场钻孔布置方案进行了设计,探讨了顺层定向长钻孔施工特点,现场试验结果表明,定向钻孔深度300 m以上的超过75%,最大深度达406 m,瓦斯抽采纯量是常规钻孔的10倍以上。收集整理了2014—2018年钻孔工程量、瓦斯抽采量、抽采率、瓦斯治理井巷工程量、甲烷超限次数、回采煤量、瓦斯利用量和瓦斯发电量等相关数据,利用软件Excel绘制参数变量随时间变化的柱状图,对比分析了常规钻孔和定向钻孔的瓦斯抽采效果,结果表明,定向钻孔抽采效率远优于常规钻孔,更能满足煤矿井下的实际需求。     

碎软煤层空气复合定向钻进工艺技术北大核心

针对碎软煤层钻孔施工存在的钻孔深度浅、成孔率低、瓦斯抽采效果差等问题,提出了基于空气螺杆马达施工的空气复合定向钻进工艺技术。从钻速、钻压和供风量等方面分析了空气复合定向钻进工艺参数对钻孔施工的影响。在贵州青龙煤矿开展现场试验,在16~#碎软煤层中共完成12个主孔、4个主分支孔施工,200 m以上钻孔成孔率达到94%,300 m以上钻孔成孔率达到75%,最大孔深406 m,并取得了显著的瓦斯抽采效果。     

大倾角“三软”煤层安全开采

本文阐述了在大倾角“三软”煤层条件下，选择了走向长壁采煤方法和合理的支护设计；坚持了初撑力第一的观点；实施了单体液压支柱“阻力监控”方法；保证了支护系统具有良好增阻性能和初撑刚度；成功地解决了倾角２５～７５°，煤层松软，顶板破碎，支柱扎底、复杂困难条件下安全开采；实现了稳产，高产，高效，安全生产，为大倾角安全开采探索了一条新路。     

大倾角突出煤层群岩层高位中小钻孔瓦斯抽采技术

大倾角突出煤层群保护层工作面开采过程中出现的保护层工作面上隅角瓦斯超限问题和被保护层瓦斯抽采难题亟待解决.以矿压理论为基础,研究了保护层工作面顶板"三带"的合理高度,提出了大倾角突出煤层群保护层工作面顶板岩层裂隙带高位中小钻孔瓦斯抽采技术,通过湖南煤业集团蛇形山煤矿2344工作面研究结果表明,该技术提高了瓦斯抽采量和瓦斯抽采浓度,解决了保护层工作面上隅角瓦斯超限问题,同时又拦截了被保护层涌出的瓦斯,为类似煤层瓦斯抽采提供了理论和实践依据.     

碎软煤层韧性破坏-渗流耦合本构关系及其间接压裂工程验证

针对新疆艾维尔沟矿区大倾角碎软低渗煤层,设计了一种高性能三棱螺旋钻杆,其转矩性能更优,同时具备更大的排渣通道与更佳的孔壁稳定性,三棱螺旋结构既提高了钻杆的排渣效率,又可在钻遇碎软煤层时通过旋转钻杆、反复洗孔等方式有效解决由于垮孔、塌孔造成的卡钻、埋钻问题,可有效提高碎软煤层钻进深度。揭示了螺旋型三棱钻杆不同孔深段所需风压：孔深0~50 m时风压为0.44 MPa、孔深50~100 m时风压为0.53 MPa、孔深100~150 m时风压为0.61 MPa、孔深150~200 m时风压为0.67 MPa,并提出一套适用于大倾角碎软低渗煤层下向长钻孔钻进施工工艺。针对2130煤矿25222运输巷,在下帮施工20个下向长钻孔并开展了下向长钻孔排采试验,在排采的60 d内,甲烷抽采纯流量前10 d由0.10 m³/min快速降低至0.04 m³/min、之后30 d由0.04 m³/min缓慢降低至0.02 m³/min、最后20 d由0.02 m³/min缓慢增加至0.04 m³/min,达到了排采试验目标。试验结果表明, 采用三棱螺旋钻杆+中风压排渣钻孔工艺能够有效解决常规回转钻进成孔率低、孔深浅、工期长的问题,利用下向长钻孔解决工作面条带瓦斯抽采在新疆艾维尔沟矿区的推广应用奠定了基础。

     

大倾角煤层开采的技术研究

在大倾角厚煤层中进行分层同采，以及中厚煤层中进行走向长壁焦仰斜开采等技术试验研究，取得了显著效果，为大倾角煤层开采提供了技术经验。     

大倾角软煤层综采工作面防片帮技术

针对平煤集团十三矿己15-17-11081采煤工作面地质构造复杂、煤层倾角大、煤体松软,在开采过程中极易片帮冒顶,使工作面回采难以正常进行,经过分析研究,采取了打超前锚杆,防止片帮冒顶,超前锚固控制工作面煤壁,取得良好效果,使该工作面的生产实现正常,稳产高产.     

碎软煤层顺层定向孔区域递进式精准瓦斯抽采模式与实践

针对碎软煤层矿井工作面开采和巷道掘进对瓦斯抽采治理的需要,分析了现有技术的基本原理、特点和不足,提出顺层定向孔区域递进式精准瓦斯抽采模式,介绍了其基本原理、技术内涵、技术优势,开发了顺层定向孔空气钻进技术与装备。在贵州青龙煤矿进行了工程实践,在2个钻场共完成碎软煤层顺煤层定向孔主孔及主分支孔264个,总进尺35 473 m,最大孔深345 m,300 m以上钻孔成孔率超过70%;抽采初期单孔平均瓦斯抽采纯量达到0.4 m3/min左右,抽采末期仍为0.3 m³/min左右,是常规钻孔的10倍以上,累计抽采瓦斯纯量超过410万m³,取得了碎软煤层顺层钻孔施工和瓦斯抽采效果的重大突破。