长距离定向钻孔预抽瓦斯区域消突技术研究

为降低煤层内的瓦斯压力和突出危险性,石港煤业设计在15107工作面应用长距离定向钻孔预抽瓦斯区域消突技术。现场应用表明,各个钻孔抽采瓦斯最低浓度均在40%以上,瓦斯抽采纯量在0.5m~3/min以上,钻孔覆盖区域煤层瓦斯抽采率达到82.2%,抽采效果良好,煤层瓦斯含量和压力均降至突出临界指标以下,消突效果明显。     

松软低透气性煤层顺层钻孔全程套管预抽瓦斯技术

为了提高松软低透气性煤层的瓦斯抽采效果,针对潘一矿东区1252(1)首采工作面的特点,开展了松软煤层顺层钻孔全程瓦斯预抽技术实践,采取该措施后,单孔瓦斯抽采体积分数由原来的20％ ～ 40％提高到90％,瓦斯抽采纯量由原来的0.08 m3/min提高到0.25 m3/min,且最大单孔瓦斯抽采纯量达0.51 m3/min;评价单元瓦斯抽采纯量提升近35％,且流量稳定;单元抽采达标时间由传统预抽工艺的93 d,减少到采用顺层钻孔全程套管预抽瓦斯技术后的26 d,达到了快速消突和均匀消突的目的.     

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。     

松软破碎煤层定向长钻孔高效抽采技术研究

为有效解决松软破碎煤层透气性低导致的抽采效率低的问题,利用超大功率的ZYL-17000D定向钻机实现在松软破碎煤层中进行长距离钻进,采用随钻测量装置对长钻孔施工时出现的实际钻孔轨迹与设计钻孔轨迹进行实时比对,对存在偏差的钻孔进行及时纠偏,实现钻孔轨迹的实时跟踪控制。并在长平矿松软破碎煤层中进行现场施工,实现了钻孔长度达到300m的技术突破,每米钻孔抽采纯流量达到0.025m/min,与同一区域的普通顺层钻孔相比,抽采量提高了20.8倍,施工周期缩短了78d。大功率定向钻机长距离钻进的实验成功,验证了大功率定向钻机满足松软破碎煤层瓦斯治理需要,为松软破碎煤层的瓦斯治理提供了一种新的瓦斯治理思路。     

煤矿井下梳状定向孔钻进技术与装备

为解决松软煤层瓦斯抽采孔成孔性差、抽采距离短、抽采区域小等难题,利用梳状定向孔钻进技术在松软煤层稳定的顶底板岩层施工长距离主孔,再从主孔开梳状分支孔进入目标层位,实现对松软煤层瓦斯远距离与区域抽采。根据梳状孔在松软煤层施工特点,研制了梳状孔施工所需钻探设备,研究出不同梳状孔类型的施工工艺。梳状定向钻技术在朱仙庄和九里山煤矿应用效果表明：该技术满足孔深大于500 m施工要求,可实现软煤中本煤层和采空区卸压瓦斯治理,在采空区卸压瓦斯治理中单孔最高日抽采瓦斯纯量4 224.3 m3,为松软煤层瓦斯治理提供了新的技术途径。     

定向复合钻进预抽煤层中部瓦斯的以孔代巷技术研究

为解决常规穿层钻孔预抽大采长突出煤层中部瓦斯存在抽采空白带,利用轻型定向钻机在己₁₅-22080工作面施工了定向穿层钻孔,基于定向钻孔轨迹可控的特点设计了定向穿层钻孔参数,分析了定向穿层钻孔覆盖的范围、瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采纯量。研究结果表明：(1)定向穿层钻孔能够精准覆盖突出煤层中部抽采空白带,同时实现两相邻煤层瓦斯治理;(2)定向穿层钻孔总工程量为19 706 m,其中定向钻孔岩孔段13 366 m,煤孔段工程量6 340 m,己₁₅煤层水力冲孔煤段工程量2 911 m,累计冲煤量为1 537 t;(3)定向钻孔实际抽采浓度比常规钻孔普遍提高10%～25%,累计抽采瓦斯140.8万m³.研究结果可为煤与瓦斯突出煤层的瓦斯治理提供技术支撑和理论依据。     

松软煤层快速全孔筛管护孔高效瓦斯抽采技术

针对松软煤层钻孔抽采瓦斯浓度低、抽采量小且易坍塌堵塞的现状,提出了松软煤层快速全孔筛管护孔高效抽采瓦斯技术,并介绍了相关的关键装备。淮南矿区典型矿井现场应用表明:通过使用该技术,75%的钻孔可在1 h以内完成,所有钻孔在2 h内完成,85%的钻孔筛管可安设至孔深的81%以上;单孔抽采瓦斯体积分数由30%增至60%,抽采瓦斯纯量由0.03 m3/min增至0.06 m3/min;评价单元抽采瓦斯体积分数提高约120%,瓦斯抽采纯流量由2.0 m3/min增至4.2 m3/min。该技术的使用避免了因钻孔坍塌导致的钻孔失效,大幅提高了钻孔预抽瓦斯的可靠性,保证了工作面瓦斯预抽的效果。     

顺煤层随钻测量定向钻进技术在金泰煤矿的应用研究

针对金泰煤矿待掘区域普通钻孔瓦斯治理存在的钻孔深度浅、轨迹不可控和抽采效率低等问题,基于煤矿井下随钻测量定向钻进技术,集成了有线随钻测量技术、双动力复合钻进技术和缓升倾角探顶技术等关键技术,配套了定向钻机、液动螺杆马达、随钻测量装置、中心通缆钻杆和定向钻头等装备,提出了顺煤层随钻测量定向钻进技术。在金泰煤矿10605运输顺槽开展了现场试验,共施工9个顺煤层定向钻孔,最大进尺232 m/d,最大孔深552 m;单孔抽采瓦斯浓度最高可达96%,单孔抽采瓦斯纯量最大可达0.66 m³/min,分别为普通钻孔6倍和20倍;主管路瓦斯抽采浓度提高到50%以上,抽采纯量提高到4 m³/min以上。应用顺煤层随钻测量定向钻进技术显著提高了本煤层瓦斯抽采效果,达到了超前掩护巷道掘进的目的,可为矿井瓦斯治理提供一种新的技术途径。     

松软低渗突出煤层定向水力压裂增透消突实践

针对松软低渗突出煤层瓦斯含量大、难抽采,石门揭煤过程中易发生突出等问题,研究了定向水力压裂增透消突技术。首先,阐明了定向水力压裂增透机理,通过理论计算得出煤层起裂压力、流量、注水量分别为22.8～30.5 MPa、130～200 L/ min和 216 m3。据此,在揭煤预抽巷道内布设4个水力压裂孔和2个裂隙导向孔。压裂过程中,泵压、平均注水流量、单孔注水量分别达到28～31 MPa、140～177L/ min和260～330 m3,同理论计算的数据基本吻合。试验结果表明:定向水力压裂影响半径大于30 m,煤层透气性系数达到0.840 m2/ ( MPa2-d),是原始煤层的60 倍﹔单孔瓦斯浓度提高50%～80%,百孔抽采纯量达 1.9 m3 / min,瓦斯抽采量提高90%。采用定向压裂后,揭煤钻孔工程量缩减64%,抽采达标时间比预计工期提前了36 d。该技术可为类似瓦斯治理工程提供借鉴。     

定向长钻孔瓦斯抽采技术在煤巷条带预抽中的应用

为了解决以往条带瓦斯预抽钻孔工程量大、抽采浓度低、抽采时间长的问题，采用定向长钻孔瓦斯抽采技术预抽榆树田煤矿的条带瓦斯，施工了4个定向长钻孔，分析了其在煤巷条带瓦斯预抽中的抽采效果。研究表明：定向长钻孔在榆树田煤矿煤层中单孔长度可达723m，煤层孔段比例高达96%以上|日瓦斯抽采浓度最大为738%，日最大抽采纯量达23017m/d|定向长钻孔瓦斯抽采技术煤层孔段比例高、抽采速度快，能够实现定向条带的区域消突。     

大孔径超长定向钻孔综合瓦斯抽采技术研究

 摘要:为解决沙曲煤矿综采工作面上隅角和回风流中瓦斯浓度经常超限问题,结合从德国引进的长距离大孔径定向钻机,在14205工作面试验了顶板岩层千米定向长钻孔抽采邻近层瓦斯与本煤层长钻孔瓦斯抽采相结合的综合瓦斯抽采方法,为瓦斯抽采提供新的技术途径。结果表明,大孔径定向长钻孔综合瓦斯抽放技术效果明显,顶板岩石水平长钻孔抽采浓度在60%以上,平均抽采量达13.3 m3/min,本煤层长钻孔单孔瓦斯抽采浓度达15%左右,钻孔控制区域瓦斯预抽率达到35%左右,有效解决上隅角和回风流瓦斯超限问题,实现高瓦斯工作面安全高效开采。     

煤矿超长定向钻孔双侧瓦斯抽采效果研究

为了解决保德煤矿大区域瓦斯治理问题，在保德煤矿81210工作面完成了3 353 m超长定向钻孔，应用COMSOL软件模拟了煤层超长定向钻孔单侧和双侧抽采方式的瓦斯抽采压力分布，观测了3 353 m超长定向钻孔的纯瓦斯量和百米钻孔瓦斯流量等抽采数据，拟合了瓦斯抽采率曲线。结果表明：双侧抽采方式超长定向钻孔的抽采效果优于单侧抽采方式，其纯瓦斯量是单侧抽采方式的1.9～2.7倍，百米钻孔抽采量是单侧抽采方式的7倍，衰减速率是单侧抽采定向钻孔的1/3，是常规钻孔的1/20，可以实现高瓦斯矿井在低瓦斯状态下的安全回采。     

高位定向长钻孔抽采技术在上隅角瓦斯治理中的应用

为了更好地解决曹家山矿井下采空区瓦斯超限问题,本文以80105工作面为工程背景，基于理论分析和公式计算明确了定向高位钻孔的空间位置，并经现场实践分析长距离定向高位钻孔和定向顺层钻孔的瓦斯抽采效果。实践结果表明：80105工作面施工高位定向钻孔抽采浓度29.5%～69.2%，单孔混合量4.9～7.2m3/min;80103工作面施工定向顺层钻孔抽采浓度15%～52.3%，单孔混合量0.368～0.815m3/min，体现显著的社会与经济效益，保证矿井的安全生产。     

顶板千米定向钻孔瓦斯抽采技术

针对沙曲矿高瓦斯煤层群综采工作面上隅角和回风流中瓦斯经常超限的难题,运用数值模拟和现场试验相结合的方法,理论分析了瓦斯在煤层开采过程中的积聚和运移规律,并结合从德国引进的DDR-1200千米定向钻机,提出了采用千米定向钻孔抽采瓦斯技术。根据14205综采工作面开采的实际条件,确立了抽采参数,并进行了工业性试验。结果表明,千米定向钻孔抽采瓦斯技术与传统的高抽巷相比具有明显的优势,单孔瓦斯抽采浓度达到79%,最大抽采纯量12.8 m3/min。     

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。     

底抽巷梳状钻孔代替保护层的瓦斯治理工艺技术研究

为解决赵庄煤业松软煤层中瓦斯抽采钻孔成孔性差、抽采距离短、抽采区域小等难题,提出了采用深孔定向千米钻机施工底板梳状钻孔的技术方法,先在松软煤层稳定的底板岩层中施工长距离主孔,再从主孔开梳状分支孔进入煤层,实现对松软煤层瓦斯远距离抽采,形成借助底抽巷利用千米钻机施工梳状钻孔治理瓦斯代替保护层的瓦斯治理工艺,达到区域递进式抽采瓦斯的目的。     

倾斜松软煤层梳状钻孔水力压裂治理条带瓦斯技术研究与应用

针对倾斜松软煤层透气性差、突出危险性强、地层倾角变化幅度大、成孔难度高、瓦斯治理难度大等问题,提出了采用梳状定向钻孔水力压裂技术进行煤巷条带瓦斯治理模式,研究了倾斜松软煤层定向钻探技术难点和水力压裂技术的适用性,在某矿区6#煤层煤巷条带消突进行试验探索该技术的适用性。试验结果表明:定向钻孔可实现远距离消突,水力压裂技术有利于煤层增透、提高瓦斯抽采效率,解决倾斜松软煤层条带消突问题,二者结合代表松软突出煤层瓦斯治理先进技术发展方向。     

乌达矿区千米定向钻孔瓦斯抽采技术研究

为了解决乌达矿区高瓦斯矿井工作面开采瓦斯浓度超标问题,在五虎山和黄白茨煤矿采用VLD-1000型长距离定向钻机对开采煤层进行瓦斯抽采,通过合理的钻孔布置设计和现场实践,瓦斯抽采率超过30%,钻孔钻进量共为131 515 m,共抽采瓦斯3.152×107m3,抽采煤炭14.44 Mt,平均抽采气体浓度达61%,最高达90.1%。施工钻孔抽采效果良好,为神华乌海能源公司的瓦斯治理起到了积极的作用。     

晋城矿区井下梳状钻孔瓦斯抽采技术体系

针对晋城矿区松软煤层破碎易塌孔卡钻导致的成孔性差、顺层钻孔抽采距离短等难题,利用远距离治理松软煤层瓦斯的梳状定向孔钻进技术与松软煤层瓦斯治理特点相结合,形成了适合晋城矿区瓦斯抽采的底板梳状孔替代底抽巷、掩护相邻工作面煤巷掘进梳状孔、本煤层孔排水-顶板梳状孔抽采瓦斯3种技术模式,分别在赵庄矿1307工作面、成庄矿4226巷、53131工作面进行推广应用。结果表明,该瓦斯抽采技术体系实现了单分支孔出煤量大于1 t、瓦斯突出危险性消除、累计抽采瓦斯纯量10.14万m3的效果,解决了绕过破碎煤层区域掩护邻近煤巷掘进,V字形产状煤层本煤层孔残留水影响瓦斯抽采等技术难题。     

近距离煤层瓦斯涌出影响因素分析及治理

西铭矿为防止近距离煤层开采时瓦斯超限,确保48710工作面安全高效生产,从顶底板应力环境和瓦斯来源空间分布两个方面对近距离煤层开采时瓦斯来源进行分析。基于北七采区其他工作面回采期间瓦斯涌出量情况,预计48710工作面回采期间绝对瓦斯涌出量为18.18 m 3/min,并制定了本煤层顺层钻孔抽采和底抽钻孔穿层抽采的瓦斯治理措施,现场瓦斯抽采结果表明:本煤层顺层钻孔和底抽钻孔平均瓦斯抽采浓度分别为10.58%和43.12%,平均瓦斯抽采纯量分别为1.16 m 3/min和8.84 m 3/min,工作面瓦斯抽采率达55%,为工作面安全高效生产提供了保障。