钻扩一体化技术在石门揭煤工作中的应用

突出矿井石门揭煤过程中最易引发煤与瓦斯突出事故,而目前石门揭煤工作中防治煤与瓦斯突出的主要措施是穿层钻孔预抽煤层瓦斯,但低透气性煤层中单一采取这一措施难以达到理想的消突效果。钻扩一体化水力扩孔技术,能有效增加煤层透气性和抽采钻孔有效影响半径,辅以严封孔、高负压抽采措施,快速实现抽采达标,保证揭煤安全。     

长钻孔跨区段预抽石门揭煤区域瓦斯治理技术

为确保松河煤矿采三区132石门安全揭煤,保证矿井安全正常生产,采用长钻孔跨区段预抽石门揭煤区域瓦斯治理技术。通过预抽揭煤区域煤层瓦斯,煤层瓦斯含量从原18.39 m~3/t降低至7.27 m~3/t,煤层瓦斯含量最大降低11.12 m~3/t,有效降低揭煤区域煤层瓦斯含量和揭煤风险,为132区段石门安全揭煤创造条件,同时缩短石门掘进揭煤预抽瓦斯所需的时间。     

基于临界瓦斯压力判定钻孔有效抽采半径的技术探讨

为了准确测定煤层瓦斯的有效抽采半径,提出判定抽采达到预定效果的防突有效性指标及预抽有效性指标,确定安全临界瓦斯压力,研究了准确测定钻孔有效抽采半径的可靠方法。利用压降法进行有效抽采半径测定的工程实践,获得了在不同预抽时间内的钻孔有效抽采半径,并推导出预抽时间与钻孔有效抽采半径的关系。     

基于钻孔瓦斯流量和压力测定有效抽采半径

为了准确的测定有效抽采半径,提出基于钻孔瓦斯流量和压力的测定方法。以抽采钻孔影响范围内残余瓦斯压力小于0.74 MPa且预抽率大于30%为指标,基于钻孔瓦斯流量的负指数衰减规律,推导出有效抽采半径计算公式,并结合瓦斯压力变化共同确定有效抽采半径。该方法应用于区域预抽消突钻孔布置中,分析了不同预抽时间下的钻孔有效抽采半径和极限抽采时间,并依据预抽90 d有效抽采半径为2.5 m,布置消突钻孔。残余瓦斯压力和预抽率的检验以及煤巷掘进期间的区域验证,均证明按该方法布置的预抽钻孔,消突效果有效。     

突出煤层密集钻孔瓦斯预抽的数值试验

密集钻孔预抽瓦斯技术是一种防止煤与瓦斯突出的措施,为了提高预抽效率和合理布置钻孔,应用固气耦合RFPA2D-GAS数值试验系统,研究在不同煤层透气系数、钻孔间距、钻孔直径、煤层瓦斯含量系数和预抽时间等因素条件下,煤层瓦斯压力和抽采半径的变化规律。得出透气系数、钻孔直径越大,钻孔间距和瓦斯含量系数越小,煤层瓦斯压力下降幅度越大,抽采半径越大,达到消除煤层突出危险的瓦斯压力值所需的预抽时间越短;随着钻孔预抽时间的延长,瓦斯压力下降范围将扩大,抽采半径增加。并用工程实例进行了验证。     

水力割缝在石门揭煤预抽煤层瓦斯区域防突措施中的应用

通过在贵州某矿1114工作面回风石门揭煤施工瓦斯预抽钻孔过程中,对部分钻孔实施交叉式水力割缝增透措施,大大增加了煤层的透气性,提高了抽放效果,不但有效地降低了煤层瓦斯含量,而且缩短了石门揭煤时间,达到快速安全揭煤的目的。实践证明,在预抽时间相同的情况下,抽放效果提高1倍多;在抽放效果相同的情况下,预抽时间缩短了3/4。     

水力割缝在石门揭煤预抽煤层瓦斯区域防突措施中的应用"

通过在贵州某矿1114工作面回风石门揭煤施工瓦斯预抽钻孔过程中,对部分钻孔实施交叉式水力割缝增透措施,大大增加了煤层的透气性,提高了抽放效果,不但有效地降低了煤层瓦斯含量,而且缩短了石门揭煤时间,达到快速安全揭煤的目的。实践证明,在预抽时间相同的情况下,抽放效果提高1倍多;在抽放效果相同的情况下,预抽时间缩短了3/4。     

石门揭煤多方位立体式预抽瓦斯区域防突技术研究

为了解决西南地区煤矿特殊复杂地质条件下石门揭煤瓦斯抽采布孔空间小、钻孔深度较长、难以保证打钻到位及封孔困难的问题,提出了石门揭煤多方位立体式预抽瓦斯消突方法,通过立体式、全覆盖钻孔布置方式,同时采用钻孔全程下套管,"两堵一注"水泥带压封孔瓦斯抽采技术,防止揭煤区域出现瓦斯抽采空白带,有效降低揭煤区域前方煤层瓦斯含量和瓦斯压力。工程试验结果表明:通过采用多方位立体式预抽瓦斯消突方法,揭煤区域煤体连续45 d抽采,累计抽采瓦斯量329 776.46 m3,瓦斯预抽率达70%,残余瓦斯含量和残余瓦斯压力分别降低为5.800 8 m3/t和0.25MPa;与抽采之前对比,分别下降了69%和79%,有效地治理了煤与瓦斯突出灾害,保障了石门揭煤安全。     

基于底板瓦斯抽采导巷的小角度石门快速揭煤技术研究

朱集西煤矿中央矸石运输机巷小角度揭11-2煤层,揭煤长度达80 m左右。为了解决在揭煤工作面迎头施工突出危险性预测钻孔和预抽消突钻孔效果不理想这一问题,采用在揭煤区域煤层底板施工瓦斯抽采导巷对揭煤区域进行突出危险性预测和区域消突。实施消突措施后,残余瓦斯压力、残余瓦斯含量均远低于突出临界值,预抽钻孔工程量减少40%,揭煤时间大大缩短。     

基于底板瓦斯抽采导巷的小角度石门快速揭煤技术研究

朱集西煤矿中央矸石运输机巷小角度揭11-2煤层,揭煤长度达80 m左右。为了解决在揭煤工作面迎头施工突出危险性预测钻孔和预抽消突钻孔效果不理想这一问题,采用在揭煤区域煤层底板施工瓦斯抽采导巷对揭煤区域进行突出危险性预测和区域消突。实施消突措施后,残余瓦斯压力、残余瓦斯含量均远低于突出临界值,预抽钻孔工程量减少40%,揭煤时间大大缩短。     

叠加效应影响下钻孔有效抽采半径的数值模拟及布孔间距优化

针对煤层瓦斯预抽钻孔布孔间距存在盲目性和不确定性等问题,以流固耦合原理为基础构建煤层瓦斯抽采流固耦合数学模型,借助FLUENT数值模拟软件对煤层瓦斯预抽钻孔有效抽采半径进行数值模拟研究,在多钻孔数值模拟的基础上对建新煤矿4207工作面煤层瓦斯预抽钻孔布孔参数进行了优化.结果表明:钻孔有效抽采半径随抽采时间的增加呈对数形...     

水力冲孔增透技术的研究与应用

为了降低矿井消突成本,提高瓦斯抽采钻孔效率,缩短瓦斯抽采时间,以大淑村矿172107底抽巷穿层预抽钻孔为研究背景,对高瓦斯、低透气性煤层采取水力冲孔增透技术进行了研究并展开了现场应用。应用结果表明,在三采区皮带下山石门揭煤工作面预抽煤层瓦斯钻孔采用水力冲孔增透技术后,在保证安全揭煤的前提下,加快了石门揭煤的速度,解决了工作面接替紧张的局面,保证了矿井的采掘平衡,缩短了瓦斯抽采时间。因此,该方法对煤层安全高效开采具有十分重要的意义。     

水力压裂增透技术在石门揭煤预抽中的应用

为提高松软突出煤层瓦斯抽采效果,通过分析水力压裂煤体致裂增透消突机理,在逢春煤矿石门揭煤工作面,采用高压水力压裂增透技术,进行水力压裂增透,并预抽煤层瓦斯,然后揭煤。水力压裂增透后,瓦斯抽采效果得到大幅提高,预抽达标时间缩短了220d。揭煤过程中,突出预测指标明显降低,未出现预测超标现象;并且揭煤工期缩短了40%,提高了石门揭煤施工效率。     

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。     

石门揭煤工作面水力压裂瓦斯增透抽放工艺

长平煤业芦家峪风井总进风石门施工中,需从底板揭露3号煤层,该煤层为高瓦斯低透性煤层。为提高瓦斯抽放效率,采用工作面高压水力压裂技术,对石门揭煤进行卸压增透,使该煤层提前达到揭煤条件,缩短抽放周期约54%。与传统瓦斯抽放相比,该项技术解决了施工预抽钻孔多、抽采半径小、抽采时间长等问题,效果明显。     

张集煤矿13-1煤层底板穿层钻孔优化布置的分析与研究

对于未受采动卸压消突的高突煤层,在不具备开采保护层条件时,煤层底板穿层钻孔预抽瓦斯成为了主要的区域性防突措施,通过分析穿层钻孔区域预抽瓦斯消突机理及影响因素,结合张集煤矿13-1煤层底板穿层钻孔预抽瓦斯消突的实践,测量钻孔抽采半径和排放半径,优化穿层钻孔设计参数,统计了煤层的瓦斯基础参数和突出指标,对预抽消突效果进行了评价,提出钻孔的优化布置方案。     

高压水射流卸压增透瓦斯治理技术研究与应用

为提高石门揭煤区域瓦斯治理钻孔的抽采浓度和抽放量,减少突出煤层预抽时间,基于高压水射流破煤原理,论述了高压水射流冲孔卸压增透的防突机理,阐述了高压水射流冲孔的瓦斯治理效果。结果表明,煤层实施水力冲孔措施后,煤的弹性潜能得到了释放,有效消除激发突出的应力,具有较好的卸压增透效果,提高了抽采瓦斯浓度和抽放量,实现了安全快速的区域消突。本文介绍了高压水射流卸压增透瓦斯治理技术在新集一矿-700 m中央行人暗斜井的应用情况。     

近距离突出厚煤层群石门揭煤区域联合消突技术

针对石炭井焦煤公司近距离突出厚煤层群石门揭煤区域消突问题,结合近距离突出煤层群赋存特征,提出了穿层钻孔区域预抽联合消突技术措施,并对措施实施效果进行了考察分析。应用效果表明,上831运输石门揭5#、4#突出厚煤层群工程采用区域预抽联合消突措施以后,瓦斯抽采率达到了52.1%,5#、4#煤层最大残余瓦斯含量分别下降到了5.662,5.618 m3/t;区域验证实测5#、4#煤层最大钻屑瓦斯解吸指标K1值分别为0.19,0.17 m L/(g·min1/2),均小于《防治煤与瓦斯突出规定》临界值。区域联合消突技术措施的实施,实现了5#和4#煤层联合消突,安全、顺利地揭开了煤层。     

可解吸瓦斯含量降低法在顺层钻孔瓦斯抽采半径考察中的应用

对于突出煤层,准确掌握其瓦斯抽采半径是制订防突措施的重要依据,也是在预抽期内实现消突的根本保证。采用可解吸瓦斯含量降低法,对狗场煤矿5102备采工作面5号煤层Φ75 mm顺层钻孔进行了抽采半径考察。实践证明,可解吸瓦斯含量降低法可以用于顺层钻孔抽采半径考察,其成功率及准确性较高。考察结果表明,狗场煤矿5号煤层Φ75 mm顺层钻孔抽采半径R与预抽时间t之间的相关关系式为R=0.666 ln t-1.422。     

石门揭煤深孔预裂爆破增透效果试验研究

针对低透气性突出煤层钻孔抽采瓦斯难、石门揭煤速度缓慢等问题,研究了低透气性煤层深孔预裂爆破卸压增透的防突机理,通过理论分析、深孔预裂爆破药柱研发及现场试验相结合的方法,测试了淮南矿区某矿东四采区B组5-2煤层深孔预裂爆破煤层松动半径;依据此参数,优化设计了5-2煤层抽采钻孔和爆破孔。结果表明:在低透气性突出煤层实施深孔预裂爆破增透技术措施后,煤体的弹性潜能得到有效释放,煤层瓦斯压力梯度降低,有效消除了激发突出的应力,煤层的透气性系数提高了123倍,煤层瓦斯抽采纯量比爆破前提高了6~9倍,石门揭煤时间大幅缩短,仅为47 d,比传统的揭煤方法揭煤时间缩短近2个月,为采掘正常接替提供了保证。