高瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯治理技术

针对李雅庄煤矿U型通风工作面上隅角及回风流瓦斯浓度高、瓦斯治理难度大的问题,根据工作面瓦斯来源及在采空区三带的运移储存规律,李雅庄煤矿开展了本煤层抽采工艺优化和裂隙带抽采技术研究。对本煤层钻孔封孔深度、联孔工艺、管路连接方式等进行优化,钻孔抽采浓度由抽采4个月后降低到9%提高到抽采10个月后维持在19%;通过调整裂隙带钻孔布置方式、优化钻孔布孔层位、采取下筛管护孔等技术措施,裂隙带钻场最高瓦斯抽采纯流量达13.6 m³/min,平均瓦斯抽采纯流量达8 m³/min,2个钻场联合抽采瓦斯纯流量在13 m³/min以上;取消了瓦斯措施巷、井下移动泵和上隅角风帘,上隅角和回风流平均瓦斯浓度分别控制在0.5%和0.4%以下,对高瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯治理有借鉴意义。     

大直径长距离高位钻孔参数优化与实施

为治理保护层工作面的瓦斯,平煤股份四矿施工了大直径长距离高位钻孔,钻孔终孔直径193 mm,平均孔深100 m 以上,抽采了采空区裂隙带的高浓度瓦斯,对高位钻场、钻孔参数进行了优化,并对钻孔封孔技术进行了改进.通过采取上述措施,高位钻场的抽放瓦斯体积分数增加到12%～30%,混合流量增加到25.68～45.70 m3/min,纯流量增加到3.08～8.73 m3/min,上隅角瓦斯体积分数下降到0.2%～0.6%,回风流瓦斯体积分数下降到0.2%～0.7%,保护层工作面月产原煤10万t以上,利用瓦斯日发电3.5万～3.8万kW·h,实现了煤与瓦斯共采.     

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。     

近距离煤层群采空区高位定向钻孔布置优化研究

为解决贵州矿区内采空区遗留煤体及邻近煤层中的瓦斯受采动影响逸散至工作面的问题,以贵州某矿10605工作面为工程背景,结合理论分析、数值模拟对高位钻孔布置优化进行研究,结果表明,垮落带高度为11 m,裂隙带范围为11～38.4 m,邻近煤层处于顶板裂隙带范围内,会受开采扰动的影响;裂隙带的应力集中系数在0～0.6之间,其顶板卸压区中应力集中系数不超过0.4的区域导气裂隙发育更好,该区域距离顶板15～25 m,倾向距回风巷10～20 m。工程实践表明,优化后的抽采措施有效地治理了瓦斯超限问题,8个钻孔平均抽采瓦斯浓度约42%,主管抽采瓦斯纯量为12.32～15.5 m³/min;下排孔比上排孔的孔内平均瓦斯浓度大,且越靠近采场的钻孔孔内平均瓦斯浓度越大,与“O”形圈导气裂隙发育情况相对应;抽采一定时间后,采空区瓦斯显著下降,上隅角的瓦斯浓度由0.68%降至0.32%,符合安全生产标准。     

3103工作面采空区瓦斯钻孔抽采效果分析

针对霍尔辛赫3103工作面回采期间各钻场钻孔抽采的参数数据,进行对比分析,表明高层位抽采钻孔以抽采裂隙带瓦斯为主,低层位抽采钻孔以截抽上隅角瓦斯为主;终孔间距低于15 m的钻孔,抽采效果不理想,浓度及纯流量均较低,钻孔终孔位置距离顶板大于15m的区域抽采效果较好;钻场压茬影响距离在16~20 m,在钻场压茬接替周期内瓦斯抽采量均有不同程度的降低。同时指出该工作面回采期间瓦斯抽采中显现的问题,对后期回采工作面瓦斯治理和抽采提出建议。     

水压预裂工作面瓦斯抽采高位钻孔参数优化及应用

为降低高瓦斯坚硬顶板倾斜近距离多煤层U型通风工作面上隅角瓦斯浓度,提高瓦斯抽采效率,本文以新疆东沟煤矿低渗透性、高瓦斯煤层143综采工作面高位钻孔为研究对象,在理论上分析水压预裂对瓦斯抽采效果影响的基础上,实施了上隅角悬顶水压预裂试验,总结了工作面瓦斯变化特征与控制措施,分析顶板垮落裂隙带瓦斯运移积聚的主要区域,并根据钻孔有效长度及利用率、钻场合理间距、钻孔数量、布置层位、压茬间距和倾向、控制范围等参数的理论计算结果,结合覆岩裂隙发育规律,优化高位钻孔的布置层位、终孔位置、终孔间距和钻孔数等抽采工艺参数。现场实践表明:抽采工艺参数优化后,钻场位置在回风巷底板高度的基础上提高1m左右、终孔高度控制在15～25m、终孔距回风顺槽为1～41m、终孔间距为8m且钻孔数为6时,高位钻孔抽采效率和能力显著提高,上隅角瓦斯浓度降低至0.1%～0.3%范围内,治理效果较好。     

水压预裂工作面瓦斯抽采高位钻孔参数优化及与应用

为降低高瓦斯坚硬顶板倾斜近距离多煤层U型通风工作面上隅角瓦斯浓度,提高瓦斯抽采效率,本文以新疆东沟煤矿低渗透性、高瓦斯煤层143综采工作面高位钻孔为研究对象,在理论上分析水压预裂对瓦斯抽采效果影响的基础上,实施了上隅角悬顶水压预裂试验,总结了工作面瓦斯变化特征与控制措施,分析顶板垮落裂隙带瓦斯运移积聚的主要区域,并根据钻孔有效长度及利用率、钻场合理间距、钻孔数量、布置层位、压茬间距和倾向、控制范围等参数的理论计算结果,结合覆岩裂隙发育规律,优化高位钻孔的布置层位、终孔位置、终孔间距和钻孔数等抽采工艺参数。现场实践表明：抽采工艺参数优化后,钻场位置在回风巷底板高度的基础上提高1 m左右、终孔高度控制在15～25 m、终孔距回风顺槽1～41 m、终孔间距为8 m且钻孔数为6时,高位钻孔抽采效率和能力显著提高,上隅角瓦斯浓度降低至0.1%～0.3%范围内,治理效果较好。     

高位钻场走向长钻孔抽采裂隙带瓦斯技术

12#煤层是某区段内的首采层,经预测回采期间的瓦斯涌出量为46.2 m3/min,为解决回采过程中采空区瓦斯向采面上隅角涌出的问题,施工高位钻场抽采采空区裂隙带富集区内高浓度瓦斯,并通过束管观测瓦斯浓度,结果显示,裂隙带瓦斯富集区高度是煤层采高的8.7倍,平距发育距离为14 m,并呈斜梯形;主管抽采浓度最高达到45%,浓度长期保持在30%左右,有效解决了裂隙带瓦斯向上隅角涌出问题。     

高位钻场在李雅庄煤矿的应用效果分析

基于采动裂隙带的演化规律研究及瓦斯在采动裂隙带的升浮—扩散规律研究成果,根据高位抽放巷的工作原理,分析了影响高位抽放巷抽采瓦斯效果的地质、开采、通风、钻场钻孔布置情况以及工作面瓦斯参数等因素,并根据对抽采浓度、混合流量、纯流量的分析,研究了李雅庄煤矿高位钻场瓦斯治理效果,说明抽采钻孔是否布置在采动裂隙带内对瓦斯抽采效果的好坏有直接影响。分析认为:李雅庄煤矿高位钻场距煤层顶板较近,钻孔位于采动裂隙带的下部,抽放效果不佳,但仍能达到治理上隅角瓦斯超限的目的。     

31051综采面瓦斯综合治理技术应用

为解决综采工作面风排瓦斯量偏高、回风隅角瓦斯聚积问题,保证工作面安全生产,通过采取采空区顶板裂隙带高位钻孔瓦斯抽采及工作面回风隅角埋管瓦斯抽采相结合的瓦斯治理方案,经工作面7日瓦斯涌出量计算结果可知:高位钻孔瓦斯抽采纯量平均值为4.37 m3/min,上隅角埋管抽采瓦斯纯量平均值为2.45 m3/min,风排瓦斯量有效降至3.58 m3/min.有效降低工作面风排瓦斯量和上隅角瓦斯聚积浓度,保障工作面安全生产.     

高位定向长钻孔抽采技术在上隅角瓦斯治理中的应用

根据象山矿井5#煤层煤系地层赋存条件,分析了采空区瓦斯富集区层位,设计施工5个顶板高位定向长钻孔进行采空区瓦斯抽采治理。现场抽采结果表明:顶板高位定向长钻孔布置层位高度20~22m,水平内错距离0~45m较为合理;通过进行5#煤层顶板定向长钻孔抽采技术应用,工作面日产量大幅提升,而工作面上隅角瓦斯浓度由此前长期维持在0.7%降至0.4%左右,有效遏制了上隅角瓦斯超限事故,实现了取消高位裂隙钻孔和采空区埋管抽采的目标。     

黄岩汇煤矿综合瓦斯抽采技术研究与实践

针对黄岩汇煤矿15102工作面瓦斯涌出量大,上隅角有瓦斯超限的倾向且部分区域有突出危险性的问题,在15102工作面采用本煤层顺层钻孔抽瓦斯,高抽巷抽瓦斯,顶板走向钻孔及采空区埋管抽采瓦斯综合治理措施。在该煤层预抽瓦斯后本煤层瓦斯含量降至2.05~7.01m3/t,全区域平均4.27m3/t,基本消除15102工作面具有突出危险性的问题;高抽巷抽采浓度平均在40%,抽采纯量25m3/min。在邻近层钻孔与采空区埋管抽采瓦斯措施实施后,上隅角瓦斯浓度在0.64%以下,较好防止上隅角瓦斯超限问题。     

塔山矿地面L型钻孔抽采瓦斯技术应用

为了验证地面L型钻孔抽采采空区瓦斯效果，以塔山矿8214综放工作面为研究对象，采用数值模拟和理论分析相结合的方法，确定了抽放钻孔布置位置和钻孔结构，设计了L钻孔抽采瓦斯方案。研究结果表明：塔山矿8214综放工作面垮落带高度为35m，裂隙带高度为60m，顶板最大悬露空顶长度为45m，垮落角为45°国钻孔应布置在距采煤工作面顶板40～60m，距帮26～30m，有效解决了工作面上隅角和低位抽采巷的瓦斯超限的问题|钻孔的终孔始终位于工作面上隅角的后上方，有效解决了钻孔与工作面推进在瓦斯治理中的时空匹配问题，达到了高效稳定治理采空区瓦斯的目的。     

大直径定向钻孔高效成孔钻进技术应用

为了提高寺河煤矿工作面上隅角和回风瓦斯的治理效果,根据工作面顶板覆岩地质特征及开采条件,在煤层上覆顶板岩层内施工顶板高位大直径定向钻孔,依据经验公式确定了顶板大直径高位定向钻孔布置层位。针对顶板硬岩大直径定向钻孔施工过程中先导定向钻孔钻进及分级扩孔效率低的问题,将冲击螺杆马达、扭力冲击器与双级双速扩孔钻具分别应用于定向先导孔与扩孔施工,以提高顶板高位大直径定向钻孔整体施工效率。应用效果表明：冲击螺杆马达成孔技术与扭力冲击旋转扩孔技术提速效果显著,最高钻进速率分别为13.6m/h和11.1m/h,最终形成的200mm大直径高位定向长钻孔保证了钻孔轨迹在煤层顶板裂隙带内有效延伸,实现了对采动卸压瓦斯的持续稳定抽采,取得了良好的瓦斯抽采和治理效果,平均单孔瓦斯抽采量达到3.36m/min,单孔瓦斯瞬时最大抽采量可达26.0m/min。     

矿井末采期工作面高位钻孔优化技术研究

为了降低矿井末采期“U”型通风工作面上隅角瓦斯浓度,提高回采工作面的抽采效率,以矿井15#煤层1306末采阶段工作面的高位钻孔为研究对象,理论计算了影响高位钻孔抽采的关键工艺参数,分别从高位钻孔的有效长度及其利用率、钻场合理间距和数量等方面对高位钻孔的工艺参数进行分析计算|利用COMSOL软件数值模拟了抽采时间和抽采负压对高位钻孔抽采效果的影响,最终对高位钻孔参数进行了优化。现场实践表明,末采阶段XV1306回采工作面高位钻孔和钻场经过优化后,U型通风采煤工作面的瓦斯抽采效率和能力得到提高,上隅角的瓦斯浓度有所降低,现场瓦斯治理效果显著,从而保障了工作面的安全高效回采。     

煤层大直径钻孔瓦斯治理技术研究与应用

针对王坡煤矿横川埋管工程量大和周期长、 回采期间横川密闭墙维护成本高以及上隅角瓦斯超限严重等问题,提出了施工煤层大直径钻孔瓦斯治理技术,研究了钻孔参数设计、钻进、下管、封孔、管路连接、抽采等工艺流程,并在3310工作面进行了试验.结果表明:回采期间上隅角瓦斯控制在0.19％～0.61％,钻孔抽采浓度提高1.2倍,抽采支...     

采煤工作面顺层钻孔分段水力压裂增渗试验

低透气性突出煤层顺层钻孔预抽回采工作面瓦斯具有工程量大,抽采效率低等特点,为此,采用顺煤层分段水力压裂实现煤储层增透。寺家庄矿15#煤层属于低透气性突出煤层,在15301工作面开展了顺煤层分段水力压裂强化抽采试验,利用自主研发的拖动式双封隔器分段封孔装备及工艺,满足压裂孔稳定、快速封隔,可实现全孔段分三段及以上逐级开展压裂。对比压裂区和非压裂顺层钻孔瓦斯抽采效果,压裂区平均浓度为35.1%,非压裂区为6.0%,压裂区浓度是非压裂区的5.9倍;压裂区百孔纯量为3.6 m3/min,非压裂区为0.3 m3/min,压裂区百孔纯量是非压裂区的11.2倍。     

厚煤层综放工作面上隅角瓦斯抽放方法研究

针对低瓦斯厚煤层U型通风综放工作面上隅角瓦斯局部集聚问题,以新疆某矿为例,通过现场实测钻孔的流量、浓度参数,对本煤层瓦斯预抽、挂耳钻场高位钻孔抽放、顶板钻场高位钻孔抽放进行综合治理效果分析。矿井最终选用顶板高位钻场方法进行上隅角瓦斯抽放治理,抽放后上隅角最高瓦斯浓度从1.50%降至0.85%,上隅角瓦斯得到了有效的控制。     

高位钻孔配合埋管抽放治理采面上隅角瓦斯

为了解决高瓦斯矿井综采工作面上隅角瓦斯积聚的问题,通过采用高位瓦斯钻孔配合上隅角埋管抽放方法进行综采工作面的瓦斯抽放,结果发现:瓦斯抽放率由在上隅角单纯埋管抽放时的53%提高到71%,确定了高位瓦斯钻孔配合上隅角埋管抽放方法是解决上隅角瓦斯积聚的有效手段,综采面产量提高了1200t/d。