抽采钻孔注浆阻隔堵漏提浓技术研究

为解决瓦斯抽采钻孔孔口漏气、钻孔交叉串孔等原因造成的瓦斯抽采效果差,严重制约本煤层瓦斯抽采达标的问题,文章分析了造成钻孔抽采瓦斯浓度低的原因,同时基于抽采钻孔漏气机理,提出采用小直径钻孔注浆阻隔堵漏技术对漏气钻孔进行封堵。现场试验结果表明：多数原低浓钻孔经处理后瓦斯抽采浓度显著提升,对缩短工作面抽采达标时间,缓解矿井掘-采-抽衔接,工作面安全高效回采具有重要的现场指导意义。     

本煤层瓦斯抽采钻孔注浆堵漏风技术

在对本煤层钻孔围岩漏气机理及堵漏风原理进行分析的基础上,提出了一种分空间、错时间以切断漏气通道的注浆堵漏技术;分空间体现在将钻孔的密封段分为空腔段及预留段进行注浆堵漏,错时间体现在将该技术工艺流程分为3个阶段:准备、一次注浆及二次堵漏阶段。另外,设计了一体化专用封孔器及注浆作业配套设备;为验证新注浆堵漏技术的应用效果,在山西某高瓦斯矿开展了钻孔注浆堵漏风技术试验研究。研究结果表明:应用新注浆堵漏技术之后,钻孔瓦斯抽采浓度立即大幅回升,本煤层钻孔抽采寿命由40 d左右增至80 d以上,钻孔有效抽采时间延长到原来的2.1倍以上。     

本煤层瓦斯抽采钻孔注浆封孔工艺优化应用

针对云冈煤矿2163首采工作面瓦斯涌出量大的问题,通过在运输巷施工上行本煤层钻孔,采用新型材料KYF,按照"两堵一注"工艺进行注浆封孔,并对注浆长度及抽采半径进行测定,得出注浆长度为24 m时,超出巷道围岩松动圈范围,有效封堵裂隙;在特定负压下,钻孔抽采半径为4 m,钻孔间距为8 m时能有效利用矿井瓦斯抽采能力;新型材料KYF注浆钻孔中,抽采主管能长时间维持高浓度瓦斯不变,效果显著。     

综采工作面顺层瓦斯抽采钻孔封孔工艺研究

顺层瓦斯抽采钻孔传统封孔方式存在钻孔裂隙漏气,导致瓦斯抽采浓度偏低,为解决钻孔裂隙漏气,提高瓦斯抽采浓度,研究封隔一体化封孔新技术,主要通过对渗透率较低的弹塑性区增加封孔槽以主动卸压提高注浆渗透率,减少裂隙漏气。通过现场试验对比:该封孔法较传统封孔法钻孔初始瓦斯抽采浓度提高44.7%,平均瓦斯抽采浓度提高55.2%。     

注浆压力对顺层抽采钻孔封孔质量影响研究

为研究不同注浆压力下各顺层钻孔的封孔质量,以轩岗煤电有限责任公司刘家梁煤矿2214工作面为试验对象,根据矿井煤层实际赋存情况,采用COMSOL数值模拟软件,模拟不同注浆压力下浆液在煤层中的扩散范围,数值模拟结果表明,在1～4 MPa注浆压力范围内,浆液在煤层中的扩散半径与其注浆压力的大小成正相关关系,而浆液扩散半径的增加幅度随注浆压力的增加呈现逐渐减小的变化趋势。同时在钻孔始封深度、封孔长度等封孔参数一定的情况下,按照1、2、3和4 MPa四个等级进行现场顺层钻孔封孔试验,并利用漏气率对各抽采钻孔的封孔质量进行评价和对比,现场试验表明,采用1 MPa和2 MPa注浆压力的顺层钻孔分别有4个和2个钻孔出现漏气,其平均漏气率分别为32.76%和28.65%,而采用3 MPa和4 MPa注浆压力的钻孔均未出现漏气现象。综合数值模拟及现场试验结果表明,该工作面顺层钻孔封孔时其注浆压力应不小于3 MPa。     

顺层抽采钻孔全程注浆封孔技术和工艺

钻孔密封是瓦斯抽采中一项极其重要的技术工艺,封孔质量是影响瓦斯抽采量和瓦斯抽采率的关键。通过顺层抽采钻孔封孔机理的分析,结合矿井实际情况,提出了义煤集团某矿顺层抽采钻孔封孔技术和工艺,这种封孔技术提高了矿井瓦斯抽采效率,实现了提高预抽瓦斯浓度及流量的目的。     

本煤层瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注浆密封技术

针对目前本煤层瓦斯抽采封孔注浆压力小、封孔深度小、封孔长度短、封孔操作繁琐等问题,分析了抽采钻孔漏气机制,研发了气囊封堵带压注浆密封技术。该技术通过两段膨胀时间可控的气囊,实现抽采钻孔两端任意深度的初步密封;然后在膨胀气囊之间的封闭钻孔空间内,带压注入高水速凝膨胀无机材料,通过浆液封堵、凝固后膨胀压实钻孔周围裂隙等作用,实现抽采钻孔可靠密封。现场应用试验表明:该技术可使本煤层钻孔瓦斯抽采浓度平均提高25.5%,瓦斯浓度衰减速度显著降低,有效抽采周期大幅延长。     

迈步钻场钻孔注浆提浓技术研究

为了从技术层面解决采前预抽钻孔与迈步钻场掘前预抽钻孔沟通造成单孔浓度下降的问题,提出了迈步钻场钻孔注浆提浓方案,在余吾煤业公司N1206胶顺进行实验,结果表明:迈步钻场钻孔注浆后,减少了巷道内采前预抽钻孔受其他低浓度钻孔漏气影响,提高了采前预抽钻孔抽采浓度。     

瓦斯抽采钻孔化学注浆封孔技术的应用

针对现有瓦斯抽采钻孔封孔技术的封孔长度短、深度小、对钻孔周边的裂隙带封堵密实性较差等不足,提出了一种化学注浆封孔技术,可增加封孔长度和深度,有效地封堵了钻孔周边的裂隙带,提高了瓦斯抽采浓度,延长了瓦斯抽采期。在神华宁夏煤业集团公司1对高瓦斯矿井和3对煤与瓦斯突出矿井应用后,取得了良好的应用效果。     

沿煤层定向钻进的试验研究

用相似材料模型试验研究了沿煤层定向钻进；介绍了相似材料模型的制作方法，研制了试验装备；得出了众多因素对沿煤层定向钻进效果的影响。     

煤层顶板注浆堵水技术实践

介绍了辉县市吴村煤矿一水平东翼煤柱试采工作面顶板突水的经过,分析突水水源及突水机理,阐述了治理方案和堵水技术,为矿井顶板突水的治理积累了宝贵的经验。     

带压注浆封孔技术的研究应用

针对瓦斯抽采钻孔普遍存在封孔质量差、漏气严重等问题,提出了带压注浆封孔技术,能有效封堵钻孔周围裂隙、提高封孔质量,并在神华宁夏煤业集团有限责任公司金能煤业分公司进行了对比试验。结果表明,带压注浆封孔技术比原封孔工艺瓦斯抽采浓度提高25%~40%,效果显著。     

注浆堵水技术在煤矿铁路隧道中的应用

由于隧道衬砌裂缝严重,地下水和大气降水的补给,隧道内经常出现大量涌水,漏水情况严重,并时有落石情况发生,给矿井安全运输造成一定威胁。因此,结合山西天地王坡煤矿柏树底隧道工程实例,采用注浆堵水技术,针对不同涌水情况采取有效的堵漏措施,并改进注浆工艺和设备,有效封堵了隧道涌水,渗水量明显减少,注浆效果显著。     

松散煤层钻进用水玻璃注浆材料的室内研究

主要讨论了适用于晋煤赵庄矿3#煤储层裂隙过度发育和裂隙交汇地带随钻注浆加固浆液的性能。在室内实验中,用一定直径的松散煤粒作为胶结对象,固结浆液以水玻璃为主剂,测试松散煤粒与固结浆液混合后的抗压强度。研究了促凝剂A溶液含量、水玻璃含量、注浆浆液含量、煤样粒度等因素对固结体抗压强度的影响,得出了一种效果较好的固结浆液配方,可用于指导瓦斯抽采孔的施工。     

深部开采高水压条件下矿井注浆堵水技术

2012年5月26日申家庄煤矿2302工作面回采时在采深约830 m处发生突水,堵水中巷道截流段承受水压高达8.2 MPa。为了完成抢险任务,研究分析了堵水条件,制定了注浆方案,按设计方案进行了施工,复矿排水后截流段安全可靠,堵水效果良好。申家庄煤矿堵水实践表明,在高水压条件下进行注浆堵水,首先要做好巷道截流段的注浆工作,同时要进行突水点采空区注浆和突水通道注浆,在截流段、采空区、突水通道经注浆后连成一个整体的情况下,巷道截流段是安全的。     

松软煤层群穿层钻孔全程筛管下放瓦斯抽采技术

针对松软煤层群穿层钻孔施工过程中成孔率低、易塌孔堵塞瓦斯抽采通道、抽采效果差等问题,分析了穿层钻孔全程筛管下放瓦斯抽采技术原理及施工工艺,并在神华宁煤集团石炭井焦煤公司进行了现场试验,结果表明:全程筛管下放瓦斯抽采技术在松软煤层群穿层钻孔中的钻孔施工成孔率达到100%,筛管下放成功率为93%;相比未下放筛管瓦斯抽采技术,单孔平均瓦斯抽采浓度提高了0.2~3.5倍,平均瓦斯抽采流量提高了0.7~7.2倍。该技术在穿层钻孔瓦斯抽采中的应用提高了钻孔成孔率,保证了钻孔瓦斯抽采效果。     

注浆锚杆锚固质量的无损检测试验研究

注浆锚杆广泛应用于深部软岩巷道支护,其注入浆液的密实度极大的影响着注浆锚杆的锚固质量,但是目前如何快速、准确、大范围的检测锚固质量尚无有效的技术手段。文章基于弹性应力波在注浆锚杆锚固体中传播时透射与反射规律,对注浆锚杆自由段、锚固段长度和锚固段内缺陷位置和长度进行了无损检测试验研究,并采用小波变换理论对试验信号进行了分析。研究结果表明：通过小波工具箱中的低通滤波器对信号进行低频分析,能够准确的识别出注浆锚杆的自由段长度|通过高通滤波器对信号进行高频分析,能够准确的识别出注浆锚杆的锚固段长度,锚固段内缺陷长度以及缺陷的具体位置。研究成果可为进一步开发注浆锚杆锚固质量无损检测技术和方法提供试验基础。     

封孔器与钻孔残留煤渣相互作用模拟实验研究

模拟井下煤层钻孔内封孔器推进封堵试验。结果表明:随着封孔器向前移动,煤渣堆积厚度和长度呈增加趋势,厚度变化分为3个阶段,长度变化分为2个阶段;煤渣对封孔器的阻力变化分为4个阶段。基于试验结果,合理解释了煤矿井下封孔时遇到的异常现象,并对封孔器所受阻力进行了预测。     

采煤地面注浆充填减沉试验研究

以刘店矿首采工作面注浆减沉工程为例,介绍了通过地面打孔,向工作面顶板范围内注浆,充填采空区上覆裂隙和离层从而减少地表沉降的新型充填开采工艺,对该项目应用实际效果和效益进行了分析,为今后应用这种技术提供借鉴,并提供一条实现矿山绿色开采的可能途径。