定长定位封孔工艺的研究及应用

为探索更加简便和有效的瓦斯抽采钻孔封孔技术及工艺,通过对常用的瓦斯抽采钻孔封孔技术及工艺进行分析,研究了定长定位钻孔封孔工艺,并研制出与之配套的两端自堵式封孔囊袋。该技术工艺简便快捷,实现了一次性带压注浆封孔,并能够实现瓦斯抽采钻孔的定长定位封孔,封孔效果较好、效率较高,降低了工人的劳动强度。在龙山煤矿进行了封孔工艺效果对比试验,结果表明:定长定位封孔工艺能提高瓦斯抽采钻孔的封孔质量,单孔平均瓦斯抽采浓度提高约37.5%,所封钻孔的瓦斯抽采浓度衰减速度较慢,钻孔的使用周期较长,高浓度瓦斯抽采钻孔的比例较高。     

深孔控制预裂爆破增透试验研究

为增加煤层透气性、提高瓦斯抽采效率,试验研究了深孔控制预裂爆破技术。介绍了深孔控制预裂爆破的增透机理及效果考察方案,从钻孔瓦斯抽采量、钻孔附近煤体透气性系数、百米钻孔瓦斯流量、百米钻孔瓦斯抽采率和工作面掘进速度等方面,现场考察、比较了预裂抽放钻孔、普通顺层预抽钻孔的抽采效果,结果表明:实施深孔控制预裂爆破措施后,前12天钻孔瓦斯抽采量明显增加,煤层透气性系数增加了6.9倍,百米钻孔瓦斯流量提高了4.218倍,百米钻孔瓦斯抽采率提高了1.88倍,工作面掘进速度有了明显的提高。     

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。     

深埋松软煤层全孔深异径封孔技术研究

为了解决深埋松软煤层钻孔全孔深封孔技术难题,提高钻孔瓦斯抽采效果,通过对郑州矿区某煤矿瓦斯抽采钻孔护孔和封孔施工工艺以及钻孔瓦斯抽采实际情况进行分析,提出了异径护孔和"软连-短接"封孔改进技术措施及施工工艺。试验结果表明:采用异径护孔技术,通过优化孔径管径比,减少了护孔管下管阻力,全孔深护孔成功率显著提高;采用"软连-短接"封孔技术,提高钻孔有效抽采长度,增强封堵材料的可塑性,减少了封孔管和封堵材料的破坏,提高了钻孔密封效果。经测试102 m深钻孔瓦斯抽采参数,在测试周期内平均单孔甲烷抽采浓度提高了93%,抽采量提高了119%。     

顺层钻孔下花管技术在余吾煤业的应用

随着煤矿采深的不断延伸,所采煤层逐渐变为松软煤层。松软煤层具有瓦斯压力大,瓦斯含量高、透气性低等特点,预抽钻孔成孔后易发生塌孔现象,严重降低钻孔瓦斯排放通道的有效利用长度,导致钻孔瓦斯抽采效率低下、抽采周期变短、抽采达标时间延长等问题。为解决钻孔松软煤层预抽钻孔塌孔问题,针对性的选择余吾煤业公司N1101胶带巷作为试验地点,通过考察不同类型花管对于支撑钻孔稳定性及不同支护条件下瓦斯抽采纯流量的变化,确定筛眼密度和直径最优参数,从而增加钻孔瓦斯抽采纯流量,提高煤层瓦斯抽采率。     

黄陵一矿煤层瓦斯抽采钻孔成孔技术实践

为提高黄陵一矿2号煤的瓦斯抽采效果,在1010工作面开展了瓦斯抽采钻孔成孔技术研究。瓦斯抽采钻孔可分为四个区域,其中卸压区和峰前应力集中区是孔壁失稳及产生瓦斯动力现象的高发区域,是控制的重点。通过采用螺旋钻进和压风排渣、全长筛管护孔、预注浆加固等技术,1010工作面瓦斯抽采钻孔成孔率明显提高,钻孔瓦斯抽采浓度下降幅度小,煤层瓦斯抽采效果明显改善。     

瓦斯抽采钻孔封孔质量检测技术应用研究

结合新景煤矿瓦斯抽采钻孔封孔工艺现状,引进了一种新型的瓦斯抽采钻孔封孔质量检测技术。在新景矿3号煤层强突工作面进行工业试验,通过对不同钻孔、不同孔深进行测试,分析抽采负压和抽采浓度变化情况,能够较准确判断煤层瓦斯抽采钻孔封孔质量问题,为矿方评价抽采钻孔封孔质量,改进封孔参数和封孔方式、提高瓦斯抽采率提供有力的技术保障。     

布囊式定点定长带压封孔工艺应用

瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害的根本措施。N1101胶带顺槽钻孔原采用两堵一注封孔技术,为减少钻孔与封孔使用材料及提高抽采钻孔封孔效果,采用8 m一体式布囊定点定长带压封孔新工艺,不仅封孔用料较原封孔工艺节约25 kg/孔,而且提高了封孔的气密性,钻孔抽采瓦斯浓度提高10%左右,封孔时间缩短1/2,大大降低封孔成本,扩大瓦斯抽采能力,提高瓦斯抽采率,缩短抽采达标时间,效果显著。     

顺层钻孔确定合理封孔深度方法研究

确定合理的封孔深度是保障抽采钻孔封孔质量的重要环节之一,也是提高瓦斯抽采效率的关键。根据李雅庄煤矿煤层条件及应力分布情况,基于钻屑量和钻屑瓦斯解析指标方法,确定巷道周围松动圈范围并得出顺层钻孔合理封孔深度范围。通过现场实测数据和不同封孔深度的抽采效果验证表明,顺层瓦斯抽采钻孔封孔深度必须超过应力集中带,最后确定李雅庄煤矿顺层钻孔合理封孔深度为12 m,此时单孔初始瓦斯抽采浓度提高1倍以上,大幅提高钻孔封孔质量和单孔瓦斯抽采效果,为实现瓦斯高效抽放奠定了坚实基础。     

新型瓦斯抽采钻孔保压封孔技术

封孔工艺与封孔参数是制约钻孔瓦斯抽采效果的关键因素,通过分析巷道和钻孔围岩应力与裂隙分布特征,给出了瓦斯抽采钻孔封孔位置与封孔压力的基本原则。结合"两堵一注"封孔装置存在漏浆"三角区"的缺陷,设计了1款新型保压注浆封孔装置,通过将注浆管、回浆管以及瓦斯抽采管进行一体化设计,提高了封孔囊袋的气密性与注浆压力。现场工业性实验表明:与传统聚氨酯及"两堵一注"封孔工艺相比,在钻孔投抽30 d后,瓦斯抽采浓度分别提高32.98%和11.94%,钻孔瓦斯抽采纯量分别提高47.1%和19.05%;钻孔投抽60 d后,抽采浓度分别提高105.96%和50.30%,钻孔瓦斯抽采纯量分别提高120.0%和37.5%。     

低透气性煤层回采工作面消突技术实践

为了解决低透气性煤层回采工作面采取顺层钻孔抽采后,在预计的抽采时间内未消突且在运输巷补打钻孔后抽采效果依然未达标的问题,提出了在工作面布置瓦斯治理巷,施工顺层倾斜钻孔,与原抽采钻孔形成交叉。通过在602回采工作面进行试验,发现采取瓦斯治理巷,并布置倾斜抽采钻孔技术措施后,回采工作面突出危险性预测超标率为0,割煤期间回风流瓦斯浓度由1.0%降至0.4%,实现了安全回采。证明布置瓦斯治理巷,并施工倾斜抽采钻孔的技术措施,可以有效使煤体卸压,倾斜钻孔可以有效抽采回采期间卸压瓦斯,解决回采期间回风流瓦斯超限的问题。     

三软难抽煤层瓦斯抽采浓度偏低的影响因素研究

杨河煤业主采的二叠系山西组二₁煤层为全层构造煤发育,煤层渗透率低,属较难抽采煤层,普遍瓦斯抽采浓度偏低,抽采水平低下。通过对煤层结构、瓦斯赋存、封孔工艺的分析,找出三软难抽煤层瓦斯抽采浓度偏低的根本原因。采用瓦斯抽采工艺流程分源剖析法,对钻孔成孔质量、封孔质量、护孔筛管深度、抽采负压、抽采系统积水、抽采参数测试误差、抽采系统气密性等各项影响因素深入研究。分析得出煤层结构及瓦斯赋存条件对抽采系统瓦斯抽采浓度起着决定性作用,钻孔成孔质量、封孔质量对抽采浓度的影响起着关键的作用。分项剖析瓦斯抽采工艺流程的影响因素能够有效掌握影响抽采浓度的关键环节,使瓦斯抽采工作找到侧重点。     

穿层钻孔超高压水力割缝技术试验研究

为提高张集矿1煤层瓦斯抽采效果,解决低透气性厚煤层瓦斯抽采率低、瓦斯涌出量大的难题,矿井采用超高压水力割缝卸压增透技术在1415A底抽巷进行了试验应用。通过对割缝钻孔和未割缝钻孔的等效直径、钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采量、瓦斯含量下降率等分析表明,采用超高压水力割缝术后,钻孔内煤体的暴露面积大大增加,为瓦斯释放提供了有利空间,同时使煤体充分卸压,改善煤层透气性,大幅度提高瓦斯抽采率,减少了抽采达标时间,解决了厚煤层采掘工作面瓦斯治理的难题。研究为矿区类似条件厚煤层的瓦斯高效治理提供了技术指导。     

贵州省煤矿瓦斯抽采技术装备现状与展望

针对松软低透煤层需应对瓦斯治理问题与如何应用瓦斯抽采装备的科学难题,基于贵州省瓦斯抽采技术装备取得的代表性成果,选取典型矿井介绍了定向和大功率钻机及瓦斯抽采成套附属装备现状,总结概括了其适用条件、使用过程中存在的优缺点,并对瓦斯抽采效果进行了评价。从支管抽采瓦斯浓度、钻孔的孔深、支管抽采瓦斯浓度衰减速度指标侧面反映ZDY-6000LD（F）定向钻机使用效果优于ZDY-4000LR大功率钻机。通过贵州省瓦斯抽采技术装备存在的问题,提出对定向钻机升级改造、随钻测量设备的开发与煤岩智能判别机制分析、定向钻机联合孔代巷技术进行瓦斯抽采研究以及基于钻孔大数据云技术的理论模型等研究方向进行概述,对贵州省煤矿抽采技术与装备发展进行展望。研究为未来矿井工业实现由劳动密集型向智能化、自动化等特点的技术密集型转变提出新的技术路径。     

云盖山煤矿底抽巷穿层钻孔抽采有效影响半径研究

当煤层群开采时,具有保护层条件的煤层,由于埋藏深度大而转变为没有突出危险或自然发火严重的煤层,致使具备保护层开采条件的突出矿井越来越少。在这种情况下,穿层钻孔条带预抽就成为防治煤与瓦斯突出最有效的区域防突措施之一。穿层钻孔抽采有效影响半径是抽采方法选择、钻孔布置参数以及评价抽采效果的重要依据。穿层钻孔抽采有效影响半径主要与煤层瓦斯含量、透气性系数、抽采钻孔直径及负压、抽采目的和时间等因素有关。施工穿层预抽钻孔对突出煤层进行消突已成为保安全、促生产过程中的重要环节,为避免钻孔设计及施工的盲目性,提高抽采钻孔的利用率及施工速度,对抽采有效影响半径的测试和确定已成为当前的首要工作。     

三软难抽煤层底抽巷抽采方法及效果研究

郑州矿区三软煤层属于低透气性难抽煤层,通过采用穿层钻孔高压水力冲孔增透卸压的方法,释放煤层瓦斯压力,提高煤体透气性,研究了抽采钻孔的封孔方法、分析了高压水力冲孔增透区域的瓦斯抽采效果及其参数,提高了煤体瓦斯预抽效果,解决了矿井煤层透气性差、瓦斯抽放效率低、钻孔工程量大的难题,最终形成一套适合矿井自身条件的穿层钻孔高压水力冲孔卸压增透技术,可为矿井的区域瓦斯治理提供技术支持。     

强突煤层底板穿层钻孔高效成孔技术

底板穿层钻孔施工安全、应用范围广泛,已成为我国煤矿突出煤层瓦斯治理的有效方法之一,但在实施中,由于受到配套设备及工艺的因素制约,很难达到快速、高效的成孔要求。而底板穿层多列钻孔成孔技术借助于新型的多自由度、快速对孔调角钻机及工艺,具有消突、卸压效果好、钻进效率高等优势,采用该技术在淮北芦岭煤矿Ⅱ 883运输巷对8号、9号强突煤层消突,瓦斯压力大于4 MPa,共施工5组60个钻孔,钻进效率提高1.3倍,瓦斯抽采纯流量提高30%,瓦斯抽采浓度超过95%。     

云盖山煤矿瓦斯治理钻孔有效抽放半径研究

针对不具备保护层开采条件的煤层,钻孔预抽煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一。钻孔有效影响半径是进行抽采方法选择、确定钻孔布置参数以及评价抽采效果的重要依据,钻孔间距过大,抽采范围内容易形成抽采盲区,达不到消突的目的;钻孔间距过小,虽然一定程度上提高抽采率、增大抽采量,但增加了不必要的钻孔布置工程量,容易造成人力和物力的浪费。因此合理有效地施工抽采钻孔对突出煤层进行消突,已成为保安全、促生产过程中不可缺少的重要环节。为避免钻孔设计及施工的盲目性,提高抽采钻孔的利用率及施工速度,对抽采有效影响半径的测试和确定已成为当前的首要工作。     

赵庄矿大流量水力扩孔增透瓦斯抽采技术

我国大部分矿区煤层透气性偏低,煤层气开发和井下瓦斯抽采难度较大。水射流技术目前被应用于煤层增透,包括水力冲孔、水力扩孔和水力割缝。以山西晋煤集团赵庄矿为例,对赵庄矿北翼回风巷3号煤层进行水力扩孔技术试验,结果显示:水力扩孔对赵庄矿煤层具有较好的增透作用,水力扩孔钻孔后瓦斯流量是未扩孔时的8~32倍,在不同程度上提高了瓦斯的抽采效率。     

九里山矿16131工作面穿层钻孔抽采异常现象分析

针对九里山矿16131工作面部分区域瓦斯治理过程中钻孔抽采浓度衰减迅速、抽采效率低的问题,通过现场调研、梳理分析,考察对比了矿井短时间内密集施工抽采钻孔、强化水力冲孔增透措施情况下穿层钻孔抽采浓度变化情况,分析了抽采钻孔大面积串孔漏气抽采异常现象,提出合理安排钻孔施工间隔、控制抽采钻孔冲孔煤量、加强抽采钻孔封孔管理等优化措施,为实现矿井瓦斯抽采、效率的最大化具有一定指导意义。