高压水射流割缝增强瓦斯抽采及防喷孔技术研究

针对平顶山矿区地质构造复杂、瓦斯含量高及煤层透气性系数低等赋存特性,提出利用高压水射流割缝实施钻孔割缝,使煤体卸压、增透,以达到增强瓦斯抽采能力的目的.结果表明,水力割孔比普通孔抽采瓦斯量大幅提高,割缝后邻近的普通孔的瓦斯抽采浓度分别为割缝前的1.1倍和1.9倍,可见采用高压水射流割缝时瓦斯抽采平均浓度较割缝前急剧上升,且割缝还“激活”了邻近的普通瓦斯抽采钻孔,致使瓦斯抽采浓度发生突跃.另外为抑制水力割缝诱发的喷孔现象,避免施工巷道瓦斯超限,还提出一种防喷孔装置,该防喷孔装置使巷道内最高瓦斯体积分数由0.61％降至0.3％以下,全尘质量浓度由75 mg/m3降至8 mg/m3左右,呼吸性粉尘质量浓度由20 mg/m3降至2 mg/m3以下,可见此装置不仅大幅降低了巷道内瓦斯浓度,还起到了显著的降尘效果.     

防斜保直钻探技术在大口径瓦斯抽放钻孔中的应用

七煤集团矿井建设公司经过长期施工和探索,总结出一套大口径瓦斯抽放钻孔施工的防斜保直工艺,并在各煤矿瓦斯抽放钻孔施工应用中,取得了很好的效果,优质高效地完成了各煤矿瓦斯排放钻孔施工任务。     

顺层钻孔螺旋排渣孔口“三防”装置研制及应用

为减少瓦斯抽采钻孔施工过程中的瓦斯风险和粉尘危害,防止摩擦静电或火花进入抽采系统,针对王坡煤矿顺层钻孔螺旋排渣施工工艺特点,研制了由钻孔气渣分离箱、钻孔封孔套管、二次气尘分离箱及相关配套组件组成的新型“三防”装置,进行了现场应用试验,大幅提高了钻孔施工的安全性,降低了钻场作业人员的瓦斯、粉尘风险。该装置投入应用后巷道瓦斯浓度降低率达77.8%、钻孔孔口瓦斯浓度降低率达99.1%、孔口下风侧5 m处降尘率达92.5%以上。     

水溶式除渣器在钻孔防喷装置中的应用

通过利用矿井瓦斯抽采系统,在钻孔施工过程中运用"边打边抽"技术,推广使用吸入式钻孔防喷装置,将钻孔施工过程中产生的煤屑和瓦斯混合气体分离,杜绝因钻孔喷孔造成的瓦斯超限事故。与此同时,根据煤尘在水中易形成浑浊液的特征,利用气水分离原理,研制水溶式除渣器,弥补现有除渣技术的不足,将防喷装置吸入的瓦斯和煤尘混合气体与水相混合后分离,起到净化煤尘作用,使防喷装置产生的煤尘问题得到彻底解决,有效阻止钻孔施工过程中产生的煤尘进入抽采系统。     

裂缝带顺层长钻孔瓦斯抽采技术研究

为进一步提高采空区裂缝带瓦斯抽采效果、降低矿井瓦斯治理成本,保证工作面安全回采,曙光煤矿引进大直径顶板定向长钻孔技术对工作面覆岩裂缝带瓦斯进行抽采,同时对高位定向钻孔布置层位及施工工艺进行了研究。现场工业性试验表明,垂直方向上定向钻孔层位布设于裂缝带中下部瓦斯聚集区域17.1~22.8 m;水平方向上钻孔分布范围距回风巷15~35 m,钻孔间距为10 m。与普通高位钻孔抽采技术相比,该套技术不仅大幅减少高位钻场数量和钻孔进尺量,显著缩短施工工期和降低施工成本,而且瓦斯抽采效果明显优于常规钻进技术,平均单孔瓦斯抽采纯量由0.15 m³/min提高到1.55 m³/min,提高了9倍;钻孔抽采寿命由18~33 d提高到146 d以上,提高了4倍以上。     

定向长钻孔瓦斯抽采技术在低透气煤层中应用

针对采用本煤层顺层抽采钻孔进行煤层瓦斯抽采时,钻孔施工量大、施工周期长、瓦斯抽采效率低等技术难题,司马矿在1208工作面应用定向长钻孔技术抽采瓦斯,现场结果表明,相比本煤层顺层钻孔瓦斯抽采技术,定向长钻孔瓦斯抽采技术可减少钻孔长度4 500 m,钻孔成孔率提高1.5倍,瓦斯抽采率提高1.7倍,取得了显著应用成效。     

防瓦斯超限综合措施在瓦斯抽采钻场中的实践与应用

针对瓦斯抽采钻孔在施工过程中容易出现瓦斯超限的问题,在现有防瓦斯超限措施的基础上,对瓦斯治理过程中各环节存在的瓦斯可能超限的原因进行分析,提出了相应的解决方案,并在现场进行实践应用。实践证明,瓦斯钻孔施工过程中,防瓦斯超限工作主要从防瓦斯积聚和防瓦斯异常涌出2个方面入手,在易积聚点强化瓦斯监测和加大钻场配风量消除瓦斯积聚,在钻孔施工和封连孔环节采取防喷措施并及时进行连抽,将防瓦斯超限综合措施贯穿瓦斯治理全过程,实现瓦斯治理安全、高效。研究为瓦斯抽采钻孔施工过程中防瓦斯超限提供了经验。     

千米钻孔打钻防喷孔装置在双柳煤矿瓦斯抽采中的应用

在突出矿井施工钻孔经常会遇到瓦斯喷孔现象,瓦斯喷孔是突出矿井钻孔施工过程中经常发生的一种瓦斯事故,钻孔施工过程中的喷孔现象不仅仅会造成瓦斯超限,而且会对钻孔施工人员生命安全造成严重威胁,危害矿井安全生产。为减小对突出矿井钻孔喷孔的危害,设计了一种防喷孔装置,该装置主要构成部分包括封孔套管、孔口多通装置、煤气分离装置、防喷抽采管、三通排渣装置等。使用这套装置后,打钻过程中排放的水、气、渣得到有效分离。在双柳煤矿千米钻机采用该防喷孔装置后,由喷孔引发的瓦斯超限事故基本没有再发生,保障了双柳煤矿的安全生产。     

基于顺层定向长钻孔的煤层瓦斯抽采试验研究

针对某煤矿3#煤层主运大巷掘进工作面瓦斯严重超限的情况,采用顺层定向长钻孔预抽煤层瓦斯防突措施对其进行瓦斯治理,分析了施工前后瓦斯抽采量、瓦斯含量参数的变化,并统计对比了钻孔抽采工程量。     

急倾斜俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采优化设计

为有效抽采东林煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯,对该矿俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采优化设计进行了研究,采用俯伪斜上保护层开采的数值模拟与现场考察试验相结合的方法,研究了东林煤矿俯伪斜上保护层开采后被保护层的卸压规律;利用保护层开采的“卸压增透效应”,结合该矿实际条件,优化设计了俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采参数.研究结果表明：东林煤矿俯伪斜上保护层开采的卸压瓦斯抽采参数按照抽采钻场间距30～40 m、钻孔的有效抽采半径9 m、抽采钻孔的终孔间距15～20 m、抽采钻孔仰角10～62°和抽采时间为从保护层工作面前方40 m到后方135 m等进行设计是合理的,且使卸压瓦斯平均抽采率达到50%.     

下行瓦斯抽采穿层钻孔排水技术及装置研究与应用

针对下行瓦斯抽采钻孔"排水难度大、易沉渣、封孔质量差、抽采浓度低"的问题,采用理论分析和现场试验的方式,研究下行瓦斯抽采穿层钻孔排水技术及装置。把下行穿层瓦斯抽采钻孔排水分为3个阶段:在施工过程中,通过理论计算,优化供水参数、供水管径,减少打钻过程中的沉渣量;在封孔前,采用潜入式排水装置,排水效率达到20 L/min以上,钻孔注浆量提高40%;在抽采过程中,采用正压排水装置,排出抽采空间内的积水,排水效率达到10 L/min以上,排水后瓦斯抽采浓度达到30%以上,保证了下行穿层瓦斯抽采钻孔的瓦斯抽采效果。     

松软煤层底板定向长钻瓦斯抽采技术实践

为解决松软煤层瓦斯抽采钻孔施工难、成孔差的问题,提出了松软煤层底板定向长钻瓦斯抽采技术:在被保护煤层底板选择合适层位,采用定向钻进技术施工长距离钻孔作为主孔,再从主孔施工若干探煤层的分支钻孔抽采卸压煤层瓦斯。现场试验2个主孔进尺都达到了603m,累计抽采瓦斯纯量183 204.98 m3,工程实践表明该技术不仅回避了松软煤层本煤层钻孔难于施工的问题,而且分支钻孔很好的实现了区域煤层瓦斯抽采。     

穿层抽放钻孔防喷装置研究与应用

为解决因煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高,施工穿层钻孔过程中易喷孔造成钻场瓦斯浓度超限和水煤伤人的问题,根据穿层钻孔喷孔特性,研制了防喷装置。采用该防喷孔装置,杜绝了打钻过程中瓦斯超限的现象,有效地保证了穿层抽放钻孔施工的安全。     

瓦斯抽放泵站自平衡式防爆防回火装置的研究

针对瓦斯抽采管路在抽采过程中存在瓦斯爆炸、发火及回送的问题,从理论和实践上分析了平衡式防爆防回火装置的原理及结构,指出了防爆防回火装置在现场使用过程中存在的问题、薄弱环节及安全隐患,对防爆防回火装置动作的危害进行了阐述,并给出了预防及处置措施,从而解决了在瓦斯抽采系统管路上安装三防装置（防回火、防回气、防爆炸装置）的安全使用问题,确保煤矿瓦斯抽放系统安全运行。     

顺层钻孔预抽突出煤层瓦斯技术研究

选用新安煤矿17号煤层111706工作面作为本煤层顺层钻孔预抽瓦斯技术试验区,研究了17号煤层合理的预抽瓦斯技术参数值.结果表明:采用交叉布孔法的瓦斯预抽量可提高40％,94 mm大直径钻孔瓦斯预抽采量比直径65 mm钻孔提高34％;钻场内钻孔抽采瓦斯浓度比巷道钻孔抽采瓦斯浓度高将近1倍,封孔深度应不小于5 m.建议施工双向抽采钻孔来覆盖全工作面,掘进工作面钻孔深度控制在100 m内.     

薄煤层长钻孔精确控制技术研究与应用

简要介绍了薄煤层长钻孔精确控制技术的基本概念和特点,并将该技术在朱家店煤矿4号煤层瓦斯抽采钻孔中进行了工业性试验,完成薄煤层(平均厚度1.1m)的长钻孔精确施工,单孔抽采控制区域提高3倍以上,节约了施工成本,提高抽采效率;另外,保证了钻孔成孔效率,通过钻进速率控制有效防止软煤区的塌孔现象。     

基于定向长钻孔抽采瓦斯的数值模拟研究

针对新疆榆树田煤矿定向长钻孔预抽煤层瓦斯问题,结合5号煤层及顶底板岩层参数,建立了5号煤层瓦斯流固耦合随动渗流模型,分析了在一定的抽采负压和抽采时间下,定向长钻孔长度及钻孔间距对煤层瓦斯抽采量的影响。在抽采负压不变的情况下,瓦斯抽采总量会随着钻孔长度的增大而增大,但当钻孔长度增大到650 m左右时,瓦斯抽采总量趋于稳定,定向长钻孔合理长度定为650 m;钻孔间距越大,瓦斯抽采量越少,在钻孔间距从5 m增加到20 m的过程中,间距每增大5 m,抽采量约减少5%～7%。     

综采工作面深孔松动爆破配合浅孔抽放技术研究

为了解决高瓦斯低透气性突出煤层综采工作面的防突和瓦斯超限问题,鹤煤六矿在21431工作面进行深孔松动爆破抽放技术试验。该技术增大了煤体裂隙和煤层透气性,扩大了抽放钻孔的影响范围,提高了工作面瓦斯抽采量,减少了钻孔的施工时间和瓦斯抽放时间,钻孔工程量减少一半,瓦斯治理效果明显,经济技术效果显著。     

突出煤层掘进工作面本煤层预抽瓦斯技术实践

为消除回采巷道掘进过程中煤与瓦斯突出危险,解决瓦斯涌出量大的问题,采用本煤层定向钻孔与普通钻孔相结合的瓦斯抽采方法,严格落实瓦斯抽放钻孔施工技术措施。实践表明,采取综合瓦斯抽采措施后,消除了突出危险,瓦斯抽采浓度最高达58%,掘进工作面瓦斯浓度控制在0.5%以下,巷道单月最高进尺达到200 m以上,保证了巷道掘进施工安全。     

松软低透强突煤层石门揭煤工程实践

杨梅山煤矿+195 m水平回风石门煤层地质构造复杂、煤质极为松软,变质程度高、煤的瓦斯放散能力和极限吸附量都较大,具有较强的突出危险性。单纯的施工煤层瓦斯抽采钻孔,消突效果较弱,需要采取强化抽采措施。在补充了水力冲孔加强局部防突措施之后,杨梅山煤矿+195 m水平回风石门揭煤工作面煤层的残余瓦斯含量、瓦斯压力和初始释放瓦斯膨胀能均小于临界值。采用金属骨架等安全防护措施后顺利揭开+195 m水平回风石门。