超高压水力割缝在坚硬突出煤层石门揭煤预抽瓦斯防突措施中的应用

白皎煤矿开采低透气性坚硬突出煤层,石门揭煤预抽瓦斯时间一般为4~5 a,为了缩短石门揭煤时间,研发了超高压水力割缝成套设备及施工工艺,并在+300 m四号石门揭煤掘进工作面进行了工业性试验。实践表明,超高压水力割缝增透措施增加了煤层的透气性,提高了瓦斯抽采效果,使整体揭煤时间缩短近4 a,极大提高了石门揭煤速度,同时揭煤瓦斯浓度不超限,实现了安全、快速揭煤。     

水力割缝增透技术在石门揭煤中的应用

石门揭穿突出煤层具有突出强度大、密度大、对矿井安全生产造成严重威胁的特点,为保证安全高效地实现石门揭穿突出煤层,通过在白龙山煤矿一井一采区下部车场石门揭C7+8突出煤层施工瓦斯预抽钻孔期间,对部分钻孔采取水力割缝增透技术措施,大大提高煤层透气性,在提高抽采效果的同时降低煤层瓦斯压力和瓦斯含量、缩短石门揭煤工期,实现安全高效揭煤的目的。试验结果表明:采取水力割缝增透措施后,单孔平均抽采浓度24.7%,最高78.6%,较普通工艺钻孔提高8.2倍;日抽采瓦斯纯量最高1713.6m~3,较普通工艺钻孔提高6倍;采用水力割缝增透工艺的石门揭煤区域预抽时间提前60%。     

石门揭穿严重突出危险煤层防突技术研究

为了解决由于松藻矿区地质条件复杂,煤层透气性系数低,地质构造带揭煤地点的地应力、构造应力、瓦斯压力大而导致揭煤时突出危险性增加,揭煤周期长的问题,提出采用超前探测、预测预报、高压水力割缝增透、底板瓦斯巷超前预抽、环形金属骨架钻孔注浆、锚网锚索喷浆加强支护、渐近式的综合石门揭煤技术,并在渝阳煤矿进行了应用。结果表明：采用综合石门揭煤技术瓦斯平均抽采浓度比未割缝钻孔平均抽采浓度提高59%,高压水力割缝后单孔平均抽采纯量增大2.92倍,揭煤时间缩短了17 d。     

三汇一矿煤层增透与强抽技术在石门揭煤中的应用研究

突出煤层透气性差,矿井主系统抽放负压低,造成石门揭煤前抽放达标时间长。矿井采用水力割缝技术对煤层进行增透,再利用移动式抽放泵对瓦斯进行高负压强抽,缩短了石门抽放达标时间,使石门揭煤安全、快速,以满足矿井采掘部署需要。     

水力化卸压增透技术在石门快速揭煤中的应用研究

为了解决西南地区松软煤层所面临的瓦斯抽采难度大、消突时间长的难题,在新维煤矿石门揭穿8#突出煤层期间,通过抽采钻孔,采用单孔多次高压水力割缝形成缝槽,并同时实施中压注水实现导向性水力压裂的煤层增透方法,增加了待揭露区域煤层的透气性,缩短了预抽时间。结果表明:高压水力割缝形成缝槽为水力压裂起到一定的导向作用,水力压裂裂缝和割缝缝槽共同形成连贯塑性区;经过水力化措施后,煤层透气性提高,单孔抽采瓦斯流量平均提高2倍;单孔抽采瓦斯浓度平均提高3倍左右,实现了石门快速揭煤。     

新安煤田高压水射流石门揭煤快速消突技术及应用

为了解决新安煤田煤层突出危险性大,煤层松软,透气性差,抽采困难的状况,提出了高压水射流石门揭煤快速消突技术。通过在孟津煤矿11031运输巷揭煤工作面采用高压水射流割缝卸压增透技术,对该揭煤区域实现了高效快速瓦斯抽采,应用表明采用该技术后平均瓦斯抽采浓度提高3倍以上,平均单孔瓦斯抽采纯量提高5倍以上;采用该技术可使瓦斯抽采钻孔量缩减82%,揭煤时间缩短73%,节约了生产成本,缓解了矿井的抽、采接替矛盾。     

基于ZGF-100(A)型超高压水力割缝成套装备的煤层卸压增透效果考察试验

为了解决矿井深部区域高瓦斯难抽煤层抽采工作量大、抽采效果差的问题,提出了采用超高压水力割缝技术强化煤层瓦斯抽采。该技术可充分改变煤体结构,增加透气性,改善抽采效果。基于ZGF-100(A)型超高压水力割缝成套装备,以小宝鼎煤矿12393-2工作面作为试验区,开展了顺层钻孔水力割缝抽采效果考察试验。结果表明：在采用合理的水力割缝技术参数下,割缝组相较于普通组瓦斯抽采浓度提高约1.02倍,抽采纯量提高约2.36倍,抽采达标时间缩短约54.2%,抽采效果显著。     

水力压裂增透技术在石门揭煤预抽中的应用

为提高松软突出煤层瓦斯抽采效果,通过分析水力压裂煤体致裂增透消突机理,在逢春煤矿石门揭煤工作面,采用高压水力压裂增透技术,进行水力压裂增透,并预抽煤层瓦斯,然后揭煤。水力压裂增透后,瓦斯抽采效果得到大幅提高,预抽达标时间缩短了220d。揭煤过程中,突出预测指标明显降低,未出现预测超标现象;并且揭煤工期缩短了40%,提高了石门揭煤施工效率。     

水力割缝技术在提高瓦斯抽采效果中的应用

 为了解决我国矿井在低透气性煤层瓦斯抽采治理中遇到的瓶颈,基于近年来水力割缝技术在矿井石门揭煤、底板巷消除地应力方面取得的发展,探讨性的开展了水力割缝技术在本煤层强化瓦斯抽采方面的研究工作。提出了用水力割缝技术扩大钻孔的直接影响范围的思路,研究了水力割缝技术对扰动煤体的体积、表面积、单孔瓦斯抽采量、钻孔影响半径等参数,对比分析了水力割缝技术和普通钻孔抽采技术的数据,结果表明水力割缝技术扰动煤体体积可提高6~16倍,影响煤体表面积可提高5.3~8.8倍,单孔抽采流量可提高2.0~2.5倍。同时水力割缝技术可增大单孔有效影响半径,在一定程度上可减少施工工程量。     

王坡煤矿掘进工作面水力增透技术研究及应用

为有效解决王坡煤矿破碎煤层条件下预抽效率低、预抽达标时间长、巷道掘进速度慢等问题,在3310运输巷掘进工作面试验与应用超高压水力割缝卸压增透技术。通过钻孔屑量、瓦斯抽采效果及抽采半径考察分析得出了割缝半径1. 46～1. 61m,单孔抽采流量可提高1. 5～5. 5倍,预抽7d后孔底间距5m布置的预抽孔可抽采达标。结果表明:超高压水力割缝技术能够有效改善煤层预抽效果,大幅提高瓦斯抽采效率,缩短抽采达标时间,进而将煤巷掘进速度提高35%。此外水力割缝技术可增大钻孔有效影响半径,减少预抽钻孔工程量。     

高瓦斯煤层底抽+冲孔协同石门揭煤技术

针对贵州矿区新田煤矿瓦斯治理存在的一些问题,如抽采钻孔浓度低、流量衰减快,抽采达标时间长,不能有效解决高效抽采瓦斯,直接造成矿井瓦斯抽采率低下,"抽、采、掘"比例失衡,通过采用底抽+冲孔协同石门揭煤技术,增大了煤层渗透率,扩大了钻孔抽采有效影响范围,提高了煤层瓦斯抽采效率,缩短了石门揭煤时间,缓解了新田煤矿抽、采、掘接替紧张局面。     

高压水割缝增透防突技术在石门揭煤中的应用

为了寻求在实施区域防突措施有效后的局部防突措施,真正消除石门揭煤的煤与瓦斯突出,根据高压水切割煤岩机理,在贵州湘能股份有限公司神仙坡煤矿114反石门揭煤过程中试验了高压水割缝增透防突技术。结果表明,高压水割缝增透防突技术由于其单孔控制范围增大,石门揭煤时预抽瓦斯的钻孔工程量降低了50%以上,揭煤的工期缩短了40%左右;同时提高了石门瓦斯的抽采率和抽采的瓦斯浓度,是煤矿石门揭煤的一项实用技术。     

钻扩一体化技术在石门揭煤工作中的应用

突出矿井石门揭煤过程中最易引发煤与瓦斯突出事故,而目前石门揭煤工作中防治煤与瓦斯突出的主要措施是穿层钻孔预抽煤层瓦斯,但低透气性煤层中单一采取这一措施难以达到理想的消突效果。钻扩一体化水力扩孔技术,能有效增加煤层透气性和抽采钻孔有效影响半径,辅以严封孔、高负压抽采措施,快速实现抽采达标,保证揭煤安全。     

地质构造带石门揭煤防突技术

地质构造带石门揭煤工程突出危险性大、防突技术难度大,根据矿井实际瓦斯地质条件和相关规定、要求,提前采取辅以水力割缝技术的"专用巷道穿层钻孔预抽+工作面穿层钻孔预抽"综合预抽煤层瓦斯技术措施,大大降低了揭煤的突出危险性。然后根据渐近式石门揭煤技术措施、"边探边掘、浅掘浅进"技术要求、严格规范的保障及管理措施,实现了地质构造带巷道的安全顺利揭煤,大大缩短了揭煤时间。     

水力冲孔增透技术的研究与应用

为了降低矿井消突成本,提高瓦斯抽采钻孔效率,缩短瓦斯抽采时间,以大淑村矿172107底抽巷穿层预抽钻孔为研究背景,对高瓦斯、低透气性煤层采取水力冲孔增透技术进行了研究并展开了现场应用。应用结果表明,在三采区皮带下山石门揭煤工作面预抽煤层瓦斯钻孔采用水力冲孔增透技术后,在保证安全揭煤的前提下,加快了石门揭煤的速度,解决了工作面接替紧张的局面,保证了矿井的采掘平衡,缩短了瓦斯抽采时间。因此,该方法对煤层安全高效开采具有十分重要的意义。     

水力切割技术在大采深石门揭煤中的应用

石门揭露透气低的突出煤层煤时通常需要施工大量的穿层钻孔预抽揭煤区域瓦斯,而且瓦斯预抽时间长.通过在徐州矿务集团张集煤矿-1 250 m轨道大巷石门揭煤采取水力切割技术,减少了揭煤钻孔工程量,缩短了揭煤时间,实现了快速安全揭煤.     

高瓦斯低透气性煤层深钻孔高压水力割缝增透技术

为提高新田煤矿M9煤层瓦斯抽采效果，解决低透气性突出煤层抽采效率低及应力主导型煤层卸压效果差的难题，以新田煤矿1901工作面为研究背景，分析了深钻孔超高压水力割缝卸压增透机理，采用深钻孔与高压水力割缝相结合增透技术，加快了1901掘进工作面抽采效率，减少了抽采达标时间，实现了1901掘进工作面 “安全、科学、精准、经济、高效”的瓦斯灾害防治，有利于煤矿安全高效生产和可持续健康发展。     

超高压水力割缝和CO2相变致裂联合增透技术研究与应用

针对鲁班山北矿14采区8~#煤层地质构造复杂、瓦斯抽采难的问题,提出了超高压水力割缝和CO_2相变致裂联合增透技术,并分析其泄压增透原理,同时进行了不同增透方案条件下的现场抽采效果对比试验。结果表明,该联合增透方案的平均单孔瓦斯体积分数分别是普通抽采和超高水力割缝的1.79倍和1.20倍;单孔瓦斯抽采平均纯量分别是普通抽采和超高压水力割缝的3.2倍和1.9倍,90d抽采时间瓦斯抽采影响半径分别是普通抽采和超高压水力割缝的4.58倍和1.38倍,在同等条件下施工钻孔时间分别比普通抽采和超高压水力割缝缩短50.5%和40.6%,瓦斯达标抽采时间分别比普通抽采和超高压水力割缝缩短了66.7%和50%。相较于常规治理技术方案,超高压水力割缝和CO_2相变致裂联合增透技术对瓦斯灾害治理的应用效果更为理想。     

绿塘煤矿超高压水力割缝卸压增透效果考察及应用

为有效解决绿塘煤矿低透气性突出煤层煤巷掘进区域验证指标超标、瓦斯浓度超限导致的煤巷掘进效率低的问题,采用超高压水力割缝卸压增透技术在该矿6中S204回风巷煤巷条带进行试验与应用,考察确定了6中煤层的合理割缝压力、切割半径和抽采瓦斯纯流量等参数。结果表明:超高压水力割缝技术能够有效改善煤层透气性,大幅提高瓦斯抽采效率,煤巷掘进进度由20. 0～30. 0 m/月提高到87. 5 m/月,解决了低透气性突出煤层煤巷掘进瓦斯治理难题,可为类似矿区煤巷条带的瓦斯高效治理提供经验和技术指导。     

穿层钻孔超高压水力割缝技术试验研究

为提高张集矿1煤层瓦斯抽采效果,解决低透气性厚煤层瓦斯抽采率低、瓦斯涌出量大的难题,矿井采用超高压水力割缝卸压增透技术在1415A底抽巷进行了试验应用。通过对割缝钻孔和未割缝钻孔的等效直径、钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采量、瓦斯含量下降率等分析表明,采用超高压水力割缝术后,钻孔内煤体的暴露面积大大增加,为瓦斯释放提供了有利空间,同时使煤体充分卸压,改善煤层透气性,大幅度提高瓦斯抽采率,减少了抽采达标时间,解决了厚煤层采掘工作面瓦斯治理的难题。研究为矿区类似条件厚煤层的瓦斯高效治理提供了技术指导。