吉宁煤矿可控冲击波增透技术应用分析

吉宁煤矿2~#煤层属于高瓦斯低透气性的厚煤层,现有的瓦斯治理方法无法快速有效地抽采瓦斯,为了增加煤层的透气性,提高钻孔的抽采效率,减少作业时间,提高抽采量,该矿采用了可控冲击波技术。通过专门的试验设计,利用考察钻孔和冲击钻孔的交互布置,实现各项参数的获取。经过一阶段的试验,发现可控冲击波技术可以将单孔抽采量增加11倍,钻孔有效抽采半径增加7.5倍,有效降低了60%以上的瓦斯治理时间,适于低透气性高瓦斯煤层瓦斯治理。     

林华煤矿可控冲击波煤层瓦斯强化抽采技术试验

针对林华煤矿9~#煤层透气性差、瓦斯抽采困难、造成采掘接续紧张的问题,为提高瓦斯抽采效果,在调研现有瓦斯强化抽采技术的基础上,运用可控冲击波煤层强化增透技术进行了本煤层钻孔的增透作业试验。通过对增透作业完成后102 d内可控冲击波增透钻孔、观察孔、相邻区域常规钻孔的百米钻孔瓦斯抽采纯量观测,可控冲击波增透钻孔和观察孔抽采量分别比常规钻孔提高了2.5倍和2.0倍,初步证明可控冲击波这项原创技术在煤层瓦斯强化抽采领域的适用性。     

可控冲击波增透松软煤层的工程实践

煤层增透改造是煤层气高效开发和煤矿瓦斯治理面临的首要技术难题,利用可控冲击波增透煤层是一种安全有效的新型煤层增透技术,冲击波通过破裂、撕裂、弹性声波扰动等方式增加煤层透气性,这些方式重复加载对煤层的疲劳效应使得煤层裂隙不断扩展、沟通和丰富,最终达到增透整个煤层的效果。本文介绍了一项将可控冲击波技术应用于松软煤层增透的工程实践。该实践中,通过在钻孔内使用筛管支护的方法解决了松软煤层钻孔垮塌对可控冲击波设备应用的限制,成功地在一个工作面的多个掘进孔和顺层孔中实施了冲击波增透作业。现场实践结果表明:可控冲击波增透技术显著提高了钻孔瓦斯抽采量,延长了钻孔瓦斯抽采周期,增加了瓦斯抽采总量及钻孔瓦斯抽采纯量,降低了区域煤层瓦斯含量和瓦斯压力,消除了瓦斯突出危险性。证实了可控冲击波技术在松软煤层改造及瓦斯抽采中的效益和有效性,并显示出地面煤层气井煤储层改造的可观前景。     

基于MATLAB的本煤层瓦斯抽采钻孔间距设计

针对国内许多矿井本煤层瓦斯抽采钻孔间距设计缺乏合理依据的实际情况,将煤层视为孔隙裂隙二重介质,综合考虑瓦斯的渗流与扩散解吸过程,建立了瓦斯流动方程。利用MAT-LAB编制了瓦斯抽采钻孔间距设计程序,根据不同的抽采方式,得出了不同钻孔间距下的煤层瓦斯抽采率随时间的变化情况,优选最合理的钻孔布置间距。程序在沙曲矿北翼4#煤层进行了应用,证明了研究的合理性与准确性。     

顺层钻孔抽采煤层瓦斯固气耦合模型的建立与应用

将煤体看作双重孔隙单渗透率的特殊多孔介质,考虑煤层变形引起的孔隙率及渗透率变化,瓦斯的渗流扩散及吸附瓦斯解吸过程,建立了煤层瓦斯抽采固气耦合数学物理模型。利用COMSOL软件,模拟研究了钻孔抽采过程中煤层瓦斯的运移规律。研究结果表明:煤层中某一位置的渗流速度变化曲线会随着其与钻孔距离的变化而变化,距离钻孔越远渗流速度达到最大值所用的时间越长,渗流速度最大值也越小。研究结果对治理煤层瓦斯具有重要意义。     

贝勒煤矿瓦斯抽采设计

瓦斯抽采是矿井瓦斯治理的重要手段,瓦斯抽采方法应根据矿井开采现状、煤层的赋存特点、煤层顶底板岩性情况、现场施工及成孔条件等因素进行合理设计。以贝勒煤矿为例,从区域预抽煤层瓦斯抽采、采掘工作面瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采等方面设计了瓦斯抽采方法,以促进矿井安全、经济、高效生产。     

钻孔瓦斯抽采有效半径渗流-热相似数值模拟

钻孔瓦斯抽采有效半径直接关系到矿井安全生产、瓦斯治理投入、资源的合理利用等多个重要方面,通过ANSYS数值模拟渗流-热相似分析模块对新丰煤矿3种透气性环境下的抽采半径及其相关规律进行研究,发现钻孔抽采在三维空间中存在差异,各个方向上并不完全一样,抽采有效范围内煤层瓦斯压力与抽采时间成严格的负指数关系,煤层透气性系数的提高能成倍的缩短极限抽采时间并增大抽采有效半径,矿井在瓦斯治理与利用过程中应以提高煤层透气性系数为主,这样既可以首先对煤层进行消突,又可以增大抽采有效半径,还可以缩短抽采时间,一举多得。     

杜儿坪煤矿72909回采工作面瓦斯抽采方案优化

以杜儿坪煤矿72909工作面为研究对象,结合矿井的实际需求,对原有瓦斯抽采方案进行优化,采用本煤层顶板钻孔抽采代替顶板穿层抽采中预抽及卸压抽采,在相邻工作面巷道施工大直径钻孔代替顶板穿层抽采中采空区抽放,少掘进一条高位瓦斯抽放巷。现场试验表明,工作面上隅角瓦斯浓度峰值基本保持在0.45%左右,满足工作面正常安全生产的需要,同时,节省了高位巷道工程量,瓦斯治理效果良好,为同类型矿井的瓦斯治理提供了经验。     

坚硬厚煤层可控冲击波增透技术应用

为了解决坚硬厚煤层瓦斯治理中煤储层增透技术优化的难题,介绍了一种可控冲击波煤储层增透技术,并以吉宁煤矿为工程背景,分析了冲击波增透后的钻孔抽采效果,结果表明：可控冲击波通过迫使煤储层内部结构发生破坏,促进原生裂隙间相互沟通形成渗透裂隙网,显著提高煤层透气性,使冲击钻孔有效半径增大至17m|单孔抽采量为普通钻孔的8.9倍,瓦斯抽采达标时间缩短了64%左右,并且随着冲击波单点冲击次数增大,增透效果更加显著。     

黄陵二号煤矿引进冲击波煤层增透技术

正陕西煤业化工集团黄陵二号煤矿引进了电脉冲可控冲击波煤层增透技术,此项技术工艺便捷,能使抽放钻孔周边煤层产生更多的裂隙,增加煤体透气性,使瓦斯抽采更加充分,大幅提升瓦斯抽采率,保证安全生产。可控冲击波技术是利用水中高压放电的脉冲大电流或金属丝电爆炸,在局部范围内形成能量的快速沉积,     

密闭巷道-钻孔联合预抽技术的试验研究

国内大多数高瓦斯矿井采掘衔接紧张,预抽时间不充分,造成回采期间瓦斯涌出量大,治理困难.为解决这一问题,引入了密闭巷道-钻孔联合预抽技术.该技术通过在矿井的未采区域预先掘送预抽巷道,在煤层巷道内施工本煤层钻孔,密闭后作长期预抽.在山西焦煤西山煤电集团杜儿坪矿的预抽试验表明,密闭巷道-钻孔联合预抽技术能够显著地提高瓦斯浓度,可以实现真正意义上的"先抽后采",对提高瓦斯综合利用效率,促进安全生产和环境保护,具有十分重要的现实意义.     

低渗透煤层注水驱替促抽治理瓦斯技术

为解决单一低渗透煤层存在瓦斯抽采技术难度大、抽采成本高等问题,以夏店煤矿3116工作面低渗透3^#煤层瓦斯抽采为工程背景,研究提出了高压注水驱替促抽治理瓦斯技术。钻孔采用注-抽钻孔间隔布置,利用高压水对煤层瓦斯的驱替作用和水对瓦斯的置换解吸作用,达到提高相邻抽采孔的瓦斯浓度和瓦斯流量的目的。     

吕梁矿区近距离煤层群下邻近层瓦斯抽采方法研究

针对吕梁矿区主要矿井属近距离煤层群开采,且上部煤层回采面瓦斯涌出以下邻近层为主的特点,提出了下邻近层瓦斯抽采从瓦斯涌出源头上进行治理,并充分利用开采煤层的扰动卸压作用重点进行"拦截抽采"的抽采技术方法。高家庄煤矿、神州煤矿、赤峪煤矿等煤矿的下邻近层抽采实践表明,针对不同煤层瓦斯条件,通过采取合理的抽采方法,下邻近层卸压增透区瓦斯抽采量和抽采率可明显提高,达到了节省抽采成本、提高抽采效果的目的,对吕梁矿区近距离煤层群条件下邻近层瓦斯治理具有重要的借鉴意义。     

高瓦斯矿井本煤层定向钻孔瓦斯抽采技术应用

为解决高瓦斯矿井工作面瓦斯治理问题,新源煤矿在12213工作面采用本煤层定向钻孔瓦斯抽采技术,选取适合矿井现场实际条件的钻孔参数进行瓦斯预抽钻孔施工,取得了良好的瓦斯抽采效果。证明定向钻孔瓦斯抽采技术在高瓦斯矿井本煤层瓦斯治理中具有明显优势。     

CO_2预裂爆破增透技术在瓦斯抽采中的应用

随着煤矿开采深度的增加和开采速度的提高,矿井瓦斯涌出量不断增大,瓦斯抽采已成为高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井生产过程中必不可少的安全环节。针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采的难题,通过在东曲矿28208皮顺掘进工作面应用CO2预裂爆破增透技术,提高了煤层渗透性及瓦斯抽采率,降低了煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量,消除了煤与瓦斯突出的危险,经济技术效果显著,可为类似煤层瓦斯抽采提供借鉴。     

千米定向钻机在大宁煤矿瓦斯抽采中的应用

为了充分发挥千米定向钻机轨迹可控、过程可溯的特点,有效提高矿井瓦斯抽采钻孔施工效率和煤层瓦斯的抽采效果,以煤与瓦斯突出矿井大宁煤矿为例,先后在本煤层钻孔瓦斯抽采、煤层顶板穿层钻孔瓦斯抽采、岩层底板穿层钻孔瓦斯抽采等方面进行了VLD深孔千米定向钻机瓦斯抽采现场应用,实现了生产准备采区煤与瓦斯突出风险的有效管控、采煤工作面上隅角和采空区瓦斯的有效抽采、石门揭煤区和开拓煤巷煤层瓦斯的高效预抽,为安全、高效的采掘作业奠定了基础。同时针对开拓规划采区首采面布置过程中存在的诸多瓦斯治理问题,提出了千米定向钻机配合下的L形综掘工序和底抽巷穿层钻孔抽采的解决方案,有效提高了瓦斯抽采效率,降低了煤层残余瓦斯含量,保证了矿井的安全有序生产。     

本煤层瓦斯预抽钻孔合理布置间距的确定

为给矿井本煤层瓦斯预抽钻孔间距设计提供依据,将煤层视为孔隙裂隙二重介质,综合考虑瓦斯的渗流与扩散解吸过程,建立了瓦斯流动方程,求出了满足预抽时间和煤层瓦斯预抽率要求的最大钻孔间距,作为本煤层瓦斯预抽钻孔的合理布置间距。在杜儿坪矿8号煤层工作面进行了应用研究,结果表明:随着钻孔间距的增加,同样时间内的煤层瓦斯预抽率呈减小趋势;在预抽时间为200 d,煤层瓦斯预抽率为30%的要求下,工作面采用5 m的钻孔间距是最为合理和经济的。     

高瓦斯煤层液态CO2驱替瓦斯工艺参数及效果

为了提高煤层采前瓦斯预抽效率,降低矿井瓦斯灾害治理成本,在彬长矿区孟村煤矿开展高瓦斯煤层注液态CO_2驱替瓦斯技术工业试验。研究了煤层注液态CO_2过程中工艺关键参数和CO_2在煤层中的有效影响半径,以期为工艺优化和技术推广提供依据。工业试验结果显示:煤层注液态CO_2过程中压力、流量、泵压等关键参数呈现波动特性,反映了煤层注液态CO_2过程中的动力学特征。通过液态CO_2压注过程中煤层CO_2浓度和温度的变化,可知工业试验过程中CO_2液相渗流半径达到5m,气相扩散半径为20m。相比原始煤层瓦斯抽采,液态CO_2驱替煤层瓦斯浓度提升3.61倍,流量提升6.79倍,瓦斯抽采效率提高,瓦斯抽采成本降低,为煤层瓦斯灾害的治理提供了技术借鉴。     

古城煤矿鲍店风井3~#煤层瓦斯抽采可行性研究

瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的重要手段。为了论证古城煤矿鲍店风井3~#煤层瓦斯抽采的可行性以及地面瓦斯抽采站建站的必要性,根据3~#煤层瓦斯涌出量预测结果,从矿井通风能力、资源利用与环保、瓦斯抽采等方面进行了分析论证,表明鲍店风井已具备建立瓦斯抽采系统的条件,建议尽快对鲍店风井瓦斯抽采工程进行设计,建立服务于北二、北四盘区并兼顾北五盘区的瓦斯抽采系统。     

“三软”突出煤层穿层钻孔水力压裂增透抽采瓦斯技术研究

告成煤矿为煤与瓦斯突出矿井,其主采二1煤层为突出煤层,且较难抽放。为有效解决低透气性突出煤层瓦斯治理难题,开展了穿层钻孔水力压裂增透抽采瓦斯技术研究。研究表明:穿层钻孔水力压裂可显著提高煤层透气性,并使瓦斯抽采浓度及纯量大大增加,有效解决了低透气性煤层瓦斯难以抽采的问题,可作为高瓦斯矿井、突出矿井瓦斯治理的常规手段之一。