千米钻机在松软煤层中的应用与研究

余吾煤业主采的3#煤层为松软煤层,普通钻机在打钻过程中钻进深度短、抽采纯量低而且经常发生塌孔、掉钻现象,为此余吾煤业引进了澳大利亚威利朗沃公司生产的VLD-1000型千米定向钻机对本煤层进行采前预抽和掘前预抽。通过对千米钻机在S1206进风顺槽长距离煤孔的施工情况和抽采效果分析,总结了千米钻机的技术优点及改进措施,为解决余吾煤业的松软煤层瓦斯治理难题提供了一种节约高效的方法。     

千米定向钻机在屯兰矿瓦斯治理中的应用

通过对屯兰矿煤层的地质与瓦斯分析,结合多年钻孔施工经验,采用千米定向钻机施工,优化钻孔设计。解决高瓦斯矿井煤层深孔和掘进预抽施工的难题。     

玉溪煤矿单一突出煤层瓦斯防治技术

玉溪煤矿为单一可采煤层、煤与瓦斯突出矿井。该矿瓦斯防治实行区域递进式瓦斯抽采:首采及准备面采用顺层平行钻孔抽采回采区域瓦斯;对于其它工作面,在盘区巷中布置钻场,利用千米钻机对盘区巷两侧区域进行模块化抽采,对于千米钻机难以覆盖的范围,利用相邻的、上一工作面保留下来的回风巷布置顺层钻孔进行区域预抽;盘区巷、首采及准备面运输巷掘进均利用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯消突。通过预抽、边采(掘)边抽及采空区抽采方式来防治瓦斯。     

高位长距离钻孔在矿井瓦斯抽采中的应用

针对余吾煤业瓦斯含量高,掘进过程瓦斯涌出强度大,掘进速度低,本煤层钻孔深度不够,结合澳大利亚威利朗沃公司VLD-1000-T型定向钻机,以N2202工作面为例,对实际瓦斯抽采效果进行考察对比发现,高位裂隙带钻孔的瓦斯抽采浓度和抽采纯量均高于普通裂隙带钻孔,距煤层顶板50 m以上裂隙钻孔抽采效果低于低层位裂隙钻孔,千米钻机钻孔成孔层位控制在距煤层顶板25~40 m,通过提升负压可有效加强千米钻机钻孔的抽采效果。     

千米定向钻机在新田煤矿的应用

为解决制约新田煤矿发展的瓦斯问题,做到高效提前预抽煤层瓦斯,实现长距离大范围瓦斯抽采、消突达标。从而加快煤巷掘进速度,避免矿井接替失调。因此,新田煤矿从西安煤科院引进了千米定向钻机,施工顺煤层长距离大直径抽采钻孔,既探明了前方煤层变化情况,又提前预抽了瓦斯,取得了一定效果。     

沙曲矿瓦斯综合治理技术

沙曲矿4#主采煤层具有突出危险性,瓦斯问题严重制约着矿井的安全生产。沙曲矿制定了南翼3#煤层、北翼2#煤层保护层开采方案,解决4#煤层开采的瓦斯问题。利用VLD-1000型钻机开展了规划工作面的预抽工作,并将其推广到采区范围内的区域预抽。利用ZDY-4000L型钻机在掘进工作面施工中深钻孔开展了掘进预抽,在综采工作面采用了高抽巷抽采、顶板钻孔等多种瓦斯抽采技术,解决瓦斯超限问题。     

跨采面递进式掘进条带预抽消突技术的研究应用

为解决具有突出危险性煤层抽掘采衔接失调的矛盾,结合屯兰矿的地质情况和定向钻机的特点,提出了利用VLD-1000定向钻机跨采面施工长走向定向钻孔进行递进式掘进条带预抽消突技术,进行了井下现场试验应用,钻孔长度达到800 m以上,百米钻孔瓦斯抽采量稳定在0.07 m3/min/100 m,而且预抽时间由3个月延长至6个月以上,消突效果好,代替了以往"一队二面"(一掘进一打钻预抽)掘进条带模式,实现了突出煤层掘进工作面安全、连续、高效掘进的目标,扭转了矿井抽掘采衔接困难的局面,经济效益和安全效益十分显著,具有广泛推广应用价值。     

定向千米钻机在近水平煤层石门揭煤中的应用与探索

针对作为瓦斯突出矿井的大宁煤矿近水平煤层石门揭煤措施控制区域大、预抽钻孔施工质量要求高等问题,结合定向千米钻机轨迹可控、过程可溯的特点,提出采用千米钻机反向穿层钻孔预抽揭煤区域煤层瓦斯的技术方案。该方案实现了煤层产状的精准探测和钻孔质量的全过程管理,突破了传统揭煤措施在时间及空间上的限制,实现了区域煤层超前抽采,煤层瓦斯含量由10.25 m³/t降低至5.84 m³/t,既保证了抽采效果,又有效控制了揭煤作业时的瓦斯突出风险。     

顶板梳状千米钻孔预抽掘进巷道围岩瓦斯技术

为有效治理松软煤层掘进工作面围岩瓦斯,综合考虑邻近工作面和掘进巷道围岩孔裂隙演化规律,基于定向千米钻机性能,提出采用梳状千米钻孔远距离抽采煤层瓦斯的设计方案。通过理论分析,初步计算出余吾煤矿南二采区煤层覆岩冒落带和裂隙带最高高度分别为30.9 m和80.0 m,掘进巷道应力影响范围为17.09 m。将千米钻孔主孔布置在S2108掘进巷道和邻近工作面裂隙发育的重叠区域的煤层顶板,分支孔主要在煤层中延伸。已施工梳状千米钻孔抽采数据表明,抽采稳定期钻孔平均抽采浓度达50%以上,有效解决了掘进工作面瓦斯超限问题。     

千米定向钻机在大宁煤矿瓦斯抽采中的应用

为了充分发挥千米定向钻机轨迹可控、过程可溯的特点,有效提高矿井瓦斯抽采钻孔施工效率和煤层瓦斯的抽采效果,以煤与瓦斯突出矿井大宁煤矿为例,先后在本煤层钻孔瓦斯抽采、煤层顶板穿层钻孔瓦斯抽采、岩层底板穿层钻孔瓦斯抽采等方面进行了VLD深孔千米定向钻机瓦斯抽采现场应用,实现了生产准备采区煤与瓦斯突出风险的有效管控、采煤工作面上隅角和采空区瓦斯的有效抽采、石门揭煤区和开拓煤巷煤层瓦斯的高效预抽,为安全、高效的采掘作业奠定了基础。同时针对开拓规划采区首采面布置过程中存在的诸多瓦斯治理问题,提出了千米定向钻机配合下的L形综掘工序和底抽巷穿层钻孔抽采的解决方案,有效提高了瓦斯抽采效率,降低了煤层残余瓦斯含量,保证了矿井的安全有序生产。     

预抽煤层瓦斯区域防突措施优选与应用

为消除1124(3)预抽区突出危险性,制定了2种预抽煤层瓦斯区域防突措施方案,通过方案优选,确定采用"一孔两消"区域防突措施。"一孔两消"区域防突措施实施过程中,加强打钻抽采质量管控,实现了1124(3)预抽区抽采达标。1124(3)预抽区煤巷施工过程中,动态测定分析残余瓦斯含量、工作面瓦斯浓度等瓦斯参数,综合评估"一孔两消"区域防突措施应用效果,验证了"一孔两消"区域防突钻孔消突效果较好。     

定向钻进技术在煤与瓦斯突出矿井中的试验研究

定向钻进技术是一种高效的区域瓦斯治理措施,可大幅节约施工成本、缩短施工周期,地质条件及钻进层位对定向钻进效果有直接影响,因此对定向钻进技术适用性的现场试验研究决定了该技术能否在施工现场成功运用。以平煤股份十一矿己_16-17-24070、己_16-17-24090工作面为试验地点,采用2种不同型号的定向钻机,分别沿煤层走向、倾向在顶板施工梳状定向分支孔,在平顶山矿区开展以孔代巷现场工业性试验,积极探索适用于平顶山矿区的新的瓦斯治理模式。依据VLD-1 000型千米定向钻机前期沿煤层走向的钻进效果,分析钻进效果不甚理想的原因;后期采用ZYWL-6000DS型煤矿用双履带式全液压定向钻机,沿煤层倾向施工定向钻孔,取得了良好的钻进效果。以2种定向钻机的钻进效果为依据,平煤股份十一矿确定了施工定向钻孔的钻机类型及钻孔设计,初步形成了适用于平煤股份十一矿的新的瓦斯治理模式。     

连续流量法煤巷突出预测中钻头位置测定技术

ZTL/1000型连续流量法煤巷突出预测装置,是一种预测煤巷掘进工作面突出危险性的"线预测"装置,能够真实地反映煤巷工作面前方的突出危险性。连续流量法煤巷突出预测过程中通过测定钻孔外钻杆的钻进距离从而测定钻孔中钻头的位置,原有的测定装置中使用拉线式位移传感器进行钻进距离的测定,但在使用中出现易卡线、回弹力度大、使用操作不方便等问题,导致打钻过程中钻头位置确定不准确,从而影响煤巷突出预测结果。为克服这一缺点,对钻头位置测定技术进行了重新实验研究。     

顺层长钻孔预抽煤层瓦斯防突技术在潘三矿的应用

淮南矿业集团潘三煤矿是典型的煤与瓦斯突出矿井。针对潘三矿穿层钻孔预抽煤层瓦斯防突措施消突周期长,工程量大,掘进速度慢等问题,选择17171(1)轨道、运输顺槽试验顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施。自执行顺层长钻孔预抽煤层瓦斯防突措施以来,煤层最大残存瓦斯含量为4.17 m3/t,最大残余瓦斯压力为0.32 MPa,钻屑量S值在4.0～5.4 kg/m之间,钻孔瓦斯涌出初速度q在0.9～2.7 L/min之间,均无超标现象,实现瓦斯零超限,巷道瓦斯涌出量减小,有效地消除了煤与瓦斯突出危险性,实现工作面安全快速掘进。     

液压锚杆钻车在某矿中的应用研究

某矿为煤与瓦斯突出矿井,掘进煤巷前需要采取局部防突措施。局部防突措施孔由人工使用气动手持式钻机施工,劳动强度高,且施工效率低,影响掘进进度。为了降低劳动强度、提高施工效率,使用CMM2-20型煤矿用液压锚杆钻车。介绍了试验过程,并将液压锚杆钻车与传统的气动手持式钻机的应用效果进行了对比。结果表明,使用液压锚杆钻车打钻的月进尺比原来提高了46%,效果明显,有一定的借鉴意义。     

单一厚突出煤层综合机械化掘进安全技术

基于煤与瓦斯突出机理,针对煤层及瓦斯赋存特征,研究并试验调整劳动组织方式、开发碛头钻孔施工坡度计算程序、增加预抽钻孔直径、采用新型封孔工艺、使用DGC瓦斯含量直接测定仪、采用双动力钻割增透及研发应用新型综掘机自动掩护临时支护装置的综合安全技术,配合先抽后掘的区域综合防突措施,通过理论研究和现场试验数据分析,确定了在单一厚突出煤层中实现快速掘进的综合安全技术。     

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。     

针对松软突出煤层椭圆钻杆的研制

基于松软煤突出煤层中钻瓦斯抽放孔的施工特点和钻机已有配套钻杆特点的分析,设计了一种新型椭圆钻杆,并从该型号钻杆设计的理论基础、材料选择及传递的扭矩校核进行了探讨和计算。通过在松软突出煤层中打钻试验结果表明,该型号椭圆钻杆提高了钻机在松软突出煤层中成孔深度、成孔率及钻进效率,并为瓦斯抽放钻机增添了一种配套钻杆。     

自动变径大直径钻孔抽放煤层瓦斯试验

根据钻孔塑性区力学特性，应用常规钻机和自动变径扩孔钻具在突出煤层打大直径钻孔，解决了突出煤层打大直径钻孔可能诱导煤与瓦斯突出问题，对抽放效果进行了对比考察。试验结果表明，大直径钻孔有效排放半径是普通钻孔的1．84倍，提高瓦斯抽放量1．58倍。