保德煤矿定向长钻孔区域瓦斯抽采布孔方案试验研究

为解决高瓦斯矿井高强度开采条件下,煤层瓦斯预抽效率低、难度大、钻孔集中度差的问题,以保德煤矿81311工作面为试验区,基于COMSOL数值模拟软件建立定向长钻孔瓦斯抽采模型,根据钻孔抽采达标判定依据,通过模拟分析在不同布孔间距下煤层瓦斯压力随抽采时间的变化规律,优选布孔方案并进行工作面长钻孔区域预抽试验。研究结果表明：在相同孔径和抽采负压条件下,沿工作面走向定向长钻孔布孔间距为20、27、35 m时,抽采达标分别需123、215、357 d;对布孔间距为27 m的本煤层定向长钻孔抽采方案进行了现场试验,瓦斯抽采纯量随时间呈现初期指数式上升、中期波浪式上升、后期快速衰减的阶段性规律;实测抽采350 d单孔平均瓦斯抽采纯量为1.669 m³/min,预抽250 d抽采纯量峰值为2.680 m³/min,瓦斯抽采衰减系数小。     

中硬煤层瓦斯抽采定向长钻孔高效钻进工艺

钻孔抽采瓦斯是治理瓦斯最直接有效的手段。根据煤矿井下本煤层定向钻进技术原理,提出一种适用于中硬煤层定向长钻孔的高效钻进工艺,该工艺是将复合钻进技术与煤矿井下定向钻进技术相结合实现定向长钻孔高效钻进的一种钻进方法。通过现场试验证明,该方法能使钻孔孔壁平滑,防止憋泵、卡钻,减少事故处理时间,提高钻孔成功率和钻进效率。经分析,使用该技术后,与常规定向钻进相比,平均机械钻速提高了26.8%,该技术为今后煤矿井下定向钻进技术的推广提供了新思路。     

高位定向长钻孔近距离煤层瓦斯抽采技术试验研究

针对东庞矿近距离煤层综采工作面瓦斯涌出量大的问题,以千米钻机定向钻进技术及其配套装备为依托,进行了高位定向长钻孔近距离煤层瓦斯抽采技术试验研究。试验过程中,发现因煤层间距较小,钻孔施工穿越上部煤层而导致的卡钻、塌孔现象是该项技术实施的难点之一。高位定向长钻孔可同时抽采本煤层和邻近煤层的泄压瓦斯,瓦斯抽采流量和纯度高。高位定向长钻孔和普通高位钻孔相比,单孔平均抽采纯量是普通高位钻场的3倍以上;当处于稳定阶段后,其抽采总量高于普通高位钻孔,基本稳定在5～6 m³/min。该项技术用于工作面上隅角瓦斯治理,效果明显。     

定向长钻孔综合抽放瓦斯方法

介绍了岩石水平长钻孔抽放邻近层瓦斯和顺层长钻孔抽放本层瓦斯的试验情况，在此基础上，提出了长钻孔综合抽放瓦斯新方法，为高产高效高瓦斯工作面治理瓦斯灾害提供了新的技术途径。     

定向分支长钻孔区域瓦斯治理技术研究

针对单一低渗突出煤层瓦斯治理工作量大、成本高等问题,层底板中实施定向穿层长钻孔,达到高效抽采,提出定向分支长钻孔区域瓦斯治理技术.运用千米定向钻机在煤层中抽采瓦斯,通过深孔密闭取样装置和技术,验证区域钻孔钻屑量S主要在3.2 ～4.2 kg/m,钻孔瓦斯涌出初速度q＜2.8 L/min,达到了防突目的 .     

松软煤层底板定向长钻瓦斯抽采技术实践

为解决松软煤层瓦斯抽采钻孔施工难、成孔差的问题,提出了松软煤层底板定向长钻瓦斯抽采技术:在被保护煤层底板选择合适层位,采用定向钻进技术施工长距离钻孔作为主孔,再从主孔施工若干探煤层的分支钻孔抽采卸压煤层瓦斯。现场试验2个主孔进尺都达到了603m,累计抽采瓦斯纯量183 204.98 m3,工程实践表明该技术不仅回避了松软煤层本煤层钻孔难于施工的问题,而且分支钻孔很好的实现了区域煤层瓦斯抽采。     

松软破碎煤层定向长钻孔高效抽采技术研究

为有效解决松软破碎煤层透气性低导致的抽采效率低的问题,利用超大功率的ZYL-17000D定向钻机实现在松软破碎煤层中进行长距离钻进,采用随钻测量装置对长钻孔施工时出现的实际钻孔轨迹与设计钻孔轨迹进行实时比对,对存在偏差的钻孔进行及时纠偏,实现钻孔轨迹的实时跟踪控制。并在长平矿松软破碎煤层中进行现场施工,实现了钻孔长度达到300m的技术突破,每米钻孔抽采纯流量达到0.025m/min,与同一区域的普通顺层钻孔相比,抽采量提高了20.8倍,施工周期缩短了78d。大功率定向钻机长距离钻进的实验成功,验证了大功率定向钻机满足松软破碎煤层瓦斯治理需要,为松软破碎煤层的瓦斯治理提供了一种新的瓦斯治理思路。     

条带瓦斯预抽下向大垂深定向长钻孔成孔技术研究

针对龙凤煤矿进行煤巷条带瓦斯预抽定向长钻孔施工存在的下向大垂深孔排渣难、钻塌孔堵塞钻孔、下向钻孔积水等问题,结合钻场位置和钻孔设计情况,优选了钻探施工装备,研究了冲洗液加螺旋辅助强化排渣、气举排水、全孔筛管完孔等成孔工艺,优化了“两堵一注”封孔装置和工艺。在回风斜井和轨道1~#联2个钻场各施工了7个定向钻孔。结果表明：优选的钻进装备和优化的钻孔施工工艺满足下向大垂深定向孔钻完孔要求;施工钻孔平均孔深303 m,最大孔深363 m,最大下入筛管深度360 m;回风斜井钻场平均抽采浓度55.12%,213 d累计抽采瓦斯57.41万m³;轨道1~#联钻场平均抽采浓度51.74%,141 d累计抽采瓦斯42.37万m³,抽采效果明显,为龙凤煤矿煤巷条带瓦斯预抽和“以孔代巷”提供了新的技术支撑,为类似条件矿井条带瓦斯预抽下向大垂深定向钻孔提供了宝贵经验。     

高位定向长钻孔高效瓦斯治理研究

为解决鹤煤三矿4202采面瓦斯积聚与抽采难题,在该采面地质条件和井下千米定向钻机平台基础上,开展了定向、长距离、大直径钻孔抽采瓦斯效率研究。以采动岩体力学为理论指导,确定了煤层顶板采动裂隙冒落高度,优化了高位钻孔的布置区位,并利用成型钻孔,实现了以孔代巷的目的。通过定向抽采钻孔内瓦斯浓度、流量等数据统计,新方案中瓦斯流量、浓度是未采取措施前的5倍以上,有效减少了采空区和邻近煤层瓦斯向工作面内的扩散,确保了人员安全。     

定向顺层长钻孔瓦斯抽采效果分析

根据主运大巷揭露的煤层瓦斯赋存情况,原始瓦斯含量11~13 m~3/t,瓦斯压力0.48 MPa,掘进期间瓦斯涌出量偏大,严重影响掘进进度。为了解决掘进瓦斯问题,引入千米定向钻机,施工定向长钻孔,钻孔抽采60 d后,测定瓦斯含量低于8 m~3/t,掘进期间瓦斯浓度远远低于抽采前,实践证明,此项技术瓦斯治理效果显著。     

定向长钻孔施工技术在急倾斜煤层中的应用

针对哈沙图煤矿特殊地质急倾斜煤层矿井瓦斯含量大,本煤层瓦斯抽采钻孔在煤层走向和倾向上波状起伏大,普通钻机施工效果较差的情况,采用定向钻机施工本煤层定向长钻孔以解决区域瓦斯抽采的问题。结果表明：采取上述措施后,施工钻孔深度达702 m,遇地质异常采用的开分支方法最短时间为40 min,抽采瓦斯体积分数达80%以上,保证了施工顺利进行。     

近距离煤层群高位定向长钻孔瓦斯抽采实践

为有效解决青龙煤矿21602工作面采煤期间上隅角瓦斯浓度超限问题,利用定向钻进技术的轨迹可控、覆盖区域广等优势,在21602工作面布置高位定向长钻孔抽采采动卸压瓦斯。介绍了高位定向长钻孔瓦斯抽采技术原理,分析了钻孔布置层位及设计方案,通过现场实践确定了21602工作面高位定向长钻孔优先布置在顶板距离煤层16～28 m区域。实践表明,21602工作面采煤期间上隅角瓦斯浓度由抽采前的最高值0.72%降低到抽采期间的0.20%～0.40%,单孔抽采瓦斯纯流量达1.58 m³/min,有效保证了工作面的高效安全回采,可为近距离煤层群上隅角瓦斯治理提供经验。     

近水平千米定向钻机在矿井瓦斯抽采中的应用

针对目前井下常规钻机能力偏小,瓦斯预抽期较短,矿井掘抽采比例严重失调的现象,采用VLD-1000型和ZDY6000LD型井下千米定向钻机,根据工作面掘进、回采接续和目标区域瓦斯赋存的特点设计、布置钻场钻孔。详细介绍了钻孔施工过程、施工情况及瓦斯抽采效果,千米定向钻进相比于传统常规钻进工艺,定向钻孔的单孔成孔距离、钻孔煤孔比例、瓦斯抽采浓度分别为原穿层钻孔的6.0、2.3、2.0倍,具有瓦斯抽采率高、预抽期延长、钻孔施工适应性强、钻孔覆盖范围大等特点。     

顶板高位定向钻孔抽采瓦斯效果分析

针对回采工作面回风隅角瓦斯浓度高影响安全生产问题,设计采用顶板高位定向钻孔对采空区瓦斯进行抽采,通过分析23051工作面顶板三带分布及采空区瓦斯分布流场情况,合理设计顶板高位定向钻孔层位、孔径及深度,采用顶板高位定向钻孔进行采空区瓦斯抽采后,回风隅角最高瓦斯浓度由0.7％下降至0.4％,顶板高位定向钻孔抽采瓦斯量占工作...     

煤层定向长钻孔施工钻具组合的优化配置

根据影响钻孔轨迹的因素分析以及对钻孔轨迹的预测,结合试验区的煤层赋存特点,设计了几种稳斜钻具组合型式并进行了试验。结果表明,试验中所选用稳定器的近钻头、满眼钻具组合,具有良好的保直作用和一定的纠偏能力,比较适合定向钻进的钻孔。应用不同的保直稳定组合钻具,有助于实现控制钻孔的轨迹。     

高瓦斯急倾斜特厚煤层瓦斯高效抽采成套技术

针对急倾斜特厚煤层的瓦斯赋存特点,采用数值分析方法对乌东煤矿+575 m水平45^#煤层综放工作面开采围岩采动裂隙分布规律进行研究,为制订合理的瓦斯抽采方法提供依据。通过采用顺层长钻孔抽采、卸压瓦斯拦截抽采、顶板走向高位钻孔抽采和采空区埋管抽采等成套技术,工作面瓦斯预抽率达到42.7%,回采期间工作面瓦斯抽采率达到80%以上,有效控制了开采工作面的瓦斯涌出,为工作面的安全生产提供了保障。     

定向长钻孔瓦斯抽采技术在低透气煤层中应用

针对采用本煤层顺层抽采钻孔进行煤层瓦斯抽采时,钻孔施工量大、施工周期长、瓦斯抽采效率低等技术难题,司马矿在1208工作面应用定向长钻孔技术抽采瓦斯,现场结果表明,相比本煤层顺层钻孔瓦斯抽采技术,定向长钻孔瓦斯抽采技术可减少钻孔长度4 500 m,钻孔成孔率提高1.5倍,瓦斯抽采率提高1.7倍,取得了显著应用成效。     

定向钻进技术在煤矿采空区疏放水中的应用

针对王家岭煤矿20105采空区积水量大、严重影响20103工作面正常掘进的情况,通过对老空水赋存进行分析,结合矿区地质情况,确定采用定向钻孔疏放采空区老空水技术。实践表明,定向钻孔疏放老空水可有效解决采空区水害问题,为工作面安全掘进提供了保障。     

顺煤层随钻测量定向钻进技术在金泰煤矿的应用研究

针对金泰煤矿待掘区域普通钻孔瓦斯治理存在的钻孔深度浅、轨迹不可控和抽采效率低等问题,基于煤矿井下随钻测量定向钻进技术,集成了有线随钻测量技术、双动力复合钻进技术和缓升倾角探顶技术等关键技术,配套了定向钻机、液动螺杆马达、随钻测量装置、中心通缆钻杆和定向钻头等装备,提出了顺煤层随钻测量定向钻进技术。在金泰煤矿10605运输顺槽开展了现场试验,共施工9个顺煤层定向钻孔,最大进尺232 m/d,最大孔深552 m;单孔抽采瓦斯浓度最高可达96%,单孔抽采瓦斯纯量最大可达0.66 m³/min,分别为普通钻孔6倍和20倍;主管路瓦斯抽采浓度提高到50%以上,抽采纯量提高到4 m³/min以上。应用顺煤层随钻测量定向钻进技术显著提高了本煤层瓦斯抽采效果,达到了超前掩护巷道掘进的目的,可为矿井瓦斯治理提供一种新的技术途径。     

区域瓦斯超前治理大功率定向钻进装备与技术

针对当前超长走向工作面区域瓦斯超前防治需求,以及常规定向钻孔孔深浅、效率低、覆盖面积不足的问题,提出采用先进的国产大功率定向钻进装备及技术进行区域瓦斯治理定向长钻孔施工。形成基于ZDY12000LD定向钻机、BLY390/12泵车、随钻测量系统及复合定向钻进工艺的完整配套装备及技术。通过现场试验表明,完成6个定向长钻孔主孔及7个主分支孔,最大孔深达1 521 m,孔径达到φ120 mm,平均成孔周期8.85 d,平均进尺211.6 m/d,相较于常规定向装备钻进速度增加30%以上,显著提高顺层定向长钻孔钻进效率,对加强煤矿区域瓦斯超前治理具有重要意义。