突出煤层穿层钻孔增透强化瓦斯抽采消突技术及效果考察

针对低透气性突出煤层瓦斯抽采困难、消突时间长等问题,以淮南矿区某矿6-2煤层具体瓦斯地质条件为例,采用深浅孔带压注浆技术措施封堵巷道及钻场深浅部围岩裂隙,改善瓦斯抽采效果;采用中深孔松动爆破技术措施使煤体裂隙充分发育,提高煤层透气性和瓦斯抽采率。工程实践表明:深浅孔注浆技术提高钻孔瓦斯抽采浓度7.4~10.5倍;中深孔松动爆破后平均抽采瓦斯纯量提高了9.2倍,抽采达标时间85 d,比传统方法缩短了4个月。深浅孔注浆是提高瓦斯抽采浓度的关键措施,中深孔松动爆破增透是提高钻孔抽采量、缩短抽采达标时间的基础措施,该技术还可保障矿井正常采掘接替。     

深孔预裂爆破增透试验研究

为解决瓦斯抽采的问题,对新集二矿的4煤、5煤层群进行深孔预裂爆破增透试验研究。由现场的预裂爆破增透试验结果可以得知当35~#预裂爆破后,钻场钻孔的瓦斯平均抽采纯量为0.60 m~3/min,试验后的瓦斯抽采量是爆破之前的3~4倍;整个钻场钻孔的抽采瓦斯平均浓度为2.2%,是试验之前的2~3倍。     

瓦斯抽采钻孔“两堵一注”密封新方法试验研究

钻孔密封是钻孔瓦斯抽采的关键环节之一,直接决定着抽采瓦斯的浓度及效率。为解决高河能源有限公司3号煤层瓦斯抽采浓度低的难题,通过测试膨胀水泥材料物理力学性质,分析其作为封孔材料存在的问题,利用相变凝胶钻孔密封材料,试验研究了膨胀水泥+相变凝胶协同配合条件下的新型"两堵一注"钻孔密封工艺。试验结果表明:与传统水泥基注浆材料相比,利用相变凝胶作为主要注浆密封材料后,单位时间内单孔平均抽采瓦斯浓度及纯量分别提高2倍和1.5倍,且100 d内平均抽采浓度大于50%,具有明显的钻孔提浓效果。     

穿层钻孔帷幕注浆一体化技术的实践研究

车集煤矿底抽巷经过多轮瓦斯抽采穿层钻孔后,巷道围岩产生了较多的裂隙,导致钻孔封堵不严密,影响瓦斯抽采效果。针对此问题,选择帷幕注浆技术对巷道进行加固。首先,通过COMSOL Multiphysics软件建立实体煤岩钻孔注浆数值模型;然后,根据数值模拟结果分析注浆浆液在裂隙岩体中的扩散规律,并设计出适宜的注浆方案;最后,在现场开展钻帷一体化帷幕注浆和注帷一体化封孔注浆工艺的试验研究。结果表明：采取帷幕注浆措施能够有效封堵裂隙,提升瓦斯抽采浓度。相较于非帷幕注浆钻孔,试验钻孔单孔平均始抽浓度提高了9.4个百分点,单孔平均再抽浓度提高了14.5个百分点。该技术为类似矿山帷幕注浆工程提供了技术借鉴。     

基于三带高度测定的定向长钻孔瓦斯抽采技术

针对小常煤矿30212工作面采空区瓦斯涌出量较大,上隅角瓦斯治理困难,提出了顶板定向长钻孔瓦斯抽采技术,该工艺可替代传统的高位钻孔及高位钻场.经过实践,顶板定向长钻孔扩孔后最大单孔抽采瓦斯浓度可达55％,最大单孔抽采瓦斯纯量达到3.88 m3/min,钻场瓦斯抽采纯流量达到9.83 m3/min,有效防止了 30212...     

多孔并联式压风排水技术的研究及其在瓦斯抽采中的应用

针对下行钻孔在瓦斯抽采过程中积水排出难和排水效率低的问题,提出了一种多孔并联式压风排水技术。根据两相流理论得出压风排水适用的条件及排水管在钻孔内的最大允许长度,设计了基于"压风排水"的下行钻孔封孔工艺和多孔并联式的排水系统。在余吾煤业公司S2107高抽巷的应用表明:试验钻孔瓦斯抽采浓度最高可达71%,单孔平均瓦斯抽采纯量为0.078 m3/min,单孔平均瓦斯抽采纯量与普通抽采孔相比提高了3.39倍。该技术不仅解决了下行钻孔内积水难以排出的问题,还实现了封孔、排水和瓦斯抽采的一体化,提高了瓦斯抽采效果。     

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。     

全孔深预下抽采瓦斯管技术的应用

为提高高瓦斯低透气性软煤层的瓦斯抽采效率,平煤股份十矿在己15-24080采面进行了顺层抽采钻孔全孔深预下瓦斯抽采管技术应用试验,结果表明,抽采瓦斯管在软煤层中起到有效支撑作用,全孔深预下抽采瓦斯管成功率在80%以上,解决了钻孔因塌孔造成有效抽采段缩短的不利影响,钻孔有效抽采期延长到原来的4倍,单孔抽采平均浓度和CH4平均流量分别提高了5倍、7倍,有效提高了软煤层瓦斯抽采效率。     

松软突出煤层全孔段下放筛管瓦斯抽采技术研究

针对松软突出煤层松软、透气性低、施工瓦斯抽采钻孔成孔率低等问题,开发出全孔段下放筛管瓦斯抽采技术,并在平煤十矿、新集一矿对该技术进行了现场试验。结果表明:松软突出煤层全孔段下放筛管技术的筛管下入率可达97%以上,与传统退钻裸眼瓦斯抽采技术相比,平煤十矿的单孔平均瓦斯抽采浓度可提高2倍以上,单孔平均瓦斯抽采量可提高3.5倍以上;与普通下放筛管瓦斯抽采技术相比,新集一矿的瓦斯抽采浓度提高近1倍,达到了预期效果。     

水力压裂封孔技术在松软厚煤层中的研究与应用

针对霍尔辛赫煤矿3#煤层松软、透气性差,钻孔裂隙密封效果差,瓦斯抽采浓度低的问题,提出了水力压裂封孔新工艺,对目前水力压裂封孔技术参数进行优化。通过理论计算及现场试验的方式确定最优的封孔参数:封孔深度13m,封孔段压裂数2条,压裂深度0.35m,注浆压力1.5MPa,注浆量0.4m3。实施新工艺后,初始瓦斯抽采浓度提升约1.3～1.8倍,平均抽采浓度提升约1.7倍。