地面预抽钻井改采动井抽采采空区瓦斯技术研究

针对岳城煤矿工作面瓦斯涌出量大、采空区瓦斯难于治理的问题,采用地面预抽钻井改采动井技术抽采采空区瓦斯,在岳城矿1305(下)综采工作面进行了试验。结果表明:地面预抽钻井改采动井后,随着工作面的不断推进,采空区瓦斯抽采体积分数呈先上升后下降的趋势,当工作面推过该钻井30 m时,采空区瓦斯抽采体积分数最大为85%,瓦斯抽采纯量为6.7 m~3/min,抽采效果明显,地面预抽钻井改采动井成功的抑制住了采空区瓦斯涌出的问题,保障了采面安全生产。     

高瓦斯矿井综合瓦斯抽采技术实践

针对赵庄煤矿1263工作面瓦斯涌出量大、上隅角瓦斯浓度高的问题,在12号煤层采用本煤层预抽、高位抽采及采空区埋管抽采相结合的综合瓦斯抽采方法,通过采用本煤层预抽,瓦斯抽采量较常规的布孔方式提高了0.46～1.02倍;高位钻孔抽采瓦斯后,邻近煤层的瓦斯相对涌出量由4.38～10.17 m3/t降为1.46～3.16 m3/t;采空区埋管抽采确保煤矿采空区的瓦斯体积分数保持在0.7%～0.9%,符合《煤矿安全规程》规定的瓦斯体积分数在1.0%以下。     

瓦斯区域治理新方法探索与实践

因煤与瓦斯突出矿井区域面临各种各样的局限。华晋焦煤有限责任公司沙曲一矿根据矿井煤层赋存条件,研究出了一种先以地面水平定向井施工至井下目标煤层,再从井下与地面水平定向井在煤层中的钻孔进行对接的瓦斯区域治理新方法。此方法可以利用矿井现有的瓦斯抽采利用系统从井下进行抽采,在可达到区域预抽目的的同时,还可以减少抽采利用的投资。这种地面水平定向井钻孔与井下抽采系统对接的区域瓦斯抽采新方法,发挥地面水平井与井下区域方法的优势、弥补其劣势,极大地提高了煤矿瓦斯的抽采效率。     

地面钻井抽采卸压瓦斯的试验研究

为缩短瓦斯抽采工程工期、降低瓦斯治理成本,高效抽采上被保护层的卸压瓦斯,在淮北芦岭煤矿开展了地面钻井抽采卸压瓦斯的工程应用试验研究。论述了地面钻井抽采卸压瓦斯的技术原理及抽采卸压瓦斯的地面钻井基本结构。根据试验结果,地面钻井共抽采10个月,累计抽采瓦斯量2.484Mm3。瓦斯抽采分为增长期、产气高峰期和衰减期3个阶段,其中,产气高峰期历时4个月,瓦斯抽采浓度为60%～90%,平均抽采量达10.6m3/min。配合其他抽采措施,对应中组煤的瓦斯抽采率达70.6%,残余瓦斯含量降为5.2m3/t,残余瓦斯压力降为0.53MPa,消除了中组煤的突出危险性。最后对地面钻井卸压瓦斯抽采效果的影响因素进行了分析。     

空气螺杆钻具在碎软煤层定向钻进中的应用分析

空气螺杆钻具作为关键的欠平衡钻井工具在油气钻井中得到广泛应用。针对煤矿井下碎软煤层高效成孔的钻进难题,提出引入空气螺杆钻具破解碎软煤层定向钻孔施工难题。结合贵州省青龙煤矿实际生产需要,采用空气螺杆钻具施工完成7个主孔、2个主分支孔,孔深300m以上,钻孔成孔率达到89%,累计进尺3929m,钻孔轨迹可控、煤层钻遇率高、钻进速度快、排渣效率高、孔口除尘效果好,单孔最大瓦斯抽采纯量为2.5m3/min、浓度达到67.5%,单孔最大瓦斯抽采量达到3500m3/d,取得了良好效果。研究结果可为煤矿碎软煤层瓦斯抽采与治理提供借鉴。     

松软煤层快速全孔筛管护孔高效瓦斯抽采技术

针对松软煤层钻孔抽采瓦斯浓度低、抽采量小且易坍塌堵塞的现状,提出了松软煤层快速全孔筛管护孔高效抽采瓦斯技术,并介绍了相关的关键装备。淮南矿区典型矿井现场应用表明:通过使用该技术,75%的钻孔可在1 h以内完成,所有钻孔在2 h内完成,85%的钻孔筛管可安设至孔深的81%以上;单孔抽采瓦斯体积分数由30%增至60%,抽采瓦斯纯量由0.03 m3/min增至0.06 m3/min;评价单元抽采瓦斯体积分数提高约120%,瓦斯抽采纯流量由2.0 m3/min增至4.2 m3/min。该技术的使用避免了因钻孔坍塌导致的钻孔失效,大幅提高了钻孔预抽瓦斯的可靠性,保证了工作面瓦斯预抽的效果。     

定向长钻孔瓦斯抽采技术在煤巷条带预抽中的应用

为了解决以往条带瓦斯预抽钻孔工程量大、抽采浓度低、抽采时间长的问题,采用定向长钻孔瓦斯抽采技术预抽榆树田煤矿的条带瓦斯,施工了4个定向长钻孔,分析了其在煤巷条带瓦斯预抽中的抽采效果。研究表明：定向长钻孔在榆树田煤矿煤层中单孔长度可达723m,煤层孔段比例高达96%以上|日瓦斯抽采浓度最大为738%,日最大抽采纯量达23017m/d|定向长钻孔瓦斯抽采技术煤层孔段比例高、抽采速度快,能够实现定向条带的区域消突。     

松软低透气性煤层顺层钻孔全程套管预抽瓦斯技术

为了提高松软低透气性煤层的瓦斯抽采效果,针对潘一矿东区1252(1)首采工作面的特点,开展了松软煤层顺层钻孔全程瓦斯预抽技术实践,采取该措施后,单孔瓦斯抽采体积分数由原来的20％ ～ 40％提高到90％,瓦斯抽采纯量由原来的0.08 m3/min提高到0.25 m3/min,且最大单孔瓦斯抽采纯量达0.51 m3/min;评价单元瓦斯抽采纯量提升近35％,且流量稳定;单元抽采达标时间由传统预抽工艺的93 d,减少到采用顺层钻孔全程套管预抽瓦斯技术后的26 d,达到了快速消突和均匀消突的目的.     

梳状长钻孔预抽煤层瓦斯技术在青龙煤矿的应用研究

针对贵州毕节地区近距离煤层群开采定向钻孔瓦斯灾害综合治理体系的建设,特在贵州青龙煤矿16号煤层二采区一块段开展定向长钻孔预抽煤层瓦斯试验研究,分析定向长钻孔分支孔开孔数目、分支孔见煤段进尺对定向长钻孔瓦斯抽采效果的影响。试验结果表明:底板梳状定向长钻孔预抽煤层瓦斯效果显著,累计抽采385 d,共抽采瓦斯纯量3 006 163 m³,抽采浓度为60%～90%。同时,抽采效果受分支孔开孔数目及单个分支孔见煤段进尺共同影响,定向长钻孔单个分支孔见煤段进尺控制在60～80 m,抽采效果最佳,在此基础上,分支孔开孔数目越多越好。     

煤与瓦斯突出矿井工作面顶板高位钻孔优化设计

为提高瓦斯抽采率,基于采场围岩裂隙发育特征及瓦斯流动规律,采用UDEC数值模拟软件模拟祁南煤矿342工作面在推进时的覆岩裂隙发育规律,优化工作面顶板高位钻孔设计方案。研究结果表明:当工作面推进速度5 m/d时,裂隙发育和瓦斯积聚区距煤层顶板12~22 m,在高位钻孔的层位控制范围,高位钻孔倾向控制范围优化为距回风巷9~36 m,钻场间钻孔的压茬距离35 m。祁南煤矿342工作面顶板高位钻孔按优化方案设计施工,单孔最大瓦斯抽采体积分数达84%,高位钻孔瓦斯抽采率达50%以上,工作面回风流的瓦斯体积分数控制在0.6%以下,保证了工作面的安全开采。     

煤矿采动区地面井瓦斯抽采技术

从煤与瓦斯共采角度阐述了充分利用煤矿井下煤层采动过程中的卸压增透影响,采用地面井抽采的方式提高瓦斯抽采效果,解决工作面瓦斯涌出超限难题的方法;进而从抽采效果评估、地面井布井、多井型地面井结构优化和地面安全抽采等方面论述了高效、安全的采动区瓦斯地面井抽采技术。该技术方法在晋城矿区寺河矿、成庄矿和岳城矿等进行了集成应用,使地面井成功率由原来的20%提高到了90%,抽采量由原来的约500 m3/d提高到了10 000 m3/d以上。     

顺层定向长钻孔预抽煤巷条带瓦斯技术研究

为解决高瓦斯煤层群瓦斯致灾因素繁多、瓦斯预抽钻孔工程量大、抽采浓度低等问题,根据高家庄煤矿煤层与瓦斯赋存特征,提出定向长钻孔技术预抽煤巷条带瓦斯,在3号和4号煤层中共施工14个定向长钻孔,分析了定向长钻孔瓦斯抽采效果和抽采达标情况.研究表明,定向长钻孔预抽煤层瓦斯,抽采体积分数最大达到40％,最大抽采纯量达3965.7...     

地面钻井治理采空区瓦斯技术研究

针对岳城煤矿工作面瓦斯涌出量大、采空区瓦斯难于治理的问题,采用地面钻井对采空区进行瓦斯抽采,并在岳城矿1303(下)综采工作面进行了试验。结果表明:启动地面钻井抽采泵后,采空区瓦斯抽采体积分数上升至60%以上,上隅角瓦斯平均体积分数下降至0.22%,回风流瓦斯体积分数下降至0.33%,抽采效果明显,成功地抑制住了采空区瓦斯涌出的问题,保障了采面安全生产。     

液态CO_2预裂爆破增透技术试验研究

针对低透气性高瓦斯煤层,开发了液态CO2深孔预裂爆破技术及装备。阐述液态CO2预裂爆破的机理并开展现场试验。试验表明,预裂爆破后影响半径可达12m以上,抽采负压最大达到13998.8Pa;预裂钻孔及其影响范围内的抽放钻孔瓦斯浓度都有明显上升,部分钻孔抽采浓度能提高50%以上;预裂后钻孔瓦斯抽采流量显著提高,单孔最大抽采量达385.8m3/d,累计瓦斯抽采量能达到普通钻孔累计瓦斯抽采量的2~6倍;预裂后日均瓦斯抽采量长时间维持在一个较高水平,衰减系数不到普通钻孔的1/2。     

低透气性煤层瓦斯综合治理技术实践

为了解决工作面采掘期间瓦斯突出危险性和瓦斯超限问题,对杜儿坪煤矿62510综采工作面的瓦斯地质赋存情况进行了分析,提出采用"掘进预抽+回采工作面预抽+高低位倾向顶板裂隙钻孔抽采+联络巷密闭埋管采空区抽采"的瓦斯综合治理技术,使回采过程中工作面的瓦斯体积分数稳定在0.15%～0.30%,同时工作面单台抽采泵站瓦斯抽采混合量为15.95 m3/min,抽采率为67.24%。     

岳城矿上分层工作面采空区瓦斯治理技术研究

针对岳城煤矿3号煤层瓦斯含量大、回采过程中造成大量瓦斯涌向采空区、进而容易引起上隅角瓦斯体积分数超限问题,采用横川千米走向高位钻孔与倾向高位钻孔相结合的瓦斯治理方法对上分层采空区进行瓦斯抽采,并在1310(上)工作面进行采空区瓦斯抽采试验。试验结果表明:当回采至120 m时,横川千米走向高位钻孔与倾向高位钻孔的瓦斯抽采体积分数达到30%,抽采纯量6.5 m3/min,上隅角处的瓦斯体积分数降至0.3%以下,并随着工作面的继续推进抽采的体积分数及抽采的纯量呈上升态势。这为集团其它高瓦斯及突出矿井上分层工作面采空区瓦斯治理积累了宝贵的经验。     

井下定向钻孔与地面“U”型井组直井对接技术

为了提高地面煤层气井组抽采效率,验证对接钻孔来实现煤层瓦斯的立体式联合抽采的可能性,以保德煤矿施工完成的1个主孔孔深为1 544 m对接钻孔为实例,介绍了对接钻孔轨迹的设计方法、设计原则和孔深结构,研究了对接连通技术和定向钻孔轨迹控制技术,分析了对接钻孔与地面"U"型井组直井的联合抽采效果。结果表明:煤矿井下与地面"U"型井直井对接钻孔可以提高地面煤层气井组抽采效率,对煤矿的瓦斯治理和高效开发利用具有示范意义。     

顾桥煤矿保护层工作面瓦斯立体抽采技术研究

根据顾桥煤矿1116(1)工作面下保护层开采技术条件,分析了保护层开采过程中临近煤岩体的变形规律和卸压瓦斯的运移规律,提出本煤层回采期间采用地面钻井、底抽巷、顶板走向钻孔等立体抽采卸压瓦斯方案,1116(1)工作面保护层开采期间立体抽采,瓦斯抽采量38.08m3/min,抽采纯量达5.7514×106m3,工作面瓦斯抽采率78.4%,最高月产达0.357Mt,上隅角瓦斯浓度始终保持在0.6%以下,实现煤与瓦斯安全高效共采。     

大孔径超长定向钻孔综合瓦斯抽采技术

为解决沙曲煤矿综采工作面上隅角和回风流中瓦斯浓度经常超限问题,在14205工作面试验了顶板岩层千米定向长钻孔抽采邻近层瓦斯与本煤层长钻孔瓦斯抽采相结合的综合瓦斯抽采方法,结果表明,顶板岩石水平长钻孔抽采浓度在60%以上,平均抽采量达13.3m3/min,本煤层长钻孔单孔瓦斯抽采浓度达15%左右,钻孔控制区域瓦斯预抽率达到35%左右,有效解决上隅角和回风流瓦斯超限问题,实现高瓦斯工作面安全高效开采.     

淮南矿区瓦斯抽采中以孔代巷技术研究与工程实践

针对淮南矿区顶板岩层复杂地质条件和瓦斯赋存运移特征,开展了以孔代巷技术研究,从采动裂隙发育规律和钻孔瓦斯抽采特征等方面,分析了高位大直径定向钻孔替代高抽巷的技术原理。通过施工勘探孔探明顶板钻遇地层详细信息,以此优化高位定向钻孔层位布置、钻具组合和钻进参数。瓦斯抽采结果表明:煤层顶板以上38 m层位、距轨道巷煤壁26 m钻孔瓦斯抽采流量大、浓度高;随着高位大直径定向钻孔抽采瓦斯纯量增加,工作面上隅角瓦斯体积分数逐步降低,并稳定在0.03%左右;高位大直径定向钻孔瓦斯抽采纯量平均11.07 m~3/min,平均体积分数31.39%,与邻近高抽巷瓦斯抽采水平相当。应用结果表明,利用以孔代巷技术进行顶板瓦斯抽采是可行的,研究可为井下瓦斯高效抽采与治理提供借鉴。