高地应力突出煤层定向卸压增透集成技术

对以高应力突出煤层快速石门揭煤技术、高低位巷穿层钻孔预抽煤巷条带技术、煤巷掘进钻割一体化技术为主的定向卸压增透集成技术进行了总结。该技术可提高煤层透气性,扩大瓦斯抽采半径,提高瓦斯抽采率,缩短抽采达标时间,对防止瓦斯灾害具有较强的实用价值。     

单一煤层底板巷穿层钻孔预抽煤巷瓦斯条带区域防突技术

为了降低单一突出煤层煤巷掘进突出危险性,研究了运用煤层底板抽放巷穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯为主的区域消突措施,使煤层卸压,瓦斯含量与压力降低,改变煤体应力分布,消除突出危险性。在区域措施效果检验超标的局部地点辅助采用水力冲孔增透措施增加煤层透气性,提高穿层钻孔瓦斯抽放率,实现突出煤层向非突出煤层转化,保证煤巷安全掘进。     

穿层钻孔煤层段变孔径掏穴卸压增透强化抽采瓦斯技术研究

 摘要：为提高预抽煤层瓦斯消突效果,本文提出了一种变孔径的钻孔卸压增透技术,并在下山揭煤钻孔中进行了试验研究。通过对已施工好的下向穿层钻孔实施陶穴扩孔后,实际钻进出煤量相应增加,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。掏穴钻孔与考察钻孔抽采瓦斯情况相比,具有显示流量抽采时间长、抽采浓度高和抽采瓦斯量大的特点。穿层钻孔煤层段变孔径掏穴扩孔卸压增透强化抽采瓦斯技术具有易操作简单、成本低和提高抽采效果显著等优点,值得在低透气性高瓦斯突出煤层消突实践中推广应用,为高突煤层预抽消突提供了一种行之有效的方法。     

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。     

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。     

超高压水力割缝卸压抽采区域防突技术应用研究

为了有效解决丁集矿高地应力、低透气性突出煤层煤巷条带瓦斯区域预抽效率低、预抽达标后区域验证指标仍超标的问题,在该矿1351(1)运输巷煤巷条带穿层预抽钻孔进行了超高压水力割缝卸压增透技术应用研究,利用水力割缝卸压增透原理确定了超高压水力割缝设备组成,选型配套了超高压清水泵、超高压软管、超高压旋转水尾、水力割缝钻杆、高低压转换割缝器、钻头和超高压远程操作台等超高压水力割缝设备,考察了相同孔径未割缝钻孔、割缝钻孔瓦斯涌出量及割缝钻孔瓦斯抽采量,理论研究了百米煤孔初始瓦斯涌出量、瓦斯涌出衰减系数及不同预抽时间、预抽率条件下的有效抽采半径,现场检验了顺层钻孔预抽措施单元、穿层钻孔水力冲孔措施单元、穿层钻孔水力割缝措施单元的预抽瓦斯区域防突措施效果,统计了不同措施预抽单元局部补充措施执行情况、局部措施效果,分析评价了超高压水力割缝卸压增透效果。结果表明:针对丁集矿11-2煤层工程条件选型配套的超高压水力割缝设备参数是合理的,在1351(1)运输巷煤巷对11-2煤层条带进行穿层钻孔超高压水力割缝措施卸压增透效果显著,与未增透措施相比,煤层透气性系数提高了25.9倍、113 mm孔径的穿层钻孔百米煤孔初始瓦斯涌出量提高了5.5倍、瓦斯涌出衰减系数降低了73.4%、预抽15 d和30 d达35%预抽率的钻孔间距提高了84.3%和53.0%,与穿层钻孔水力冲孔相比,煤巷条带防突局部补充措施工程量降低了50.0%、煤巷平均掘进速度增加了1倍。     

控制预裂爆破消突技术在高突掘进工作面的应用

针对具有严重煤与瓦斯突出危险的煤层巷道掘进过程中,煤与瓦斯突出综合检测指标经常超限,掘进速度缓慢等问题,采用理论分析和现场工业性试验相结合的方法,分析了穿层深孔控制爆破技术的卸压增透和防突机理,分析了爆破前后地应力的转移、变化情况和爆破的有效影响半径,确定了巷道钻孔预裂爆破卸压技术参数和工艺,考察了穿层深孔预裂爆破的卸压增透和防突效果。研究结果表明,采用高位穿层孔深孔预裂爆破技术,增加了煤层透气性,提高了钻孔的利用率和瓦斯抽放效果;保证了煤巷的安全快速掘进。     

大倾角上行穿层钻孔聚能爆破增透卸压技术试验研究

为提高瓦斯抽采效果,郑煤集团对大倾角上行穿层钻孔聚能爆破增透卸压技术进行了试验研究,实践证明,煤层透气性系数增加数百倍,解决了"三软"突出煤层抽采难、消突难的问题。     

穿层钻孔煤层段变孔径掏穴卸压增透强化抽采瓦斯技术

为提高预抽煤层瓦斯消突效果,文章提出了一种变孔径的钻孔卸压增透技术,并在下山揭煤钻孔中进行了试验研究。通过对已施工好的下向穿层钻孔实施掏穴扩孔后,实际钻进出煤量相应增加,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,值得在低透气性高瓦斯突出煤层消突实践中推广应用。     

水力诱导穿层钻孔喷孔煤层增透技术及工程应用

依据煤与瓦斯突出机理,在分析低透气性突出煤层穿层钻孔喷孔煤体增透提高瓦斯抽放机理基础上,对煤体穿层钻孔的诱导喷孔工艺及瓦斯抽放钻孔布置进行了优化设计,并在淮北矿业集团祁南煤矿7煤层工作面进行了现场试验。结果表明：水力诱导穿层钻孔喷孔煤层增透可使孔群范围煤体透气性提高150余倍,单孔平均瓦斯抽采流量增加4倍以上;消除突出危险性煤层采用综合机械化掘进,月掘进进尺平均达200 m,较传统瓦斯治理方法下放炮掘进进尺可提高4～5倍。     

豫西构造软煤穿层钻孔水力压裂增透技术应用

豫西矿区主采二1煤属典型三软不稳定煤层,透气性极低,属极难抽采煤层,大多矿井属单一煤层开采,不具备开采保护层条件,常规的预抽瓦斯技术虽然能解决一定的问题,但抽采效果不理想,抽采后突出危险性仍然很高,必须采取一定的卸压增透措施来提高煤层的透气性系数。为提高松软、突出煤层的瓦斯抽采效果,在大平煤矿21121底抽巷开展了底板岩巷穿层钻孔水力压裂增透技术试验。试验结果表明:水力压裂有效提高了煤层透气性,提高了矿井瓦斯抽采效果,消除了突出煤层煤巷掘进期间的突出威胁,加快了掘进速度。     

保护层卸压开采煤层变形与增透效应研究

为了研究高瓦斯赋存煤层卸压增透效应,以达到提高低渗透性松软煤层瓦斯抽采率,降低工作面瓦斯突出危险性,采用RFPA2D-Gasflow软件分析下保护层卸压开采后上覆煤岩采动裂隙发育、应力分布特征及由此产生的卸压煤层增透效应.结果表明:卸压开采煤层的透气性系数增大200倍左右,增透效果显著.利用该研究结果在顾桥矿沿空留巷内布置斜向上长短穿层钻孔,代替传统的底板巷内布置向上穿层钻孔抽采本层采空区内和上覆卸压煤层内瓦斯,可使沿空留巷中回风流和上隅角瓦斯体积分数均控制在0.5％以下,平均瓦斯抽采率达50％ ～ 70％,保证了工作面的安全回采.     

基于FLAC数值模拟的突出煤层钻冲设计优化

采用穿层钻孔钻冲耦合抽采模式,实现普通钻孔和钻冲一体化钻孔的耦合分布,使得区域瓦斯治理由穿层钻孔的个体分散式抽采转变为区域煤体的整体卸压式抽采。通过不同种类抽采钻孔的耦合分布,有效破解了单个钻孔形成的局部应力集中;有效减少了高瓦斯突出煤层中穿层钻孔的喷孔、堵孔现象,增大了单孔影响范围,实现了区域煤体的整体卸压增透,减少了预抽钻孔数量和长度,提高了煤层瓦斯预抽率。     

红阳二矿水力冲孔增透技术研究及应用

针对红阳二矿12煤层透气性低、底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采效率偏低难以满足预抽要求的情况,基于水力冲孔卸压增透机理,提出采用水力冲孔和普通钻孔预抽相结合的钻孔布置方式进行高效抽采。研究结果表明:水力冲孔在低透突出煤层区域瓦斯抽采消突措施中应用效果显著,采取水力冲孔措施的34 d内,钻孔的平均瓦斯抽采浓度是普通钻孔的2.5倍,平均瓦斯抽采纯量是普通钻孔的4.4倍。     

穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术研究与应用

为了解决高瓦斯突出煤层巷道掘进过程中的煤与瓦斯突出问题,开发了将钻机钻进与射流割缝技术有机结合的穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术。采用数值模拟的方法对比分析了钻孔和射流缝槽卸压效果,研究结果表明:割缝卸压比单纯钻孔卸压要优越很多,割缝缝槽破坏了钻孔周围的"瓶颈效应",多个割缝钻孔形成的裂隙相互导通,煤体透气性增大,促进瓦斯释放。工业性试验结果表明本卸压增透技术效果明显,瓦斯抽采流量、煤体扰动体积都有较大幅度增加,提高了瓦斯抽采效率。     

突出煤层穿层钻孔孔群增透技术及应用

研究了穿层钻孔孔群增透的作用原理,阐述了突出煤层穿层钻孔孔群增透技术及工艺。研究表明,在突出煤层采取穿层钻孔孔群增透瓦斯抽采技术,利用煤体的“自突”特性排出煤体,孔群范围剩余煤体卸压、膨胀变形,裂隙系统扩展、贯通,透气性平均提高150倍,单孔平均瓦斯流量提高4倍,显著提高瓦斯抽采效率。     

低透气性高瓦斯煤层钻冲一体化卸压抽采技术研究与应用

为了消除低透气性高瓦斯煤层的突出危险性,以安阳矿区龙山煤矿25051下底抽巷为研究背景,对穿层水力钻冲一体化增透技术的施工工艺及增透效果进行了研究。工业性试验表明,钻冲一体化卸压增透作业可提高煤层的瓦斯抽采效果,从而解决低透气性煤层开采过程中的瓦斯问题。     

穿层钻孔煤层段掏穴扩孔技术及应用

为提高低透气性煤层的预抽瓦斯效果,介绍了穿层钻孔煤层段掏穴扩孔卸压增透技术,运用数值模拟方法和现场实践相结合,分析了掏穴钻孔的增透增流机理。研究结果表明:对穿层钻孔煤层段掏穴扩孔后能排出大量煤体,钻孔周围煤体膨胀变形,煤体内地应力降低、裂隙增多、透气性大幅度提高,抽采影响半径可增大34.2%,瓦斯抽采浓度可提高2倍,瓦斯抽采纯流量可增大4-6倍。这一技术卸压增透效果明显,且施工简单,为矿井预抽煤层瓦斯提供了新途径。     

煤巷穿层钻孔割缝组合强化增透技术的应用

针对普通穿层钻孔条带布置掩护煤巷掘进增透效果差、卸压不充分的问题,提出了穿层钻孔割缝组合强化增透技术,研究了其增透机制,并进行了现场应用。研究结果表明,穿层割缝钻孔和普通穿层钻孔的卸压带相互贯通形成整体卸压,显著降低控制区域内煤体应力,强化增透效果更为明显。现场试验结果表明,采用该技术措施后,抽采平均纯瓦斯流量提高了3.42倍,瓦斯涌出初速度平均降低了27.0%、钻屑量平均降低了3.2%,未出现超标现象,达到了消突的目的。     

水力冲孔在新义矿瓦斯抽放中的应用

 摘要: 为了消除新义矿高瓦斯、低透气性、抽采效果差的状况,本文主要采用水力冲孔技术,详细介绍了水力冲孔卸压增透措施的消突机理及工艺流程。结果表明通过采用水力冲孔后,在相同数目钻孔的条件下,可有效提高钻孔的使用率,煤体瓦斯含量明显低于突出临界值指标,瓦斯抽放率也达到50％以上,煤层透气性系数扩大了近10倍,通过对效检指标钻屑量S、钻孔瓦斯涌出初速度q值与钻孔钻屑解吸指标△h2三项指标均未发生超限现象,为矿井的安全生产提供了保障。