内支撑骨架封抽技术在突出煤层瓦斯抽采中的应用

针对突出煤层瓦斯抽采钻孔维护及封孔现场存在的技术难题,以钻孔维护、封孔技术理论为指导,研究开发了内支撑骨架支管封抽一体化技术。在井下现场实施过程中,进一步优化了封孔、抽采施工工艺。现场实践表明,利用组合封孔器和与之相配套的带压封孔施工工艺,可有效解决松软突出煤层瓦斯抽采钻孔自稳时间短、封孔不严的技术难题,从而大幅度提高突出煤层瓦斯抽采效果,为突出矿井顺利实施煤与瓦斯共采提供技术支撑。     

抽采钻孔带压注浆封孔技术的研究与应用

针对目前国内顺层瓦斯抽采钻孔封孔质量差,钻孔有效抽采期偏短的技术难题,提出了带压注浆封孔技术。阐述了带压注浆技术的基本原理,并对其配套材料的性能和设备进行了研究。该封孔技术在宣东二号煤矿开展了现场工业性试验。结果表明:带压注浆封孔技术能增加封孔深度,实现了封孔工艺由手工向机械的转换,提高了抽采钻孔的封孔质量,使瓦斯抽采平均浓度提高了40%左右,单孔平均多抽瓦斯量约1 036.8 m3。     

煤层钻孔长距离压气带压注浆封孔技术研究

确定了芦岭煤矿Ⅱ817工作面煤层预抽钻孔的合理封孔深度,揭示了煤层钻孔长距离压气带压注浆封孔的作用原理,提出了煤层钻孔长距离压气带压注浆封孔技术及工艺.研究表明,在突出煤层采取长距离压气带压注浆封孔技术,增加了封孔深度,采用注浆泵利用风力作用将封孔剂送入钻孔内密闭腔室,封孔剂膨胀时,其带压效应增加了封孔剂与孔壁的粘合度,并可渗入孔壁周围裂隙,阻隔外界空气的进入,显著减少孔内的漏风量.与原工艺相比,采用该技术后,瓦斯抽采浓度提高30％以上且维持高浓度时间较长,瓦斯抽采浓度衰减幅度小,显著提高了抽采效果.     

内支撑封孔管在突出煤层瓦斯抽采中的设计与应用

针对煤矿井下突出煤层瓦斯抽采钻孔护孔存在的技术难题,以钻孔支撑技术理论为指导,研究开发了内支撑封孔管护孔技术。在井下现场实施过程中,进一步优化了封孔、护孔、抽采施工工艺。现场实践表明,内支撑封孔管结构简单、易于加工、操作简便、抗压强度高、成本低、效率高,使煤层钻孔维持设计断面的时间较长,为瓦斯流动和抽采提供了畅通渠道。可解决因煤层松软、应力高而发生的顺层钻孔难以护孔的技术问题,是煤矿井下瓦斯抽采工作降低成本、提高效率的新方法。     

囊袋式全程下筛管带压封孔技术在瓦斯抽采中试验及应用

在突出单一中厚煤层瓦斯抽采过程中,封孔质量是影响钻孔抽采效果的关键因素。针对普通封孔工艺在瓦斯抽采过程中存在的问题,介绍了囊袋式全程下筛管带压封孔技术的基本原理,在试验区对2种封孔工艺及抽采效果进行了试验,对比分析得出：囊袋式全程下筛管带压封孔技术从钻孔施工到封孔连抽能够满足现场瓦斯抽采需要;连抽之后无论是单孔还是整体上抽采效果显著提高,抽采浓度、抽采纯量提高,瓦斯衰减周期延长,为下一步瓦斯钻孔封孔提供指导。     

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。     

突出煤层卸压增透后封孔技术研究与应用

为了解决突出煤层水力化卸压增透后,普遍存在瓦斯抽放钻孔塌孔严重、钻孔封堵难度系数大、抽采出的瓦斯浓度低、抽采衰减速度快、抽采钻孔经常出现一氧化碳等问题,传统的封孔工艺不能有效解决煤层中的裂隙对瓦斯抽采钻孔的影响,通过对高应力突出松软煤层封孔技术的研究,制定了八矿高应力松软煤层封孔工艺,提出了反压注浆封孔工艺方法。降低了瓦斯抽放钻孔漏气率、增强钻孔密封性、提高抽采浓度、消除钻孔自燃隐患,实现了瓦斯抽采最大化。     

新型囊袋式聚氨酯封孔器在 松软煤层中的应用

针对松软煤层瓦斯抽采过程中,封孔器及抽采管无法准确到达指定封孔位置的问题,设计了新型囊袋式聚氨酯封孔器。采用新型封孔器封孔方法和原有封孔方法各封孔8个,对二者的封孔过程和抽采瓦斯的体积分数进行对比分析。研究结果表明:新型囊袋式封孔器简化了操作步骤,缩短了单孔封孔时间,平均抽采瓦斯体积分数提高了7.3%。     

带压定向注浆封孔技术在比德煤矿的应用

论述了煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术原理,结合定向控制技术,研究了"定长度、定深度"条件下的带压封孔技术.在贵州六枝工矿集团比德煤矿进行了现场应用研究,结果表明,带压定向注浆工艺单孔瓦斯高浓度抽采天数得到提高,单孔平均抽采周期延长了10.3天,表明该工艺具有显著的封堵裂隙特性;带压定向注浆封孔工艺单孔瓦斯抽采量增加了2026.53 m3,煤层瓦斯抽采率增加24.2%,效果显著.     

五轮山煤矿瓦斯抽采钻孔封孔工艺优化研究

为了解决五轮山煤矿瓦斯抽采钻孔抽采瓦斯浓度低、纯量小和有效抽采寿命短等技术难题,提出"两堵一注"带压封孔和定点封孔技术。通过试验研究表明:采用"两堵一注"带压封孔方式后,单孔抽采瓦斯浓度较普通封孔提高30%;定点封孔单孔瓦斯抽采浓度提升2.6倍,瓦斯抽采纯量提升5倍。2种技术均能有效解决五轮山煤矿瓦斯治理难题。     

瓦斯抽采钻孔封孔成套技术及应用研究

针对目前瓦斯抽采钻孔存在的封孔质量问题,提出了以新型无机封孔材料、封孔器为一体的瓦斯抽采钻孔封孔成套技术,进一步发展完善了"两堵一注"带压注浆封孔工艺。该成套技术在保德煤矿进行了现场试验应用,在100d的考察期内试验钻孔组平均浓度达到了80%以上,有效解决了保德煤矿存在封孔质量不足的问题,为保德煤矿下一步瓦斯抽采钻孔封孔工艺的选择确定提供数据参考及建议。     

赵庄矿本煤层瓦斯抽采钻孔封孔参数优化研究

为解决松软低透气性煤层顺层瓦斯抽采钻孔封孔后容易漏气、抽采浓度低、衰减速度快、抽采效果较差的问题,对赵庄矿本煤层瓦斯抽采钻孔封孔参数进行了现场试验研究。通过试验,优化了本煤层顺层钻孔最优封孔工艺参数,即始封深度2 m,封孔深度22 m,封孔段深度20 m,注浆压力0.5 MPa,封孔材料采用本煤层专用膨胀水泥,每个钻孔的封孔材料用量175～200 kg。优化封孔工艺后抽采钻孔瓦斯浓度平均提高30%以上,平均纯瓦斯流量相较于原封孔方式明显提高。     

三软煤层顺层瓦斯预抽钻孔变形规律研究及其控制

为防止三软煤层顺层预抽钻孔塌孔,提高瓦斯预抽效果,需合理确定抽采钻孔封孔方法,全程下筛管施工工艺防止塌孔。通过分析可知:二₁煤层强度低,且埋深大,埋深产生的地应力远远大于煤体强度是导致钻孔塌孔的主要原因。通过数值模拟可知:顺层钻孔呈现径向变形的特征,钻孔直径明显减小。13051工作面本煤层钻孔成孔后,采用“封孔管+封孔筛管+注浆管+专用封孔器”进行封孔,塌孔减少,抽采达标时间缩短了约35 d,残余瓦斯含量为4.69 m³/t,13051工作面瓦斯抽采达标。     

新型囊袋式带压封孔技术应用

为有效提高瓦斯抽采浓度,马兰煤矿采取了囊袋式带压封孔工艺,共施工本煤层钻孔443个,穿层抽放钻孔430个,通过与聚氨酯封孔技术的瓦斯抽采浓度及囊袋式封孔浓度相互进行比较,得出:囊袋式封孔技术瓦斯抽采浓度提高10%,囊袋式注浆封孔钻孔浓度变化有一定波动,主要是由抽采前期瓦斯浓度并不稳定及打钻过程中较早见矸导致的。     

全程下筛管与带压封孔瓦斯抽采技术分析

针对李村煤矿低渗透煤层特性,对现用的瓦斯抽采封孔技术存在的问题进行了分析,基于抽采钻孔封孔机理,从施工长钻孔全程下筛管工艺和带压封孔工艺两个方面进行优化,探索提升矿井瓦斯抽采浓度和纯量的方法。     

不同瓦斯抽采钻孔封孔工艺封孔效果的现场试验对比研究

为了考察不同封孔工艺在低渗透煤层中的瓦斯抽采效果,通过现场瓦斯抽采试验,对比分析了传统封孔、自胀式封孔、袋装封孔、封孔器封孔以及主动承压式封孔5种封孔工艺的钻孔瓦斯浓度变化特征,介绍了主动承压式封孔工艺的工艺原理。结果表明:主动承压式封孔工艺的钻孔瓦斯浓度在抽采初期呈上升趋势,随后缓慢降低并稳定在70%左右,钻孔瓦斯浓度出现显著衰减的时间为70～80 d,高瓦斯浓度抽采的时间长达91 d,远高于相同条件下采用其他封孔工艺的抽采钻孔;此外,采用该封孔工艺的钻孔瓦斯浓度自孔底向孔口仅衰减14%,为各类封孔工艺中瓦斯浓度衰减最低的封孔方式。综合对比各类封孔工艺下抽采钻孔瓦斯浓度变化特征、瓦斯浓度显著衰减时间和高浓度瓦斯持续抽采时间等指标,采用主动承压式封孔工艺可以取得良好的瓦斯抽采效果。     

管柱法带压注浆封孔技术在告成煤矿瓦斯抽采钻孔中的应用

钻孔封孔是矿井瓦斯抽采工程的一个重要环节，为提高抽采钻孔封孔效果，告成煤矿引进了管柱法带压注浆封孔工艺技术，在井下瓦斯抽采钻孔封孔现场进行试验及应用研究。结果表明，新封孔工艺能有效封堵裂隙，封孔质量高、效果好，提高了抽采浓度，延长了抽采时间，达到了预期目的。     

穿层钻孔“孔底一注”封孔提浓技术应用研究

针对深井低透气性强突出煤层瓦斯预抽钻孔封孔后易漏气、抽采浓度低、抽采量小的问题,提出了"孔底一注"带压封孔新工艺,降低了预抽瓦斯穿层钻孔漏气率,提高了钻孔密封性,钻孔瓦斯抽采浓度、抽采纯量大幅提升。结合现场工程试验,对该封孔技术的应用效果进行了对比分析,分析结果表明:穿层钻孔单孔瓦斯抽采浓度达80%以上,单孔抽采纯量为0.035 m~3/min,采取"孔底一注"封孔新工艺较普通的封孔工艺抽采浓度提高近4倍,抽采纯量提高近9倍,有效地改善了矿井松软低透气性煤层瓦斯抽采封孔工艺存在的问题,显著提高了煤层瓦斯抽采效果,缩短了抽采达标时间。     

瓦斯抽采钻孔气囊延时膨胀带压注浆密封新技术

针对目前国内瓦斯抽采封孔成本高、封孔不严、操作繁琐、可靠性差等问题,提出了瓦斯抽采钻孔气囊延时膨胀带压注浆封孔技术,探讨了该技术的原理,研制了相应的延时膨胀气囊、封孔注浆材料等,并对瓦斯抽采封孔深度、封孔长度、封孔半径和注浆压力等相关参数进行了理论分析。在神华宁煤集团汝箕沟煤矿进行的现场试验表明,气囊延时膨胀带压注浆封孔操作简便,封孔可靠,可将瓦斯抽采浓度平均提高28%。     

黄陵二号煤矿抽采钻孔新型封孔技术研究

为了确定囊袋式新型两堵一注一体化封孔器对瓦斯抽采钻孔的封孔效果,以黄陵二号煤矿为工程背景,215工作面胶带巷本煤层抽采钻孔为试验对象,开展封孔现场试验及封孔效果考察。结果表明,钻孔孔口抽采负压对钻孔单孔浓度影响较大,但随着孔口负压增大,钻孔抽采浓度降低比较明显,选择最优的抽采负压为13 kPa,可实现瓦斯抽采最大化。经过封孔技术指导,掘进准备队自行封孔,单孔浓度均有较大提升,之前钻孔封孔反馈的瓦斯浓度在20%～30%,分析瓦斯浓度低的原因都归结于钻孔封孔质量不达标,新型囊袋封孔器不仅简化了封孔工艺,同时钻孔平均瓦斯浓度达到65%,钻孔抽采效果大幅度提高。