低渗煤层瓦斯抽采顺层钻孔水力造穴卸压增透效果研究

为了揭示水力造穴参数对钻孔瓦斯抽采效果的影响规律,指导煤层水力造穴增透技术施工参数的合理选择。建立了煤层损伤-应力-渗流耦合模型,分析了不同造穴参数下煤层卸压增透效果,展开了顺层钻孔水力造穴现场工程试验,考察了不同造穴参数下钻孔瓦斯抽采效果,结果表明：采用水力造穴技术形成的孔穴能够有效降低其周围煤体应力,提高煤层渗透率,增加瓦斯钻孔抽采效果;造穴半径越大煤层的卸压程度越大,进而煤层渗透率增幅就越大,但在实际工程中过大的造穴半径会使得孔穴稳定性差,钻孔塌孔堵塞瓦斯涌出通道会使得钻孔瓦斯抽采量有所降低,试验矿井最优造穴半径为0.6 m;造穴间距对它们之间的应力降低区范围有着较大的影响,在一定距离条件下孔穴卸压有着明显的叠加效应,造穴间距越近叠加效应越明显,煤层应力越小,卸压增透效果越好。试验钻孔穴间距由8 m减小到6 m时,单孔平均瓦斯抽采纯量增加389.16%。     

高瓦斯低透气性坚硬煤层机械造穴泄压增透技术研究

基于新田煤矿煤层硬度大、瓦斯含量高、透气性差、抽采效率低等特点,提出采用机械造穴泄压增透技术,研究新田煤矿泄压增透后煤层透气性及抽采效果。结果表明:机械造穴泄压增透技术在低透气性坚硬突出煤层能起到明显的增透、提抽作用,影响区域内煤层透气性大大提高,有效地释放了煤体内部压力,对瓦斯动力有减阻作用,提高坚硬低透气性煤层瓦斯抽采效果,提高了瓦斯抽采效率,为同类型煤矿瓦斯抽采提供了更多的解决办法。     

低渗透煤层机械造穴增透注水防尘技术研究

为了有效提高低渗透煤层的渗透率和防尘效果,以新元公司31001综采工作面为研究对象,开展了煤层机械造穴后注水技术研究。通过数值模拟分析了机械造穴钻孔周围裂隙和孔隙率变化规律,对机械造穴参数及注水参数进行了优化;在此基础上对综采工作面煤层进行机械造穴增透,分析煤层注水前后煤样水分含量及粉尘含量,并与普通钻孔注水防尘效果进行了对比。结果表明：机械造穴增透注水后煤层水分为普通注水的2.9～3.1倍;增透煤层注水后的呼吸性粉尘与全尘含量的降尘率分别是采用普通注水的1.8～2.5倍和1.9～3.1倍。     

本煤层模块化水力造穴扩孔增透抽采工艺试验研究

以五阳煤矿7609运输巷实施的水力造穴试验为例,对水力造穴增透技术在低渗透性煤层中的应用及其效果进行了探讨和研究.研究结果表明:水力造穴钻孔单孔抽采纯量是普通钻孔的5.55倍,抽采浓度是普通钻孔的1.67倍,抽采达标时间缩短了71％,施工成本仅为普通钻孔的1.08倍.     

构造煤层水力造穴卸压增透瓦斯抽采技术体系与应用

构造煤层具有渗透率低、煤层强度较低、瓦斯含量较高等特点,易出现堵孔、喷孔等现象,直接导致该类煤层瓦斯抽采难度较大。为解决构造煤层低渗透率导致的瓦斯抽采难题,分析了现有煤层增透技术及优缺点,介绍了一种区域性水力造穴卸压增透技术,提出了水力造穴卸压增透瓦斯抽采技术体系,具体包括水力造穴钻冲装备、煤水分离和煤量计量系统、高低负压独立瓦斯抽采系统。以试验采区为工程背景,介绍并分析了现有煤层增透技术及其优缺点,研究提出了区域性水力造穴卸压增透技术,形成了以水力造穴钻冲装备、煤水分离和煤量计量系统、高低负压独立瓦斯抽采系统为主的区域性水力造穴卸压增透技术体系。现场试验等间距7 m、8 m、10 m、12 m以及变间距水力造穴方案,分析不同钻孔直径的抽采效果,对比分析单孔及组孔的瓦斯抽采效果。研究结果表明,采用变间距水力造穴卸压增透技术,有效保障了煤体卸压增透效果,解决“掘进-抽采”不均衡问题,为解决构造煤层低渗透率导致的瓦斯抽采难题提供一种新技术。     

1302工作面瓦斯抽采水力造穴增透技术试验

基于李村煤矿煤层结构复杂、煤层松软、透气性低,存在本煤层瓦斯抽采效率低、难度大等问题,在1302 X作面进行了水力造穴增透技术试验。效果分析表明,采用水力造穴增透技术的单孔瓦斯抽采纯量是普通单孔的7.38倍。     

低透气性煤层水力造穴增透抽采工艺试验研究

针对潞安矿区单一低透气性煤层抽采效果差的问题,采用现场工程试验的方法,在五阳煤矿7609工作面试验了多种水力造穴工艺参数组合,并且选出了优化的水力造穴工艺参数组合。然后设计了2个试验方案,对1个8 m的基本抽采单元的综合效率进行对比验证,方案1采用水力造穴工艺,方案2采用普通钻孔工艺,对比结果显示:方案1钻孔施工时间是方案2的85%,钻孔施工总成本是方案2的96%,抽采纯量是方案2的1.9倍,钻孔成孔率是方案2的1.64倍,且方案1施工现场文明生产水平相比方案2显著提升。对比方案的结果证明,采用水力造穴优选工艺参数组合能有效提升低透气性煤层的综合抽采效率,且施工时间和经济成本也略有降低,可在同类煤层条件的矿井进行推广应用。     

本煤层分段水力造穴钻孔抽采半径考察试验研究

针对本煤层分段水力造穴钻孔抽采半径定义不明确、难以确定的问题,以古城煤矿3号煤层为背景,开展本煤层分段水力造穴钻孔抽采半径考察现场试验研究,结合不同试验钻孔的瓦斯抽采流量现场监测,运用瓦斯储量法考察了本煤层分段水力造穴钻孔和普通钻孔的抽采半径,获得了不同类型试验钻孔的抽采半径时变规律以及本煤层分段水力造穴对瓦斯抽采半径的扩大作用。结果表明:①在相同抽采时间内,前进式本煤层分段水力造穴钻孔和后退式本煤层分段水力造穴钻孔的抽采瓦斯纯量平均值分别是普通钻孔的3.08倍和3.79倍,抽采半径分别是普通钻孔的2.14～5.62倍和2.58～5.88倍,本煤层分段水力造穴钻孔能够显著提高钻孔瓦斯抽采纯量,有效扩大钻孔瓦斯抽采半径,且后退式本煤层分段水力造穴钻孔的扩大作用更加显著;②普通本煤层抽采钻孔和本煤层分段水力造穴钻孔的瓦斯抽采半径均具有时变特性,即抽采半径随着抽采时间的延长而相应扩大,并逐渐趋于某一极限值;抽采240 d后,普通钻孔的抽采半径基本达到极限,60 d内仅增长了0.01 m左右,钻孔瓦斯流量逐渐衰竭,而本煤层分段水力造穴钻孔的抽采半径仍能随时间延长而有效增长,瓦斯流量仍保持稳定,...     

顺层钻孔机械造穴增透技术及现场应用研究

余吾煤业为高瓦斯矿井,主采3号煤层瓦斯吸附性强、透气性差,属于较难抽放煤层。本煤层顺层钻孔区域预抽是工作面瓦斯治理的根本措施,普通钻孔存在钻孔工程量大、瓦斯抽采效率低等问题,推广应用水力造穴增透技术后,抽采效果显著。为进一步提高钻孔抽采效率,余吾煤业公司开展机械式造穴增透技术,并在N2106回风巷顺层钻孔开展效果考察试验,机械造穴钻孔平均抽采纯量达0.053 m³/min,为普通钻孔的4～5倍。     

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。     

底抽巷穿层钻孔阵列式水力造穴技术研究与工程应用

水力造穴工艺是改善煤体透气性、提高抽采效率、缩短达标时间、实现降本增效的有效方法,传统的水力造穴工艺难以实现高效性、安全性与经济性的高度统一。因此,为进一步提高水力造穴技术的实用价值,提出了阵列式水力造穴方法,该方法通过增加造穴射流孔个数,将传统“一孔多穴多次造”改良为“一孔多穴同时造”,并开展了工程应用。结果表明,阵列式水力造穴技术不仅可以提高瓦斯抽采效果,而且在造穴方面兼有高效、安全和经济等特征。     

我国煤层造穴增渗技术研究现状与进展

我国主要煤矿区主采煤层渗透率普遍较低,严重制约了井下瓦斯治理和地面煤层气开发效果的提高。煤层造穴是低渗煤层增渗改造的一种有效技术途径。对我国煤层造穴增渗技术研究现状进行了梳理和总结,重点介绍了水力造穴、机械造穴、空气动力造穴、爆破造穴4种造穴技术的发展现状,分析了各种技术的基本原理、装备组成、工艺流程、现场应用情况,总结了其适用条件和优缺点,并结合煤矿科技发展需求分析了煤层造穴增渗技术的发展趋势。     

松软低透煤层高压射流造穴强化抽采技术研究

为促进低透气性煤层瓦斯的预抽,消除煤层煤与瓦斯突出危险,采用高压射流冲孔造穴技术措施,构建高压射流冲孔造穴过程的煤体渗透率演化模型,并通过解算得到冲孔后煤体渗透率的演化及煤体内瓦斯运移的规律,即钻孔周围煤体的增透区半径随钻孔半径增加而线性增加。在新景矿进行冲孔造穴现场试验,结果表明：相较于直接预抽煤层瓦斯,采用高压射流冲孔造穴结合瓦斯抽采的措施可节省钻孔工程量,强化瓦斯抽采效果,且掘进过程中消除突出危险更有效,提高巷道的掘进速度,能够保证矿井安全生产。     

煤巷顺层瓦斯抽采钻孔水力冲孔增透技术研究

针对侯村煤矿3607回风顺槽因煤层透气性差导致的顺层钻孔预抽瓦斯效率低、预抽时间长及残余瓦斯含量高等问题,研究适用于顺层钻孔的水力冲孔造穴增透技术,并提出分区冲孔造穴方案。现场实践结果表明：采取水力冲孔增透措施后钻孔平均瓦斯抽采浓度达34%,是常规抽采孔的1.9倍,平均瓦斯抽采纯量达2.3 m3/min,是常规抽采孔的6倍,整个瓦斯治理循环时间缩短3 d。     

水力造穴技术在增加高瓦斯煤层透气性方面的研究应用

水力造穴技术是指采用高压水射流冲出煤层中大量煤炭及瓦斯,形成若干较大的洞穴,使得洞穴周围煤层透气性增加,从而大大提高煤层瓦斯抽采效果。影响水力造穴技术应用效果的主要因素有造穴尺寸(包括造穴长度、直径、造穴间距)、施工工艺(包括前进式造穴和后退式造穴)和技术参数(包括造穴水压、造穴时间、出煤量)。同时,分析了该技术在各矿井的应用推广效果,发现不同矿井之间的应用效果存在较大差异,甚至同一矿井不同地点的应用效果也存在较大差异,说明水力造穴技术应用效果与很多因素有关,需要进一步研究。     

水力造穴技术在本煤层瓦斯抽采中的应用

为增加煤层透气性,提高顺层钻孔抽采流量,在N101工作面及3119运巷里段进行水力造穴技术试验,通过水力造穴技术对抽采钻孔进行扩孔,卸压,增加煤层透气性。通过试验后的统计数据可知:生产期间工作面瓦斯涌出量和预抽前工作面瓦斯涌出量对比下降50%,煤体瓦斯含量下降1.68m~3/t,达到快速降低低透气煤层瓦斯含量的目的。     

低透气性煤层穿层钻孔瓦斯抽采对比研究

通过在丁集煤矿不同底抽巷相近的区段采用不同的打钻方式,对单孔和单元抽采浓度及纯量进行对比分析统计,得出结论,高压水力割缝对低透气煤层瓦斯抽采有着明显的优势,值得推荐。     

新景矿低位抽采巷下向穿层机械造穴技术

试验低位抽采巷下向穿层机械造穴技术,结合地质条件和煤层赋存情况制定了钻孔设计方案.根据工况实际总结出一套适应现场的工艺流程,并对钻孔抽采数据进行了汇总分析,主管平均抽采浓度为41.6％,瓦斯抽采量为2.21 m3/min.该技术的应用为保护下覆15#煤层掘进消突、提高矿井衔接效率、降低施工成本提供了有益经验.