水力冲孔卸压增透区域消突技术应用

水力冲孔消突技术工艺简单,安全性高。详细阐述了水力冲孔的基本原理和工艺流程,对比分析了平煤股份八矿己₁₅-14140工作面运输巷底抽巷采取水力冲孔消突措施前后的效果。冲孔后,煤层钻孔瓦斯抽采浓度增大3倍以上,透气性系数增大近10倍,有效提高了巷道掘进速度,保证了矿井的安全生产。     

高应力松软突出煤层定向长钻孔水力冲孔技术研究

为解决松软突出煤层高应力区瓦斯动力灾害问题,以象山矿5#煤21511工作面为研究对象,采用数值模拟、现场考察方法分析了定向长钻孔水力冲孔前后及不同冲孔出煤量的煤体应力变化规律、塑性损伤发育特征和现场实际瓦斯抽采效果。结果表明：冲孔技术显著影响了周围煤体地应力分布,煤体卸压范围和塑性破坏范围大幅提升;冲孔出煤量与钻孔卸压区域半径、塑性破坏区域直径呈正相关关系;冲孔长钻孔单孔抽采量较普通长钻孔提升了23.5%,有效抽采半径平均提高了近12.3%。定向长钻孔水力冲孔技术不仅可远距离治理瓦斯,而且显著提升了钻孔抽采效果,具有技术可行性。     

松软低透煤层钻孔群大孔径水力冲孔技术

松软、低透煤层瓦斯治理难题一直未得到突破,为了探索解决此类问题办法,在多种卸压增透工程技术实践基础上和通过对煤与瓦斯突出机理的分析,提出钻孔群大孔径水力冲孔技术.经实践研究发现,钻孔孔径越大,越有利于冲孔,冲孔后卸压区越大,单孔瓦斯抽采量明显增加.采用此技术其平均单孔瓦斯抽采量是普通措施孔的4.4倍.     

煤矿井下水力冲孔卸压抽采技术现状及展望

针对水力冲孔技术在基础理论、技术及装备方面的研究进展,重点分析了在基础理论研究方面存在的问题与研究方向,阐述了水力冲孔综合卸压抽采技术及装备的功能和优点,指出了水力冲孔技术的理论研究相对滞后于现场工程实践,提出了水力冲孔技术装备的改进与完善应重点向集成化、智能化方向发展。     

水力冲孔技术在瓦斯抽采中的应用

为推进水力冲孔卸压增透技术的推广应用,增加煤层透气性,提高矿井瓦斯抽采效率,在陈四楼煤矿开展水力冲孔卸压增透技术试验,考察该技术的作业工效和增透效果,数据分析结果表明:试验区煤层地质条件下,冲孔水压为8~10 MPa时,每米煤孔冲煤1.4 t所需的时间约为25.3 min,水力冲孔后钻孔两个月内的平均抽采浓度提高了3倍,平均单孔抽采纯量提升了2倍左右,卸压增透效果显著,为矿井瓦斯治理技术水平的提升提供支撑。     

汾西煤矿水力冲孔钻孔有效抽采半径测定

为了提高汾西煤矿瓦斯抽采效率,在汾西煤矿1513下巷底板抽放巷、1515下巷底板抽放巷以及1511采区分别施工一个流量测试钻孔,用来考察水力冲孔抽采半径。研究结果表明:采用流量法与瓦斯含量法考察结果基本一致,为保证瓦斯抽采的可靠性和安全性,选择较小的测试结果作为煤层的有效抽采半径。研究结果可为汾西煤矿15号煤层瓦斯抽采设计提供依据。     

水力冲孔增透瓦斯抽采技术研究

阐述了水力冲孔措施的消突机理,着重解释了水力冲孔钻孔内割缝对煤层巷道地应力、瓦斯压力的影响以及对煤体透气性的影响,同时结合现场情况,对普通瓦斯抽采效果和采用水力冲孔之后的瓦斯抽采效果进行对比,说明水力冲孔增透瓦斯抽采效果,对矿上减少抽采时间起到作用。     

密集水力冲孔增透抽采瓦斯试验研究

高瓦斯含量低透气性突出煤层高效抽采瓦斯是复杂地质条件下工作面瓦斯治理的主要难题。为增加该类煤层透气性,依据瓦斯流量法测试水力冲孔影响半径的结果,利用煤层底板巷布置穿层密集钻孔,对工作面进行水力冲孔强化增透,达到高效预抽煤层瓦斯的目的。研究结果表明：水力冲孔在煤体中形成的孔洞促使钻孔周围煤体持续膨胀变形,约在1.8倍孔洞直径范围内煤体的地应力下降,煤体受压程度降低,煤体透气性增大;水力冲孔加速了煤体瓦斯的解吸,实现了连续18 d,平均单孔瓦斯体积分数大于52.64%的高浓度瓦斯预抽效果;预抽60 d后,煤层瓦斯含量由原始的9.09 m³/t降至4.03 m³/t。可见,采用密集穿层钻孔水力冲孔,提高了煤层预抽瓦斯效果,实现了低透气性突出煤层的消突,保障了工作面的安全生产。     

随钻型水力冲孔器的设计

针对煤矿井下三高一低松软煤层中瓦斯抽采效率低、抽采时间长等问题,采用水力冲孔技术,降低地应力,增加煤层渗透性,以解决瓦斯抽采问题。为提高水力冲孔效率,研制随钻型压力可调节式水力冲孔器,关键部件为流量可调节的高低压转换机构,并利用伯努利方程推导了合金喷嘴直径与高压泵泵量和压力之间的变化规律。室内实验和现场试验结果表明:实际工况下,流量可调节的高低压转换机构可实现不同流量下高低压临界状态控制,稳定可靠;优选的合金喷嘴直径能满足水力冲孔要求,与理论研究相一致。     

松软煤层筛管护孔瓦斯抽采技术与装备

针对松软煤层顺层瓦斯抽采钻孔成孔难、抽采距离短、抽采效果较低等问题,介绍了松软煤层筛管护孔瓦斯抽采技术与装备及施工工艺,通过在丁集煤矿的工业性试验,解决了筛管护孔下入深度与钻孔深度相接近的技术难题,实现了高负压、高浓度、大流量高效抽采,提高了采煤工作面瓦斯预抽消突效果,采煤工作面煤体瓦斯抽采达标时间缩短28％,瓦斯抽采体积分数可提高10％ ～ 20％.     

低透气性煤层水力冲孔强化抽采优化技术

通过在龙山矿25051下底抽巷采用低透气性煤层水力冲孔强化抽采优化技术,采用普通穿层钻孔和穿层水力钻孔组合布置设计,瓦斯抽采纯量的4~5倍,延长抽采孔寿命,从而提高了瓦斯抽采率,增大煤层渗透率,扩大钻孔抽采有效影响范围,提高煤层瓦斯抽采效率,缓解龙山煤矿抽、采、掘接替紧张局面,为低透气性煤层开采过程中的瓦斯治理提供技术支撑。     

水力冲孔增透技术在提高煤层瓦斯抽采效率方面的应用

为解决突出煤层低透气性导致的瓦斯抽采达标时间长的问题,以山西某矿2号煤层煤巷掘进工作面的超前瓦斯预抽为工程背景,采用水力冲孔增透技术对前方煤体瓦斯进行强化抽采。结果表明,采取水力冲孔增透技术钻孔的瓦斯抽采浓度明显高于普通钻孔,平均单孔抽采纯量均保持在普通钻孔的3倍以上;煤巷掘进期间的钻孔瓦斯解吸指标K₁值明显小于未实施水力冲孔措施的指标,水力冲孔增透技术能有效提高煤层透气性,从而大大提高煤层瓦斯抽采效率。     

九里山矿水力冲孔有效抽采半径考察研究

九里山针对矿井瓦斯压力大、含量高、透气性差的特征,实施了穿层钻孔水力冲孔增透措施,采用压降法考察实施该措施后的煤层有效抽采半径。结果表明,冲孔强度不小于0.4t/m水力冲孔条件下,预抽180d时钻孔有效抽采半径约为3.98m,335d可将有效抽采半径(3.98m)范围内瓦斯含量抽采至6m^3/t以下。若以180d抽采期进行计算,抽采半径则不应大于3.32m。     

基于水力冲孔的瓦斯综合抽采技术研究

在基于水力冲孔卸压增透措施的基础上,提出了穿层钻孔瓦斯综合抽采技术,即水力冲孔结合卸压带瓦斯捅孔抽采与采空区瓦斯抽采。首先研究了综合抽采措施的理论基础;其次,结合某矿实际情况,现场进行了应用;最后考察了瓦斯抽采情况与消突效果。结果表明,该技术获得了较好的抽采效果,消除了突出危险性。相关研究为类似矿井的消突方案提供了参考。     

松软破碎煤层定向长钻孔高效抽采技术研究

为有效解决松软破碎煤层透气性低导致的抽采效率低的问题,利用超大功率的ZYL-17000D定向钻机实现在松软破碎煤层中进行长距离钻进,采用随钻测量装置对长钻孔施工时出现的实际钻孔轨迹与设计钻孔轨迹进行实时比对,对存在偏差的钻孔进行及时纠偏,实现钻孔轨迹的实时跟踪控制。并在长平矿松软破碎煤层中进行现场施工,实现了钻孔长度达到300m的技术突破,每米钻孔抽采纯流量达到0.025m/min,与同一区域的普通顺层钻孔相比,抽采量提高了20.8倍,施工周期缩短了78d。大功率定向钻机长距离钻进的实验成功,验证了大功率定向钻机满足松软破碎煤层瓦斯治理需要,为松软破碎煤层的瓦斯治理提供了一种新的瓦斯治理思路。     

层状构造煤层定向钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术

为实现层状构造煤层瓦斯高效抽采,以榆树田煤矿为试验点,开展层状构造煤层定向钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术研究。针对榆树田煤矿下5煤层层状构造特征,经过充分分析将110503运输巷第2循环瓦斯抽采压裂钻孔布置于半暗型煤分层中,累计施工顺层钻孔5个,累计钻孔长度3 000 m,钻孔走向控制范围600 m,倾向控制范围为巷道上、下帮轮廓线外各15 m;钻孔累计压裂长度约2 500 m,累计注液量570 m³,各孔段起裂压力介于7.6~8.8 MPa,最大泵注压力介于11.9~13.8 MPa。研究结果表明:对于层状构造煤层而言,压裂钻孔布孔层位的不同直接影响着煤层整体压裂效果及瓦斯抽采效果,相比于110503运输巷第1循环定向压裂钻孔没有考虑层状构造布孔于煤厚1/2处半亮型煤分层中,此次第2循环定向压裂钻孔布孔于半暗型煤分层中钻场月平均瓦斯抽采体积分数提高4.3倍,月平均瓦斯抽采纯量提高3.2倍。     

深部矿井定向水力压裂高效抽采装备及现场试验

为确保黄陵二号煤矿瓦斯抽采的精确性、高效性,以矿井209工作面瓦斯赋存条件为背景,以水力压裂高效抽采技术为目标,通过地质条件、生产工艺分析,确定设备选型,并设计致裂参数,开展深部矿井定向钻孔水力压裂技术试验研究.研究表明,根据工作面围岩分布的4个储气岩层,制定了煤层+底板的定向抽采技术,并选用BYW65/400型压...     

近距离突出煤层群水力冲孔卸压瓦斯抽采及效果评价研究

为高效评价近距离突出煤层群水力冲孔卸压瓦斯抽采效果,基于弹性力学、渗流力学和Klinkenberg效应等理论,建立了包含煤岩变形、瓦斯运移、孔隙率和渗透率演化数学方程的低透气性含瓦斯煤气固耦合模型,采用COMSOL Multiphysics数值模拟软件模拟分析了近距离突出煤层群水力冲孔钻孔周围煤体瓦斯压力与孔径之间的时...     

松软煤层下筛管护孔高效抽采瓦斯技术试验研究

针对松软煤层瓦斯抽采钻孔成孔难、孔壁易坍塌,致使瓦斯有效抽采时间短、浓度低、流量小的现状,提出了松软煤层筛管护孔抽采瓦斯技术,阐述了该技术的基本原理、相关设备及施工工艺。在马堡煤矿15203工作面运输顺槽进行了工业性试验。该技术的应用有效地防止了钻孔塌孔,改善了瓦斯抽采效果,缩短了预抽时间,应用前景良好。