水力冲孔在双煤层中最佳影响半径分析

阐述了水力冲孔卸压增透技术机理,指出水力冲孔技术的关键影响因素为影响半径的确定与合理布置。通过对水力冲孔的影响半径分析的方案设计,结合3组分析方案的数据,得出首山一矿己15-12050中间抽放巷的水力冲孔影响半径是4~6 m,最佳影响半径是5 m,提高了穿层钻孔预抽煤层瓦斯的效果。     

煤矿井下穿层钻孔多方位极小半径冲孔技术

碎软煤层渗透性差,瓦斯含量高、压力大,常规穿层钻孔抽采瓦斯时单孔抽采范围小,需密集布孔,钻孔工程量大,易造成采掘接替紧张。基于此,提出穿层钻孔多方位极小半径冲孔造穴抽采瓦斯技术设想,设计了能够固定方向极小半径弯曲的冲孔钻具,通过孔口钻机的推送和孔底施加给射流喷头的阻力实现钻具的固定方向弯曲冲孔,通过动力头握持钻具旋转、固定实现弯曲方位的控制,以此形成穿层钻孔多方位极小半径多分支孔。分析了固定方向弯曲短节弯曲角度、短节长度和钻具曲率半径的关系,为短节的设计提供理论支持;通过测试试验获取了固定方向弯曲钻具的抗拉强度和耐压参数;理论分析了多方位冲孔的可行性,设计了工艺流程;采用试制的钻具在地面进行了模拟试验,在1个主孔中完成了不同方位4个分支孔的冲孔造穴,分支孔孔深6～8 m,证明了技术设想的可行性和钻具结构设计的合理性,能够达到穿层钻孔多方位极小半径冲孔功能要求。     

穿层钻孔水力冲孔技术及实践

为了消除煤巷掘进过程中存在的突出危险性,白坪煤业公司在底板岩巷对穿层钻孔水力冲孔消突工艺进行了研究,采用优化水力冲孔布孔方式、完善冲孔工艺、改进封孔方式等措施,以提高消突效果。研究结果表明:泄煤率达到了31‰、煤层透气性系数由0.004 2 m2/(MPa2·d)提高到0.032 8 m2/(MPa2·d)、预抽率高达41%,残余瓦斯含量由7.43 m3/t降至4.38 m3/t,保障了被掩护煤巷的安全、高效掘进。     

高压水力冲孔半径及影响半径测试方法研究

高压水力冲孔半径和影响半径的确定直接关系着这项技术的应用设计和实施效果。为了更好地掌握高压水力冲孔范围与影响范围,增强高压水力冲孔在各煤层的适应性,通过返水法及瓦斯抽采变化获得合理的冲孔参数,优化工作面穿层高压射流冲孔钻孔的布置,进一步强化瓦斯抽采效果,需对己_15-16煤层高压水力冲孔影响半径进行测试,该研究对钻孔措施参数设计有着重要的意义。     

穿层钻孔水力冲孔工艺优化与实践

为解决松软煤层采用水力冲孔增透技术后堵塞抽放管的问题,云盖山煤矿一矿对穿层钻孔的施工工艺进一步优化,采用部分水力冲孔与部分不冲孔相结合的方法,增加钻孔的透气性,避免钻孔封孔后堵塞花管。应用结果表明,该方法可提高穿层钻孔的抽放浓度,延长钻孔的抽放时间,对松软煤层效果较为明显。     

三软煤层穿层钻孔布置优化方案

超化煤矿由于三软煤层赋存不稳定,煤层透气性差,导致钻孔成孔后封孔难,长时间冲孔易导致钻孔堵塞,使单孔抽放浓度衰减快,抽放效果差,严重影响工作面的安全生产。为此,提出优化原钻孔布置方式,利用底抽巷施工穿层钻孔掩护工作面巷道掘进,这样既解决了长时间冲孔导致钻孔堵塞的难题,又提高了抽放效果。     

穿层钻孔水力冲孔增透与有效抽采半径综合测试方法研究

为确定长平煤业3~#煤层穿层钻孔水力冲孔(以下简称“穿层冲孔”)有效抽采半径,采用压降法、示踪气体法及数值模拟法相结合的综合研究方法,基于相同的钻孔布置方式及测试环境,全面分析穿层钻孔有效抽采半径的科学性和合理性,并开展工程试验对不同间距穿层钻孔的抽采效果进行对比考察。结果表明：采用穿层冲孔措施,抽采时间180 d时其有效抽采半径达到3.5 m;钻孔间距7.0 m的抽采瓦斯总量分别是钻孔间距5.0、6.0、8.0 m的1.10、1.07、1.28倍,取得了较好的工程实践效果。该综合研究方法准确、可靠。     

水力冲孔有效影响半径的测定

为了确定水力冲孔的有效影响半径,为水力冲孔技术的应用提供合理的布孔参数,分析了水力冲孔技术的消突机理,采用压降法在寺家庄煤矿进行了现场试验。结果表明:压降法简单、准确,便于考察,测试出了寺家庄煤矿15号煤层的水力冲孔有效影响半径为9 m。     

煤层底板穿层钻孔水力冲孔技术的应用及效果考察

采用底抽巷穿层钻孔水力冲孔卸压增透措施,可以有效增强煤层的透气性、扩大抽采半径和提高瓦斯抽采效果。基于水力冲孔卸压增透原理,对郑州矿区振兴二矿突出煤层实施底板穿层水力冲孔,考察水力冲孔前后瓦斯抽放浓度、煤层透气性和瓦斯流量衰减系数等的变化。试验结果表明:单孔平均瓦斯抽放浓度在水力冲孔后为11.02%,较未采取增透措施时的2.14%,提高了4倍;煤层透气性系数在采取措施后提高了39倍;瓦斯流量衰减系数则减小了近3倍。同时运用压力法测得该矿水力冲孔有效抽放半径为10 m。     

低透气性煤层水力冲孔强化抽采优化技术

通过在龙山矿25051下底抽巷采用低透气性煤层水力冲孔强化抽采优化技术,采用普通穿层钻孔和穿层水力钻孔组合布置设计,瓦斯抽采纯量的4~5倍,延长抽采孔寿命,从而提高了瓦斯抽采率,增大煤层渗透率,扩大钻孔抽采有效影响范围,提高煤层瓦斯抽采效率,缓解龙山煤矿抽、采、掘接替紧张局面,为低透气性煤层开采过程中的瓦斯治理提供技术支撑。     

“三软”高突煤层水力冲孔工艺优化

针对豫西孟津煤矿水力冲孔存在的问题,从水力学理论、钻孔布置及冲孔工艺进行了详细的分析。通过把多喷嘴转化当量喷嘴,计算了当量直径和流量系数确定的水射流的压力。提出了射流压力与瓦斯压力的同向作用和反向作用,经过选取有效的冲孔钻具,优化钻孔布置方式,采用先下后上二次冲孔工艺实现了在透气性较差煤层的快速消突。现场考察说明该措施能很好的消除突出危险,掩护煤巷掘进速度由小于35 m/月提高到了115m/月。     

水力冲孔煤层增透技术在余吾矿的研究与应用

为了研究水力冲孔对煤体的卸压增透作用,以余吾煤矿高瓦斯地质条件为工程背景,采用理论分析、室内实验和现场工业性验证相结合的方式开展了研究。研究结果表明:水力冲孔过程主要通过宏观裂隙和微观孔隙2个层面实现对煤体的卸压增透作用;现场水力冲孔效果考察试验表明冲孔钻孔的瓦斯流量衰减系数为0.003,仅为普通钻孔的1/8～1/7,且施工过冲孔措施的区域,瓦斯抽采效率和效果都明显优于普通钻孔区域。表明水力冲孔技术可以有效提高抽放效率,保证工作面的安全生产,是解决井下煤层卸压增透问题的有效手段。     

二次扩孔水力冲孔瓦斯治理技术效果分析

针对新安煤矿典型的三软煤层具有低透气性、坚固性系数小、松软破碎的特性,且瓦斯抽采钻孔塌孔快、抽放效果差的特点,研究了适合新安煤矿突出煤层的水力冲孔工艺,重点分析了二次扩孔改变岩层孔径的情况下,利用高压水射流在煤体中运移规律,改变应力场,增加冲孔出煤量,改善水力冲孔效果。实验结果表明:执行二次扩孔水力化瓦斯治理措施,利用底板水力冲孔的卸压特征,有效地增加冲出煤量,防止憋孔、堵孔,从而快速消突,提高巷道掘进速度。     

同华煤矿K_1煤层穿层水力压裂技术深化试验

在同华煤矿±0 m阶段巷应用水力压裂技术对K1煤层进行穿层水力压裂深化试验,在设定范围布置检验钻孔,应用DGC型瓦斯含量快速测定仪及安装压力表考察压裂前后煤层基本参数变化规律,确定压裂影响范围及瓦斯运移变化规律,优化抽采钻孔布置,并考察压裂后瓦斯抽采效果。与同等条件2125-3运输巷经水力割缝增透相比,3121回风巷掘进条带经高压水力压裂增透后,单个钻场瓦斯抽采平均纯流量由0.063 8 m3/min提高到0.253 8 m3/min,提高297.81%;单个钻孔瓦斯抽采平均纯流量由0.001 7 m~3/min提高到0.007 4 m~3/min,提高335.29%,增透效果良好。     

煤层钻孔损伤区半径的影响研究

煤层钻孔塌孔等问题制约了瓦斯抽采效率,严重影响着煤矿的安全生产,研究煤体钻孔损伤区半径问题,为解决煤层钻孔抽采的塌孔问题具有重要意义。选取了4种不同硬度的煤样,分别进行单轴压缩、巴西劈裂和坚固性系数测定试验,得到各煤样的基本力学参数。基于此,建立了煤层钻孔力学模型,数值分析了地应力、侧压系数和坚固性系数对煤层钻孔损伤区半径的影响。研究结果表明:随着地应力增大,煤体钻孔损伤区半径竖直方向逐渐减小、水平方向逐渐增大;随着侧压系数增大,竖直方向损伤半径逐渐增大,水平方向逐渐减小;随着煤体坚固性系数增大,钻孔损伤区半径逐渐减小。     

煤层群底板穿层钻孔瓦斯抽采半径考察研究

为了准确测定煤层群底板穿层钻孔瓦斯抽采半径,提出采用钻孔瓦斯流量法+瓦斯含量降低法相结合的现场考察方法。基于穿层钻孔瓦斯抽采流量统计法推导得出有效抽采半径计算公式,并根据钻孔抽采影响范围内煤层瓦斯抽采率、残余瓦斯压力、残余瓦斯含量,以及工作面日产量等要求,综合分析确定计算公式中的残余瓦斯含量临界指标值。通过现场布置多组考察钻孔进行综合分析,得到石炭井焦煤公司3~#、4~#、5~#煤层的有效抽采半径,采用瓦斯含量降低法进行验证,最终确定煤层群底板穿层钻孔的抽采半径,为矿井煤层群底板穿层钻孔布置提供了依据。     

九里山矿水力冲孔有效抽采半径考察研究

九里山针对矿井瓦斯压力大、含量高、透气性差的特征,实施了穿层钻孔水力冲孔增透措施,采用压降法考察实施该措施后的煤层有效抽采半径。结果表明,冲孔强度不小于0.4t/m水力冲孔条件下,预抽180d时钻孔有效抽采半径约为3.98m,335d可将有效抽采半径(3.98m)范围内瓦斯含量抽采至6m^3/t以下。若以180d抽采期进行计算,抽采半径则不应大于3.32m。     

轻型液压支架全层放顶煤工艺的可行性分析

从技术条件、经济效益2个方面系统地分析了鹤壁集团公司三矿31011工作面采用轻型液压支架全层放顶煤工艺的可行性。     

“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。