深部低透气性煤层水力冲孔强化增透技术研究

分析了水力冲孔技术强化增透机理,并在淮南矿业集团潘北矿进行了底板抽采巷水力冲孔强化增透实验。系统地分析了冲孔水压、冲孔时间、钻孔仰角等技术参数与出煤量的关系,并分析了出煤速度与水压的关系。     

综合防突措施在单一低透气性煤层中的应用实践

单一低透气性煤层防突工作,一直是困扰此类矿井安全生产的主要问题。大众公司防突技术人员通过不断探索,研究总结了符合矿井实际的防突方法,实施了从"区域到局部"的防突综合治理措施和从"穿层到顺层"的瓦斯立体抽放方法,收到了良好的防突效果。     

水力冲孔在夹矸低透气性煤层中的应用

基于新集二矿A1煤组煤层透气性低,瓦斯压力大的特点,根据高压水射流原理,利用穿层钻孔进行了水力冲孔卸压增透试验。结合煤层含有均厚1 m夹矸层特殊煤层赋存情况,在试验过程中仅部分煤层进行水力冲孔。结果表明,水力冲孔技术在夹矸煤层中可以得到较好的适应,增加了煤层透气性,提高了煤层瓦斯抽采效率。     

水力冲孔消突措施试验研究

针对淮南矿区埋深大、透气性低及高地应力的煤层赋存状态,为了解决石门揭煤过程中的煤与瓦斯突出问题,在谢桥等5个矿试验了水力冲孔技术,通过排出部分煤体和瓦斯,对煤体增透卸压,从而实现快速、安全的揭煤。研制了水力冲孔专用PZCK-C-*系列喷头,优化了水力冲孔工艺和技术参数,模拟对比了冲孔前后钻孔周围的应力变化。试验结果表明,在钻孔冲出煤量达到1.0～2.5 t/m时,其冲孔影响半径可以达到5.5～9.0 m,煤层透气性系数增大了70%～370%,实施水力冲孔后,冲孔控制区域的煤体得到卸压,透气性增大,突出潜能和瓦斯热力学能得到释放,快速消除了石门揭煤工作面的突出危险性。     

改变煤层透气性防突措施及应用

介绍了煤层透气性和煤与瓦斯突出的关系及改变煤层透气性防突措施原理和应用。     

水力冲孔快速消突效果分析

以淮南矿业集团潘二矿为研究背景,研究水力冲孔卸压增透的防突机理,阐述了水力冲孔的工艺流程,并结合水力冲孔有效影响半径,确定了巷帮钻场钻孔的合理布置方法,研究结果表明:采取水力冲孔后,可有效消除激发突出应力和煤体结构的不均匀性,提高煤体强度和煤层透气性,使巷帮钻孔瓦斯抽放量大幅度提高,煤层透气性提高了4.7倍。     

深部高瓦斯低透气性煤层水力挤出效果研究

阐述了水力挤出措施的工艺流程、钻孔布置和注水系统设备选型,考察了注水前后煤体应力的变化情况和钻孔有效影响范围,分析了水力挤出措施实施前后瓦斯涌出特征及规律。研究表明,在深部高瓦斯低透气性煤层采用水力挤出措施,可有效增强煤层透气性,减小瓦斯应力,降低瓦斯涌出量和涌出速度,防突效果明显。     

低透气性煤层水力冲孔增透合理冲孔煤量的确定

水力冲孔是低透气性煤层普遍采用的卸压增透措施,合理确定钻孔的冲孔煤量,能够有效保证冲孔区域的瓦斯抽采浓度,加快瓦斯抽采达标速度。针对现场应用水力冲孔增透措施后瓦斯抽采方面存在的问题及对煤巷掘进产生的影响进行分析,探讨了水力冲孔增透合理冲孔煤量的确定方法,进一步指导低透气性煤层瓦斯治理工作。     

登封矿区低透气性松软煤层水力冲孔措施研究

针对登封矿区煤层松软瓦斯含量大透气性差的情况,采用数学计算方式计算了水力冲孔水射流破煤压力,利用COMSOL软件模拟分析了水力冲孔有效影响范围,研究了水力冲孔在煤矿低透气性松软煤层区域抽采消突措施中的应用效果,确定了适用于马池煤矿的水力冲孔技术参数。研究表明,在运用相关技术参数的情况下,水力冲孔在煤矿低透气性松软煤层区域抽采消突措施中应用效果显著。     

水力冲孔技术在松软低透突出煤层中的应用

针对嘉禾县罗卜安煤矿煤层松软低透气性的现状,选择了水力冲孔增透措施,介绍了水力冲孔增透机理及基本工艺流程,研究了水力冲孔在松软低透突出煤层区域抽放消突措施中的应用效果。研究表明,水力冲孔在松软低透突出煤层区域抽放消突措施中应用效果显著,单孔冲出煤体7t,冲出瓦斯558．3m^3,抽放钻孔等效孔径提高13．38倍,钻孔抽放有效影响半径提高2～3倍,单孔瓦斯预抽浓度提高4～5倍,抽放衰减周期提高3倍以上。     

穿层水力冲孔增透技术在严重突出煤层中的应用

为了消除严重突出煤层的突出危险性,提高煤层瓦斯预抽率和突出煤巷掘进工作面的掘进速度,以义马煤业集团义安矿YX001工作面轨道巷为研究背景,对穿层水力冲孔增透技术的施工工艺及增透效果进行了研究。现场应用表明,穿层水力冲孔增透技术措施能降低煤层瓦斯压力,增加透气性,冲孔后,残余瓦斯含量下降到3.34~6.43 m3/t,有效地消除了煤层突出危险性;大幅度释放煤体中的瓦斯,使严重突出煤层巷道掘进速度提高了1倍以上,掘进速度达70 m/月(18.3m2大断面),取得了良好的综合防突效果。     

水力冲孔快速消突技术的研究与应用

为提高石门揭煤和煤巷快速掘进速度,基于高压水射流破煤原理,研究了水力冲孔卸压增透的防突机理,通过理论分析、实验室研发及工业试验相结合的方法,阐述了水力冲孔的工艺流程及主要设备研发情况,并结合淮南矿区的实际条件,确定了水力冲孔的最佳破煤水压为煤的普氏系数的12~20倍。研究结果表明,在强突出煤层实施水力冲孔技术措施后,煤的弹性潜能得到释放,瓦斯压力梯度降低,有效消除了激发突出的应力,煤层的透气性增强,石门揭煤速度提高4倍,对比不同的防突措施,水力冲孔后煤巷掘进速度提高为原来的3~5倍,是中高压注水的3.3倍、是排放钻孔的2倍。     

穿层水力冲孔卸压增透效果的研究

分析了水力冲孔增透消突的机理,阐述了水力冲孔的工艺流程,以北辰矿8111工作面底板巷为试验地点,考察了水力冲孔前后抽采影响半径、煤层瓦斯含量、透气性系数、抽采瓦斯浓度和瓦斯流量的变化。并利用RFPA2D-Flow软件模拟了水力冲孔前后煤层裂隙发育过程,研究了水力冲孔后煤层应力和渗透系数对抽采效果的影响。     

松软低透煤层随钻水力冲孔钻具研制与应用

针对现有水力冲孔钻具在松软低透煤层造穴施工中存在需2次下钻、劳动强度大、施工效率低、钻杆密封性不好等问题,研制了随钻型水力冲孔钻具,实现了只需下入一趟钻便可同时完成正常钻进和冲孔作业,并在晋煤集团赵庄矿、淮南矿业丁集矿及阳煤集团新元矿开展了现场试验。试验结果表明:研制的随钻型水力冲孔钻具结构设计合理,压力转换机构工作可靠,密封性能良好,耐压能够达到30 MPa;与常规水力工艺相比,该技术能够减少辅助作业时间,有效降低了工人劳动强度,对松软低透煤层卸压增透作用显著,有效提高了瓦斯抽采效果,具有较高的推广应用价值。     

突出煤层穿层钻孔群增透增流作用机制

为提高突出煤层的预抽瓦斯效果,提出了穿层钻孔群增透增流技术,研究了其增透增流作用机制.研究结果表明,穿层钻孔群排出煤体,内部含瓦斯煤体卸压、膨胀、变形,裂隙扩展、贯通、扩容,渗透性平均可提高150倍.裂隙系统深入煤体内部,变相延伸了钻孔长度,瓦斯流动模式发生根本性的改变,抽采流量平均可提高4倍.     

突出煤层采煤工作面顺层钻孔水力压裂增透技术

为了解决采煤工作面顺层钻孔消突效果不均匀、效率较低等问题,以淮南地区谢桥煤矿低透气性煤层为试验对象,采用顺层钻孔水力压裂技术对煤层进行增透,以提高瓦斯治理效率。介绍了顺层钻孔区域防突措施设计方案,对水力压裂半径进行了考察;开展了水力压裂钻孔及瓦斯抽采钻孔设计,以及注水压力、注水量和保压时间等水力压裂工艺参数试验。水力压裂和未压裂顺层钻孔瓦斯抽采效果对比表明,水力压裂后钻孔抽采平均瓦斯浓度提高54%,平均单孔抽采瓦斯纯流量提高280%,抽采达标时间缩短了1个月;防突效果检验指标均达标,工作面回采期间未出现瓦斯浓度超限现象。     

煤层浅孔注水防突有效影响半径的测定

为确定低透气性突出煤层浅孔高压注水防突技术的有效影响半径,设计了一套煤层注水防突系统,在此基础上优化了防突钻孔的布置方案,并在平煤五矿己16,17煤层进行了现场试验与效果检验,实现了钻孔注水增透一体化,结果表明：煤层浅孔高压注水防突技术有效影响半径为2.5m,在有效影响半径内瓦斯涌出初速度平均提高了80%以上。     

水力冲孔强化增透松软低透突出煤层效果分析

以罗卜安煤矿为研究背景,在预抽煤层瓦斯前,采用水力冲孔措施对煤层进行增透。为了分析水力冲孔对松软低透突出煤层的增透效果,特对水力冲孔前后钻孔瓦斯涌出特征、煤层透气性系数和钻孔抽放有效影响半径的差异性进行了对比研究,结果表明:水力冲孔后钻孔初始瓦斯涌出量提高了6倍,百米极限瓦斯流量提高了46倍,钻孔瓦斯涌出衰减系数降低了85%,煤层的透气性系数提高了53.48倍,钻孔抽放有效影响半径提高了2～3倍。