钻孔角度对水力冲孔效果影响的试验研究

为了研究钻孔角度对水力冲孔效果的影响,采取试验研究的方法在中马村矿27001底板回风巷开展水力冲孔试验,利用冲煤量统计、瓦斯抽采量检测、数据分析等技术手段,研究了同等条件下不同角度钻孔的冲煤量及瓦斯抽采效果,结果表明水力冲孔冲煤量及瓦斯抽采效果随钻孔角度的减小而增大;获得中马村煤矿水力冲孔钻孔最佳单位冲煤量:大角度孔(50°及以上)的单位冲煤量为1~1.5 t/m,小角度钻孔(50°以下)单位冲煤量为1.5~2 t/m。     

冲孔卸压抽采技术在中马村矿突出煤层中的应用

针对中马村矿存在高瓦斯煤层的问题,采用了水力冲孔技术,介绍了水力冲孔增透机理,通过在中马村矿开展水力冲孔卸压抽采技术工业性试验,初步确定了水力冲孔最优冲煤量和有利于冲孔的钻孔倾角。结果表明:单孔冲煤量在0.4~1.3 t/m范围内上下浮动,冲煤量主要以0.8 t/m居多,即最优冲煤量为0.8 t/m;钻孔的倾角对水力冲孔的冲煤量有一定的影响,钻孔倾角在40°~70°之间最有利于冲孔。采取水力冲孔增透抽采措施后与普通钻孔相比,抽采瓦斯初始流量平均提高5倍以上,衰减系数降低50%以上。     

水力冲孔钻孔有效抽采半径的测试研究

为了研究水力冲孔钻孔有效抽采半径与冲煤量、抽采期的关系,采用煤层瓦斯含量法进行现场试验研究,采用冲煤量统计、瓦斯抽采数据采集等手段进行分析考察,最终获得中马村矿不同冲煤量和不同抽采期的水力冲孔钻孔有效抽采半径。研究结果表明,水力冲孔钻孔有效抽采半径随冲煤量及抽采时间的增加而增大,但增长速度逐渐衰减,根据其增长规律,获得中马村矿最佳水力冲煤量为1.0~2.0 t/m、最佳抽采期为90 d,相应的有效抽采半径为3.50~3.73 m,并通过卸压范围考察获得水力冲孔充分卸压范围为1.5 m,佐证了水力冲孔有效抽采半径考察结果的合理性。该研究方法具有较强的适用性,可为不同地质条件的矿井提供技术支持。     

基于煤层顺层钻孔的水力冲孔増透效果实践

以陈四楼煤矿北部西翼回风联络巷煤巷段为对象进行水力冲孔试验,对比分析了试验区域水力冲孔前后水力冲孔的孔径、冲煤量,煤层顺层钻孔的瓦斯流量、瓦斯浓度、瓦斯含量的变化情况。试验表明水力冲孔措施能够增加煤层透气性,提高瓦斯抽采效率,缩短抽采时间,达到消突的目的。     

冲煤率对煤层卸压增透及瓦斯抽采的影响规律研究

合理确定水力冲孔冲煤率,是保障水力冲孔措施取得良好卸压增透效果的关键,对指导不同煤层瓦斯赋存条件下,煤层瓦斯在规定预抽期内实现抽采达标具有重要意义。根据孟津煤矿的煤层瓦斯地质条件,运用数值模拟和现场试验的手段,研究了冲煤率对煤层卸压增透及瓦斯抽采效果的影响规律。结果表明：水力冲孔技术能够有效提高钻孔周围煤体的卸压范围,且随着冲煤率的增大,钻孔间煤体所处的应力状态,由邻近钻孔煤体处于卸压区、中部煤体处于增压区,逐渐过渡至两钻孔间所有煤体均处于卸压区。水力冲孔冲煤率越高,钻孔间煤体的卸压程度越大,引起煤体渗透率呈数量级的增大,邻近钻孔煤体的渗透率增大了上千倍,从而造成了抽采后煤层瓦斯含量的降低幅度越大,煤层瓦斯的预抽效果越好。应根据煤层的瓦斯赋存条件,选择合理水力冲孔冲煤率的煤层瓦斯预抽方案,对于厚煤区和瓦斯富集区,应加大水力冲孔冲煤率。采用预抽—水力冲孔—2次抽采的工序,可降低冲孔前钻孔周围煤体的瓦斯含量和瓦斯压力,使得水力冲孔期间钻孔发生喷孔的次数及强度显著降低,利于防治水力冲孔时发生喷孔及瓦斯的异常涌出。预抽时间越长,煤层的残余瓦斯含量越低,但随着抽采时长的增大,煤层残余瓦斯含量的降...     

水力冲孔卸压增透区域消突技术应用

水力冲孔消突技术工艺简单,安全性高。详细阐述了水力冲孔的基本原理和工艺流程,对比分析了平煤股份八矿己₁₅-14140工作面运输巷底抽巷采取水力冲孔消突措施前后的效果。冲孔后,煤层钻孔瓦斯抽采浓度增大3倍以上,透气性系数增大近10倍,有效提高了巷道掘进速度,保证了矿井的安全生产。     

考虑卸压和抽采效果的水力冲孔布孔参数优化研究

为了提高水力冲孔技术的消突效果,建立了考虑煤的塑性软化、扩容特性和流变特性的钻孔周围煤体黏弹塑性模型,得到了不同冲煤量钻孔的卸压范围,建立了考虑渗透率动态变化和吸附特征的渗流-应力耦合模型,采用COMSOL软件对建立的耦合模型进行求解,研究了不同冲煤量钻孔的抽放半径,优化了水力冲孔布孔参数。结果表明:在确定水力冲孔布孔参数时,应综合分析水力冲孔的卸压范围和抽放半径,冲煤量为0.5,1.0和1.5 t/m时,卸压范围分别为3.71,4.61和5.8 m,抽放半径分别为3.5,4.3和5.0 m,义安矿平均冲煤量为1.0 t/m,由此确定水力冲孔布孔间距为8.0 m,区域措施效果检验和工作面预测数据表明,确定的布孔参数合理可靠。     

祁南煤矿716工作面区域防突措施及效果考察

祁南煤矿地质条件复杂,为煤与瓦斯突出矿井,72煤层为突出煤层。716工作面位于72煤层突出危险区,煤层原始瓦斯含量为9.4~11.7 m3/t,采取顺层钻孔预抽为主、底板穿层钻孔预抽为辅的区域防突措施后;采用直接测定最大残余瓦斯含量、用抽采量反算残余瓦斯含量、钻屑瓦斯解吸指标△h2检验消突效果,各项指标均小于临界值,综合分析认为716工作面抽采后已消除突出危险。     

中马村矿211021回风巷快速消突技术

中马村矿二1煤属于严重煤与瓦斯突出煤层,211021回风巷煤质酥软,原煤瓦斯含量10.52~12.3 m3/t。利用底抽巷施工穿层钻孔,通过"主冲钻孔"冲煤卸压增透,"主抽钻孔"增加抽采通道,抽采瓦斯,同时采用水力膨胀式临时封孔器封孔,在节约瓦斯治理成本的前提下实现了回风巷的快速消突。     

下向穿层钻孔水力冲孔卸压增透强化抽采瓦斯技术研究

为提高预抽煤层瓦斯消突效果,本文试验了下向穿层钻孔卸压增透强化抽采技术,并在高抽巷区域预抽钻孔中进行了实践。水力冲孔实施后,钻孔的卸压影响范围增大,钻孔周围的煤体变形和透气性增大,抽采瓦斯效果显著提高。对比水力冲孔前后的钻孔瓦斯压力和抽采量变化表明,水力冲孔影响半径达到10m,有效影响半径大于5m。与水力冲孔钻孔平距2.5m抽采孔,瓦斯抽采纯量增大4.25倍,平距5m~6m抽采孔瓦斯抽采纯量增大1.5倍。水力冲孔卸压增透强化抽采技术卸压增透范围大,提高抽采效果显著,为高突煤层预抽消突提供了一种行之有效的方法,值得在低透气性高瓦斯突出煤层消突实践中推广应用。     

近距离突出煤层群首采面瓦斯综合治理技术应用

针对依兰三矿极复杂地质条件下近距离突出煤层群开采时面临的瓦斯突出和回采工作面瓦斯超限、自然发火等问题,从保护层开采影响范围、开采后的残余瓦斯压力、回采面瓦斯涌出量、煤层自然发火角度分析了各煤层开采顺序,确定了首采面布置在上1煤层,从上至下依次开采较为合理。回采前确定采用千米定向钻机预抽中煤层巷道区域瓦斯+中煤层穿层钻孔预抽上1煤层条带瓦斯的区域消突方法;回采期间工作面采用高位钻孔+顺层钻孔的瓦斯治理方法,从而实现卸压抽采、条带消突预抽、实施防灭火工程等。采用以上瓦斯治理方法能够有效解决工作面瓦斯超限,达到了区域消突的目的,千米钻机长钻孔钻孔抽放浓度维持在80%以上,回风流瓦斯体积分数基本稳定在0.4%以下。     

碎软低渗高突煤层井下长钻孔整体水力压裂增透工程实践

针对阳泉矿区碎软低渗高突煤层开展了井下长钻孔整体水力压裂增透技术的工程试验研究,工程实现了井下一次性整体压裂煤孔段长度达307 m,单孔注入水量达1 510 m3,最大注水压力达26.09 MPa。效果检测表明钻孔压裂影响半径最大达58 m,压裂后煤层透气性系数提高了2.67倍,百米钻孔瓦斯流量衰减系数降低了55%,230 d内钻孔日抽采纯甲烷1 395~2 810 m~3,平均2 173 m~3,钻孔累计抽采纯甲烷50.86×10~4m~3,抽采瓦斯浓度为49.38%~83.70%,平均64.31%。分析认为:水力压裂能改善煤层裂隙和孔隙的连通性、降低煤层有效应力、提高煤层渗透率,注水能促进煤层瓦斯从吸附态向游离态转化,是煤层压裂后钻孔高效抽采瓦斯的关键,依据填砂堵缝压裂技术原理提出了碎软低渗煤层长钻孔整体水力压裂煤层裂隙开启、扩展和延伸机制。工程试验成果及认识可为井下长钻孔整体水力压裂增透高效抽采瓦斯提供借鉴。     

水力冲孔与深孔预裂爆破耦合增透强化瓦斯抽采效果研究及应用

随着矿井开采深度的增加,煤层的瓦斯压力、瓦斯含量越来越大,尤其是地质条件复杂、构造应力高和透气性低的突出煤层,瓦斯灾害治理难度越来越大,瓦斯抽采效果越来越差。告成煤矿针对这些问题,提出了水力冲孔与深孔预裂爆破耦合增透综合治理瓦斯的思路。分析了水力冲孔孔洞对爆破裂隙的诱导原理,通过在25091工作面的试验,发现该技术能够显著提高煤层的透气性,增透后瓦斯抽采浓度提高了8.1倍,抽采纯流量提高了6.5倍,有效提高了瓦斯抽采率。     

寺家庄矿下向穿层钻孔煤巷条带预抽技术的应用

 寺家庄矿煤与瓦斯突出灾害严重,突出事故时有发生,严重制约着该矿的安全生产,防突工作任务十分艰巨。寺家庄虽然为煤层群开采,但没有保护层开采的条件,为了实现“不掘突出头,不采突出面”的目标,掘进巷道区域防突采用顶板巷道下向穿层钻孔煤巷条带消突措施,由于这种措施是此煤层条件下的首次应用,需要对其基本工艺参数进行系统的考察。本文采用现场考察的方式,针对下向穿层钻孔煤巷条带预抽区域消突技术展开研究,探讨下向穿层钻孔的合理布孔间距。结果表明,预抽钻孔终孔间距小于2.0m时,预抽20d后残存瓦斯含量可降到7.86m3/t,达到了区域消突的标准。     

基于水力压裂增透的多煤层瓦斯隧道快速揭煤防突技术研究

为实现瓦斯隧道安全快速有效地揭煤,以正习高速公路天城坝隧道揭煤工程为背景,分析了水力压裂大范围增加煤层透气性原理与增透效果影响因素,基于水力压裂增透技术建立了多煤层瓦斯隧道揭煤防突技术体系,探讨了以超前探测、初探、精探、区域瓦斯防突及检验、工作面防突及检验、验证揭煤等为核心的揭煤防突流程,优化了瓦斯隧道水力压裂防突技术...     

中马村矿211西工作面瓦斯综合抽采技术应用

为消除中马村矿211西工作面煤与瓦斯突出危险性,保证工作面安全生产,通过设计三条底抽巷穿层钻孔及进、回风巷顺层钻孔预抽煤层瓦斯,在合理钻孔布置设计下,无抽采空白带,经瓦斯抽采后实测残余瓦斯含量最大值为5.44 m³/t,最大残余瓦斯压力0.38 MPa,最大残余瓦斯含量及残余瓦斯压力均小于检验指标,消突措施效果良好,经评判已消除突出危险性,工作面满足安全回采条件。     

保安煤业突出矿井瓦斯综合防治技术实践

保安煤业8#、9#煤层掘进过程中发生的瓦斯动力现象为压出型突出,经鉴定8#、9#煤层为煤与瓦斯突出煤层,保安煤矿为突出矿井。把15#煤层作为保护层开采(15#煤层经鉴定为非突出煤层),由下行开采变为上行开采,减少煤与瓦斯突出威胁;利用顶板走向高抽巷和穿层钻孔抽放上邻近层及采空区瓦斯,解放上部8#、9#煤层,实现区域消突,把8#、9#突出煤层变为不突出煤层;利用伪倾斜高抽巷、专用排瓦斯巷和穿层钻孔抽放初采瓦斯,解决15#煤层工作面上隅角瓦斯超限问题。     

“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。     

马池煤矿煤与瓦斯突出危险工作面消突措施及评价分析

 鉴于11041工作面是煤与瓦斯突出危险工作面,在该工作面上采取了顺层钻孔预抽煤层瓦斯的防突措施,吨煤抽放钻孔量为0.16m/t,瓦斯预抽率达34.72％,采前残存瓦斯含量明显低于临界值。采用单项指标法、综合指标法、残余瓦斯含量法、吨煤抽放钻孔量和煤层瓦斯预抽率对该工作面采前突出危险性进行评价,评价结论为无突出危险性,这为该工作面回采过程中制订安全技术措施提供了重要的科学依据。     

大孔径顺层长钻孔消突作用研究

为了从细观上认识大孔径顺层长钻孔卸压与预抽煤层瓦斯的消突作用,采用RFPA2D-Flow软件对潘三矿17171(1)工作面进行数值模拟。模拟结果表明:钻孔直径增大2倍,钻孔上方煤体位移量增大8.4倍,钻孔周围瓦斯流量增大1.37倍;钻孔间距为2 m时,可有效抽采钻孔之间煤体瓦斯,煤体最大渗透系数增大250倍。现场考察结果表明:轨道顺槽、运输顺槽区域消突措施效果均达到规范要求,同时对掘进工作面进行了55次突出危险性预测,均无指标超限。验证了在无保护层开采条件下,大孔径顺层长钻孔对消除煤层突出危险性具有显著作用。