基于胶囊压力粘液封孔方式下的主动式瓦斯测压

准确获取煤层瓦斯压力参数,对于指导煤矿安全生产具有特别重要的现实意义。本文阐述了基于胶囊-压力粘液封孔方式下的主动式测压技术原理,通过在毕节市宝黔煤矿的现场实践应用,取得了良好的效果。较被动式测压,压力稳定时间缩短了50.0%;测得的煤层瓦斯压力提高了18.2%,更接近原始瓦斯压力。     

一种新型带压注浆封孔测压技术的密封效果研究

为了提高煤层瓦斯压力测定的准确性,解决传统封孔测压方式易发生喷浆及密封性差的问题,基于对测压失效原因的分析,提出一种新型带压注浆封孔测压技术。通过建立力学平衡方程研究了新型封孔测压技术装置承压密封效果,利用COMSOL模拟分析了带压注浆后浆液扩散模型。分析结果表明：新型封孔测压技术比传统测压方式有更好的承压能力,可为带压注浆提供保障;以4 MPa浆压、带压注浆12 h可以使浆液达到最佳扩散效果,能较好地封堵钻孔裂隙圈。通过现场对比试验,结果表明新型封孔测压技术比传统常压注浆封孔测压技术测压结果更准确,测压时间更短。     

胶圈-压力黏液封孔测压法在煤矿的应用

对瓦斯压力测定的重要性进行了概述.采用胶圈-压力黏液封孔测压法对贵州某煤矿6-3煤层进行了现场测试.对比理论计算结果,该方法的测试结果准确可靠,为煤矿企业进行瓦斯压力测定提供了可靠的测定方法.     

胶囊封孔工艺在下向测压钻孔中的应用

在煤矿生产过程中,受现场条件的限制常会利用下向钻孔来测定瓦斯压力。但下向测压钻孔封孔较困难,测得的瓦斯压力值较低。为了提高下向钻孔测压的准确率,对目前下向钻孔测压所遇到的问题进行了分析,针对性提出采用胶囊下向钻孔封孔工艺技术,并对其现场应用效果进行了分析和探讨。结果表明,胶囊封孔工艺在下向测压钻孔的应用中效果较好。     

下行穿层钻孔封孔测压技术的研究

煤层瓦斯压力是煤矿管理者开展瓦斯预测和防治工作的基本依据。文章针对下行穿层钻孔很难准确测定煤层瓦斯压力的问题,提出使用"分时分段封孔法"进行封孔。此法有效封堵了围岩裂隙水,为复杂条件下准确测定瓦斯压力提供了保障。经现场实践证明,取得了较好的效果。     

复杂地质条件下测压钻孔的几种封孔工艺

煤层瓦斯压力的准确测定能够为矿井制定合理有效的防治瓦斯灾害措施提供依据.在复杂地质条件下进行瓦斯压力测定,封孔质量的好坏将直接影响着煤层瓦斯压力的测定情况.通过对矿井复杂地质条件下煤层瓦斯压力测定的实践,经过分析和总结,在煤层瓦斯压力测定中取得了上向钻孔和下向钻孔封孔工艺的新认识,为在复杂地质条件下采取合理的测压封孔工艺提供了参考,可更好地指导矿井煤层瓦斯基本参数的测定,为更好地确定瓦斯治理方案提供可靠的依据.     

胶囊-黏液封孔测压设备常见测压事故的事故树分析

在总结胶囊-黏液封孔测压设备在使用过程中常发生的各种事故的基础上,利用事故树分析法推导分析了导致事故发生的各种可能原因及这些原因之间的关系。然后通过分析和计算找到了防止事故发生的最佳途径并得出了防止胶囊-黏液封孔测压设备测定煤层瓦斯压力过程中出现事故的注意事项。     

基于高压注浆与胶囊压力黏液封孔技术的瓦斯测压

在顶底板岩石破碎或可能存在含水层的岩层中,为了快速准确测定煤层瓦斯压力,提出了高压注浆固结岩层技术结合胶囊压力黏液封孔测压技术方法,该法可以有效密实裂隙和微隙、阻止承压水与裂隙水进入测压室,较快地测出煤层瓦斯压力,将该法应用于顺达煤矿四号井K11煤层,2号钻孔和3号钻孔的黏液压力稳定在了所要求的压力范围内,在48 h内测得了K11煤层瓦斯压力为0.52 MPa.     

顺煤层聚氨酯-胶囊带压注浆封孔测压技术

通过对常用的几种测压工艺优缺点分析,提出聚氨酯-胶囊带压注浆封孔测压技术。并对钻孔周边裂隙圈的分析,优化了注浆参数,在上社煤矿进行现场实验。结果表明:水泥浆带压后能有效封堵钻孔周边的裂隙,测得的瓦斯压力更加接近原始瓦斯压力。     

测压钻孔瓦斯涌出的规律

煤层瓦斯压力的测定是有效防治矿井灾害事故发生的重要基础性工作,但压力的测定受煤层埋藏地质条件的复杂性和瓦斯压力测定技术的局限性,煤的变质程度、破坏类型、透气性、瓦斯压力等的差异各个钻孔周围的瓦斯流场不尽相同,使其准确、真实的测定煤层瓦斯压力较为困难.为了能弄清钻孔瓦斯涌出机理,通过分析煤层瓦斯流动理论,建立了测压孔周围煤体内瓦斯流动的均质径向稳定流动模型,找出了测压孔周围三维空间内瓦斯流动规律以及压力分布规律.结果证明,测压孔内瓦斯压力分布曲线为双曲线形.     

俯角测压封孔技术应用研究

准确获取煤层瓦斯压力是有效开展瓦斯预测和防治工作的重要技术保障,文章分析了目前俯角测压工艺中存在的缺点和不足,提出了使用"水泥砂浆再造孔"法进行封孔测压,经实践证明,此法可有效封堵岩层裂隙和渗水,为复杂条件下的瓦斯压力测试提供了保障。     

仿岩孔条件下顺层钻孔瓦斯压力测定技术研究

在利用煤孔测定本煤层瓦斯压力的过程中,为从根本上封堵煤层钻孔周围的裂隙,解决煤层钻孔易变形、塌孔的问题,提出了仿岩孔瓦斯压力测定方法。钻孔失稳破坏的力学分析表明,钻孔破碎带半径与围岩的岩性有关,提高围岩内摩擦角和内聚力是增大围岩强度的有效途径。通过分析煤层固化成孔的机理和数值模拟发现,高压注浆加固煤体可以增大孔壁围岩强度。现场对比试验表明:仿岩孔测压技术与岩孔测压差值为0.02 MPa,相对误差仅为3.85%,仿岩孔测压技术具有较好的可行性。     

煤岩塑性软化及扩容特性对钻孔密封性的影响

钻孔密封性是钻孔瓦斯抽采的关键基础之一,而煤岩力学特性对钻孔密封参数的选择及密封效果具有重要影响作用。因此,为准确认识钻孔围岩密封环境并深入分析煤岩塑性软化及扩容特性对钻孔密封性的控制作用,进而为钻孔密封参数的合理选择提供可靠的依据。基于煤岩全应力应变曲线及煤层力学参数,通过引入煤层软化系数k及扩容系数η1和η2,在构建煤岩线弹塑性力学软化"三折线"模型的基础上,依据线性Mohr-Coulomb屈服准则,对钻孔围岩弹性区、塑性软化区及塑性流动区半径、钻孔围岩径向位移以及钻孔围岩理论密封半径等参数进行理论数值解析计算,并对相应解析结果进行对比分析。同时结合钻孔成像技术及钻孔瓦斯抽采浓度数据监测等手段,综合分析塑性软化及扩容特性对煤层钻孔密封性的影响作用。研究结果表明,与理想弹塑性模型(Kastner)解相比,受塑性软化及扩容特性共同作用下的煤层钻孔围岩径向位移及理论密封半径分别增加12. 93倍和2. 60倍,且在构造煤层区域内钻孔缩径现象明显。在钻孔密封参数及密封材料相同的条件下,缩径现象明显的钻孔内初始平均抽采瓦斯体积分数较相邻完整钻孔降低59%,在29 d考察期内平均抽采体积分数同比降低64. 92%,瓦斯体积分数衰减率同比增加3倍。因此,塑性软化及扩容效应是造成钻孔初始密封性降低及后期抽采瓦斯衰减的主要原因之一,而采用Kastner方程求解获得的煤层钻孔围岩理论渗透半径及注浆压力等参数并不合理;同时,钻孔密封参数需应根据钻孔围岩特性进行区别选择。     

抽采负压沿顺层钻孔分布规律及应用研究

为了掌握顺层长钻孔内负压分布规律,更好地指导顺层钻孔关键参数的确定及抽采技术应用,建立了钻孔周围煤体内瓦斯流动模型,并对钻孔内瓦斯流动模型进行耦合,得到顺层钻孔内负压分布计算公式。理论分析了传统抽采、加长抽采管抽采和下放筛管抽采3种工艺钻孔内负压分布状态及抽采效果,并在重庆能投渝阳煤矿N3702工作面进行现场试验验证,结果表明：采用理论计算公式对实测数据进行拟合,拟合度接近1,百米钻孔压损计算值与实测值偏差仅为3.97%,计算模型能满足工程实践的精度要求;3种抽采工艺效果对比显示,传统抽采工艺压损大、易漏气,在成孔条件较好的硬煤层中宜采用加长抽采管工艺,而在成孔条件不好的软煤层中宜采用下放筛管工艺。     

影响煤层瓦斯压力测定结果的关键因素分析

结合盘江矿区29个煤层瓦斯压力的测定工作,系统分析了影响煤层瓦斯压力测定结果准确性的关键因素,结果表明实现科学测压的技术途径是:合理选择测压地点,避免受巷道或煤层暴露面卸压影响;充分考虑煤层赋存条件(地质构造、水文、邻近煤层等)对测定值的影响;精确设计施工钻孔、优化钻孔参数和优选封孔深度,以减少施工成本和观察周期;采用封孔器封孔时,胶囊膨胀压力大于3MPa。     

钻孔应力分布特征及卸压增透技术的数值模拟

对钻孔的应力分布进行了系统研究,采用FLAC3D软件建立三维模型,综合考虑巷道和钻孔的共同影响,分析了不同原岩应力、钻孔深度、钻孔直径及钻孔数目条件下钻孔围岩的应力分布情况,并对水平多孔随钻孔间距变化的应力分布规律进行分析.采用卸压增透技术消除多孔间的应力集中区,对煤体进行卸压增透,消除突出危险性,最后利用数值模拟和现场工业性试验对效果进行验证.     

考虑流变特性的抽放钻孔应力分布和移动变形规律研究

为了研究抽放钻孔周围煤体的应力分布及移动变形规律,分析了钻孔周围煤体的力学特性,建立了考虑煤的塑性软化和扩容特性的黏弹塑性模型,得到了煤体应力、位移、孔径变化和卸压范围的表达式,对比分析了软硬煤层钻孔的应力分布及卸压效果,研究了抽放钻孔孔径变化规律,解释了软煤层钻孔抽放体积分数快速衰减的原因。研究结果表明：钻孔周围煤体具有塑性软化、扩容和流变特性,软煤层钻孔具有更好的卸压效果,蠕变变形更为剧烈,在短时间内就可能发生失稳破坏,阻塞瓦斯抽放的通道,致使瓦斯抽采体积分数迅速下降;硬煤层钻孔直径虽有缩小但仍处于稳定状态,并不发生堵孔现象,但是到井田深部由于应力增大,蠕变变形加剧,就有可能发生失稳破坏。研究成果与生产实践具有较好的一致性,可以为瓦斯抽采参数的确定提供理论指导。     

高位钻孔瓦斯抽放技术理论与实践

工作面回采会导致上覆岩层卸压,并在采空区形成瓦斯流动和运移的“O”形圈裂隙,该处能够长期稳定抽放出瓦斯。通过数值模拟研究,分析、研究和实测了开采11-2煤层对上位12和13-1煤层的卸压效果、开采形成的采空区“O”形的存在位置以及高位钻孔瓦斯抽放的效果,研究表明,开采11-2煤层对12和13-2煤层卸压效果明显,煤层透气性系数增加了2880倍,高位钻孔瓦斯的抽放使13-2煤层瓦斯压力从4．5 MPa下降到0．5 MPa,瓦斯解析速度和钻屑量均处于安全值,确保了13-1煤层的安全开采。     

考虑煤层倾角和钻孔倾角的钻屑量理论研究

为准确预测与预防深部开采煤与瓦斯突出,建立了考虑煤层倾角与钻孔倾角的新钻屑量理论计算公式,并分析了煤层倾角和钻孔倾角对钻屑量的影响。以平煤股份有限公司八矿为研究对象,将钻屑量理论计算值与该矿己₁₅-21030风巷现场钻屑量实测值进行对比验证,得出在煤层倾角一定时,钻屑量随钻孔倾角增大呈幂指数递减关系,减小的比率呈“V”形变化趋势,原钻屑量理论值与实测值平均误差为5.5%,在考虑煤层倾角与钻孔倾角情况下的新钻屑量理论值与实测值平均误差为3.9%。     

二次封孔套管测压技术研究及应用

煤层瓦斯压力是煤层瓦斯参数的重要指标,其大小直接决定着相关瓦斯防治措施的制订和实施。为解决封孔漏气问题,综合各种封孔测压技术,提出了二次封孔套管测压技术,该技术采用一次钻孔到煤层底板后全段带压注浆封孔,然后原地开孔穿透煤层至顶板,再下套管注浆封孔,在套管内安装测压管,可有效封堵钻孔周围裂隙,提高测压气室密封效果。现场应用表明,与水泥砂浆封孔对比,二次封孔套管测压技术在相同的地质单元施工参数相同的钻孔所测煤层瓦斯压力值更高,说明该技术更好,测压准确率高。