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。     

单一低渗煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术研究

针对李雅庄矿单一低渗煤层抽采过程中对效果差的钻孔采取废孔、补孔或重新二次封孔所造成的瓦斯成本的浪费,利用封孔质量检测技术确定钻孔密封性;采用数值模拟法和钻屑指标法,测定合理封孔深度;通过工艺对比试验,提出径向膨胀主动承压封孔工艺,从而形成了"测、封、检"一体化高效成套封孔技术,提高了抽采浓度。     

瓦斯抽采钻孔密封用天固封孔材料及工艺应用研究

针对国投新集刘庄煤矿瓦斯抽采钻孔密封效果较差、瓦斯抽采浓度较低及抽采浓度衰减较快等问题,使用天固封孔材料并结合"两堵一注"带压封孔工艺取代聚氨酯吹浆封孔工艺,改善刘庄煤矿瓦斯抽采效果,并将2种封孔工艺进行对比。结果表明:采用天固封孔材料结合"两堵一注"带压封孔工艺因其具有良好的"流固耦合效应",钻场合抽24 h后的钻孔瓦斯平均浓度为40. 51%,明显高于聚氨酯吹浆封孔工艺的钻孔瓦斯平均浓度16. 14%,充分证明了改进后的封孔工艺优于聚氨酯吹浆封孔工艺。     

松软高突煤层封孔关键技术研究与应用

针对豫西新安煤田本煤层顺层钻孔瓦斯抽采浓度低、衰减快等问题,从钻孔成型、封孔深度和封孔材料3个方面对影响封孔质量的主要因素进行了分析,通过对封孔工艺的优化,实现了深封孔、封深孔的目的。实践表明:应用新式封孔工艺后瓦斯抽采效果有了大幅提高,单孔抽采浓度在91%以上。     

不同封孔工艺参数下抽采钻孔评价试验研究

为了分析封孔材料和封孔方式对钻孔瓦斯抽采效果的影响,以古城煤矿S1306胶带运输巷作为本次抽采钻孔封孔方式应用效果对比试验的施工地点,通过对6种不同封孔方式和封孔材料进行不同搭配组合,对平均单孔封孔材料、单孔浓度和汇流组抽采量等关键参数进行对比分析。研究结果表明,封孔方式和封孔材料是影响瓦斯抽采效果的关键因素,如果要实现钻孔的高效瓦斯抽采,必定要针对不同煤层条件选择不同的封孔工艺和材料,实现抽采钻孔精细化密封。     

安尔特封孔工艺在高瓦斯矿井的应用研究

为有效提高瓦斯抽采钻孔封孔质量,通过对安尔特“两堵一注”封孔工艺进行研究,确定影响封孔质量的主要因素是封孔长度和封孔压力,采用数值模拟和现场实测确定了王坡煤矿瓦斯抽采钻孔合理的封孔长度和封孔压力,同时对比分析了安尔特封孔工艺和聚氨酯封孔工艺的应用效果。现场试验结果表明：安尔特封孔工艺条件下瓦斯抽采钻孔的最高瓦斯浓度、平均瓦斯浓度、最大瓦斯纯流量和平均瓦斯纯流量分别较聚氨酯封孔工艺提高了44.86%、135.62%、30.56%和82.63%,有效提高了钻孔封孔质量;同时安尔特封孔工艺的时效性较聚氨酯封孔工艺显著增加,可以全面提升高瓦斯矿井瓦斯抽采效果。     

穿层钻孔封孔深度与封孔工艺优化研究

为提高穿层钻孔瓦斯抽采效率,以鹤煤中泰矿4201底抽巷瓦斯抽采工程为背景,采用力学模型理论分析与RFPA^2D数值模拟相结合的方法,通过对底抽巷围岩的应力变化规律及塑性区分布特征进行研究,确定4201底抽巷穿层钻孔合理封孔深度为8.25 m.对径向强力膨胀法封孔工艺进行优化改进和现场对比试验,结果表明,优化后的封孔工艺比原封孔工艺的平均瓦斯抽采浓度提高0.68倍,证明了穿层钻孔封孔深度的合理性和优化后封孔工艺的有效性。     

定长定位封孔工艺的研究及应用

为探索更加简便和有效的瓦斯抽采钻孔封孔技术及工艺,通过对常用的瓦斯抽采钻孔封孔技术及工艺进行分析,研究了定长定位钻孔封孔工艺,并研制出与之配套的两端自堵式封孔囊袋。该技术工艺简便快捷,实现了一次性带压注浆封孔,并能够实现瓦斯抽采钻孔的定长定位封孔,封孔效果较好、效率较高,降低了工人的劳动强度。在龙山煤矿进行了封孔工艺效果对比试验,结果表明:定长定位封孔工艺能提高瓦斯抽采钻孔的封孔质量,单孔平均瓦斯抽采浓度提高约37.5%,所封钻孔的瓦斯抽采浓度衰减速度较慢,钻孔的使用周期较长,高浓度瓦斯抽采钻孔的比例较高。     

囊袋式全程下筛管带压封孔技术在瓦斯抽采中试验及应用

在突出单一中厚煤层瓦斯抽采过程中,封孔质量是影响钻孔抽采效果的关键因素。针对普通封孔工艺在瓦斯抽采过程中存在的问题,介绍了囊袋式全程下筛管带压封孔技术的基本原理,在试验区对2种封孔工艺及抽采效果进行了试验,对比分析得出：囊袋式全程下筛管带压封孔技术从钻孔施工到封孔连抽能够满足现场瓦斯抽采需要;连抽之后无论是单孔还是整体上抽采效果显著提高,抽采浓度、抽采纯量提高,瓦斯衰减周期延长,为下一步瓦斯钻孔封孔提供指导。     

麦地掌煤矿2#煤层顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度确定

为了提高麦地掌煤矿2#煤层顺层钻孔瓦斯抽采浓度及抽采效率,确定合理的封孔深度是非常重要的环节,顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度应该超过集中应力带应力峰值点.通过综合对比应力峰值点附近不同封孔深度钻孔瓦斯抽采浓度,最后确定2#煤层顺层钻孔合理封孔深度为16 m,提高了瓦斯的抽采浓度,延长了抽采衰减周期,为2#煤层瓦斯长时间预...     

九里山矿16131工作面穿层钻孔抽采异常现象分析

针对九里山矿16131工作面部分区域瓦斯治理过程中钻孔抽采浓度衰减迅速、抽采效率低的问题,通过现场调研、梳理分析,考察对比了矿井短时间内密集施工抽采钻孔、强化水力冲孔增透措施情况下穿层钻孔抽采浓度变化情况,分析了抽采钻孔大面积串孔漏气抽采异常现象,提出合理安排钻孔施工间隔、控制抽采钻孔冲孔煤量、加强抽采钻孔封孔管理等优化措施,为实现矿井瓦斯抽采、效率的最大化具有一定指导意义。     

顺层预抽钻孔封孔技术优化及应用研究

煤矿井下顺层预抽钻孔封孔应根据不同倾角类型有针对性地采取优化措施。通过对平庆煤矿封孔现状的考察和大量的封孔优化对比实验,得出顺层预抽钻孔孔口免抽段长度、使用钻屑量与地应力之间存在的函数关系,确定了合理封孔深度。从瓦斯抽采效果、经济性、操作难易程度综合考虑,对比分析得出不同类型倾角顺层预抽钻孔封孔优化技术,并在现场实际使用论证。上行钻孔封堵孔外,下行钻孔封堵孔内,近水平钻孔封堵孔内和孔外。不同类型倾角顺层预抽钻孔封孔优化后,提高了抽采浓度,缩短了煤层预抽时间,保障了煤矿安全开采。     

突出煤层卸压增透后封孔技术研究与应用

为了解决突出煤层水力化卸压增透后,普遍存在瓦斯抽放钻孔塌孔严重、钻孔封堵难度系数大、抽采出的瓦斯浓度低、抽采衰减速度快、抽采钻孔经常出现一氧化碳等问题,传统的封孔工艺不能有效解决煤层中的裂隙对瓦斯抽采钻孔的影响,通过对高应力突出松软煤层封孔技术的研究,制定了八矿高应力松软煤层封孔工艺,提出了反压注浆封孔工艺方法。降低了瓦斯抽放钻孔漏气率、增强钻孔密封性、提高抽采浓度、消除钻孔自燃隐患,实现了瓦斯抽采最大化。     

囊袋式“两堵一注”带压注浆封孔工艺关键参数技术研究

针对杨河煤业顺层钻孔存在封孔质量差、抽采浓度低和有效抽采时间短等难题，通过理论分析和现场试验，确定了杨河煤业囊袋式“两堵一注”带压封孔工艺技术参数，验证了囊袋式“两堵一注”带压注浆封孔技术在杨河煤业的适用性。试验表明，在考察时间内，试验组平均瓦斯抽采浓度提高了4.5%～13.5%，效果显著，同时减少了钻孔漏气，为下一步瓦斯抽采提供了可靠的技术支撑。     

固液两相膏体分时段密封技术研究

瓦斯是煤形成过程中的伴生气体,不同煤质的瓦斯含量差别巨大。井下作业环境中的瓦斯含量是煤矿井下作业能否顺利开展的重要的指标之一,为了将这一瓦斯浓度降低至安全范围以内,往往会采用不同形式、不同位置的钻孔预抽煤层瓦斯。钻孔的封堵严密度很大程度上决定了瓦斯的抽采效果。运用数值模拟和试验相结合的方式确定了钻孔密封深度,测试了固液两相膏体采用不同方法时钻孔的密封效果。试验表明固液两相膏体分时段密封钻孔取得了良好的效果,超过了预期目标。研究对井下预抽瓦斯钻孔密闭具有重要意义。     

不同钻孔抽采参数下瓦斯运移规律研究

为了研究不同钻孔影响参数下瓦斯运移规律,分析了调研区瓦斯治理方式以及瓦斯—空气混合气体渗流控制方程,采用Comsol Multiphysics数值模拟,建立了瓦斯抽采数值模型,分析了不同瓦斯抽采负压、封孔长度以及钻孔孔隙率条件下瓦斯抽采浓度变化规律。研究为后期瓦斯抽采参数的设计提供了理论支持。     

“两堵一注”封孔工艺在银北矿区的应用研究

针对银北矿区抽采钻孔普遍存在封孔质量差、抽采浓度低及有效抽采时间短的难题，通过理论分析和现场试验，确定了“两堵一注”带压封孔的工艺技术参数。研究结果表明，赛瑞封孔剂结合“两堵一注”的封孔工艺克服了原封孔工艺中存在的弊端，加长了封孔深度和封孔长度，有效提高了煤层瓦斯的抽采效果，具有较好的适用性。     

基于COMSOL Multiphysics模拟的瓦斯抽采钻孔合理间距研究

为考察坪上煤业主采3号煤层的合理抽采钻孔间距,利用瓦斯在煤层中的运移和渗流规律,结合实测煤的参数条件,在相同的抽放负压、抽放时间等影响条件下,运用COMSOL Multiphysics有限元软件模拟了不同钻孔间距时所抽煤层在抽采时间为400 d时钻孔影响范围内煤体瓦斯含量变化规律,得出了满足抽采时间条件下的合理钻孔间距为5 m。结合矿井2305（上）回采面巷道内开展了不同钻孔间距实测,在相同的瓦斯地质参数及抽采系统条件下,连续抽采且观测时间达到400 d时各钻孔的瓦斯抽采纯量和钻孔浓度变化。确定了在抽采时间达到400 d时,抽采钻孔间距为5 m时的钻孔瓦斯浓度为35%、流量为0.04 m3/min,受抽采系统影响明显;而间距在6 m的钻孔的流量和浓度仍保持自然衰减特征。模拟和现场实测均验证了该矿瓦斯抽采钻孔间距布置以5 m最佳,该研究为实际生产过程中确定合理的钻孔间距提供理论依据,为矿井瓦斯抽采布局及瓦斯治理提供了技术保障。     

深部低透煤层瓦斯抽采钻孔封孔方式研究

针对深部低透煤层瓦斯抽采钻孔封孔质量差的问题,分析了我国煤矿瓦斯抽采主要封孔方式技术特点以及存在的问题,认为巷帮及钻孔周围煤体应力“三带”分布、贯通裂隙发育情况及合理封孔深度的研究不够透彻,注浆压力和时间不足,钻孔应力失稳流动通道闭合、塌孔、淤塞等情况无法有效防治,是造成瓦斯抽采封孔效果不理想的主要原因。提出了研究扰动影响下钻孔周围煤体贯通裂隙发育情况,合理封孔深度,提高“两堵一注”囊袋堵头强度、注浆压力和时间,实施二次封孔以及孔壁支护等方面的改进对策,对深部矿井提高瓦斯抽采效率和安全生产具有重要的理论和现实意义。     

本煤层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度研究与应用

瓦斯抽放钻孔的封孔深度直接影响抽放效果,合理封孔深度确定的原则就是要最大限度抽出煤体中赋存的瓦斯,提高抽采浓度,避免封孔材料的浪费,同时有利于煤体的卸压。通过现场实测钻屑质量以及打钻过程中的动力现象,确定煤体的应力分布,通过测试不同封孔深度下的抽采瓦斯浓度,确定了瓦斯抽采钻孔合理封孔深度。应用表明:平煤四矿己₁₅-23130回风巷道的合理封孔深度为9～12 m。