穿层预抽钻孔喷孔原因及防治技术研究与应用

针对突出煤层穿层钻孔施工过程中频繁发生喷孔而发生瓦斯超限现象,分析了发生喷孔的原因,针对喷孔的类型和强弱程度,采用全封闭式三防装置、钻尾抽采、防延时喷孔等综合措施,杜绝穿层钻孔喷孔造成的瓦斯超限,实现安全施工。     

浅谈抽放钻孔施工期间钻孔喷孔治理技术

在高瓦斯矿井抽放钻孔施工过程中经常会出现瓦斯喷孔现象,为了杜绝瓦斯喷孔导致巷道瓦斯超限,在打钻防喷孔装置的排渣口及钻杆连接水便处安装尾抽,实现双重负压保证;同时对钻杆穿过孔口四通位置进行封闭,实现了孔口全封闭,使钻孔涌出的瓦斯通过负压进入主系统,不涌入巷道,实现瓦斯"0"超限。通过在胡底煤业的现场应用,得出瓦斯喷孔次数明显减少,半年内未发现瓦斯超限。可见,抽放钻孔孔口装置改造后,有效减少了瓦斯喷孔次数,防止了瓦斯超限。     

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。     

突出矿井瓦斯抽放钻孔施工技术研究与应用

矿井煤层瓦斯压力大,施工钻孔时经常发生瓦斯喷孔、顶钻,严重时可造成垮孔、卡钻,造成巷道瓦斯报警且钻孔成孔率偏低,给矿井安全生产管理带来极大困难。钻孔孔口"防喷、捕尘一体化"装置,改变了原来的施工工艺,由原来的打钻水力排渣改为现在风力排渣技术,通过使用杜绝了瓦斯报警现象,成孔率达到100%,并且提高了掘进速度,为矿井的安全稳步推进创造了条件。     

瓦斯抽采钻孔施工用防喷孔口装置

瓦斯喷孔是高瓦斯突出矿井中一种常见的瓦斯事故,瓦斯喷孔时大量瓦斯在压力状态下从煤岩裂缝中涌出,不仅影响正常的钻孔施工,而且可能造成人身伤害。为防止钻孔施工过程中瓦斯喷孔造成的影响和伤害,采用防喷孔口装置来解决突出煤层由于瓦斯含量高造成的喷孔伤人事故。该装置主要由孔口多通装置、气水分离装置、储煤装置和固孔管4个部分构成,介绍了该装置的应用原理和安装流程,并通过具体的案例分析其应用效果。     

瓦斯抽采钻孔施工防喷用孔口装置

突出煤层瓦斯抽钻孔施工过程中易发生喷孔现象,一旦喷孔,常常造成打钻巷道风流瓦斯浓度超限,甚至出现喷出煤粉伤人事件。防喷装置是现场防治喷孔事故的主要装备,其中孔口装置是实现防喷的关键部件;提出一种2道毛刷结构的孔口多通防喷装置,通过对喷孔发生时其内部压力场、粉尘运移特性和瓦斯浓度场的分析,结合装置各出口的气体流量特征,探讨了装置的应用效果。结果表明,对于瓦斯压力小于2 MPa的煤层,该装置具有较好的防喷效果。     

瓦斯抽采钻孔喷孔防护装置的研制与应用

针对松软且地应力较高的突出煤层中钻孔施工时,易发生钻孔喷孔,导致瓦斯超限和煤粉突出的问题,设计了一种钻孔喷孔防护装置。该装置由钻孔封孔装置、连接装置、气水分离器3部分组成,将喷出的高浓瓦斯直接抽入矿井瓦斯抽放管中,水和煤渣进入收集系统,实现气（瓦斯）、水（打钻水）、渣（煤矸渣）的有效分离。经过松藻煤矿现场试验证明,使用该装置后,平均穿煤时间增加79.1%,平均穿煤深度增加114.7%,钻场瓦斯体积分数0.15%～0.25%,远低于1%的瓦斯允许浓度。     

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。     

深部高地应力突出煤层瓦斯喷孔防治技术

针对深部高应力煤与瓦斯突出区域进行钻孔施工时易发生钻孔喷孔现象,导致瓦斯超限和水煤粉伤人等问题,分析了打钻喷孔发生机理,提出了改进钻进工艺、增加巷道供风量、优化瓦斯喷出缓冲装置、提高钻孔抽采负压等综合防喷孔措施,结果表明:喷孔程度从初始的一次性最大5t煤水混合物,控制到间歇性的60kg煤渣;回风流瓦斯浓度从原来的1.5%,控制在0.7%以下,杜绝了瓦斯超限事故。     

大容量高强度瓦斯防喷装置的应用

针对梁北矿穿层钻孔施工和水力扩孔施工过程中的瓦斯喷孔问题,参考其他矿井的防喷装置,根据该矿瓦斯喷孔强度大、喷孔时机不可控等实际条件对防喷装置进行了改进,制成了大容量高强度瓦斯防喷装置系统。解决了穿层钻孔施工和水力扩孔施工期间瓦斯突喷及喷孔量大,导致瓦斯超限难控制等系列问题,有效地改进了井下作业环境,增加了安全系数。总结了该防喷装置的优缺点,提出了需进一步改进的地方。     

大直径钻孔在瓦斯抽采中的应用

杉木树矿为煤与瓦斯突出矿井,瓦斯灾害严重,瓦斯抽采对矿井安全生产具有重大意义,而瓦斯抽采的关键影响因素在于煤层的透气性和抽采钻孔。由于以前施工的钻孔终孔孔径小（<75 mm）,有效抽采段长度短,抽采效果差,不利于瓦斯的抽采;采用直径大于120 mm的钻孔后,钻孔孔径增大,钻孔更深,有效抽采长度更长,孔内暴露面积更大,孔内裂隙较φ75 mm钻孔更发育,提高了煤层的透气性,抽采效果好。大直径钻孔在杉木树矿的成功应用,提高了抽采率,为杉木树矿创造了安全生产的条件。     

严重突出煤层穿层钻孔“钻冲筛运”一体化瓦斯治理技术研究与应用

鹤煤公司八矿地质构造复杂、断层褶曲发育,尤其井田深部断层多,并且煤层透气性低且松软,打钻塌孔、喷孔严重,瓦斯抽放效果不好,给煤炭开采和瓦斯综合治理带来了困难。针对鹤煤公司八矿穿层钻孔瓦斯治理技术措施进行井下现场探索与研究,通过在3205底抽巷经过多次技术方案论证、实践,摸索出一套钻冲筛运一体化整套技术流程,并分析高压水力冲孔瓦斯涌出特征、有效影响半径。通过采用高压水力冲孔、振动筛选、转载装运,提高了水力冲孔效果和效率,改善了工作环境。     

强突煤层底板穿层钻孔高效成孔技术

底板穿层钻孔施工安全、应用范围广泛,已成为我国煤矿突出煤层瓦斯治理的有效方法之一,但在实施中,由于受到配套设备及工艺的因素制约,很难达到快速、高效的成孔要求。而底板穿层多列钻孔成孔技术借助于新型的多自由度、快速对孔调角钻机及工艺,具有消突、卸压效果好、钻进效率高等优势,采用该技术在淮北芦岭煤矿Ⅱ 883运输巷对8号、9号强突煤层消突,瓦斯压力大于4 MPa,共施工5组60个钻孔,钻进效率提高1.3倍,瓦斯抽采纯流量提高30%,瓦斯抽采浓度超过95%。     

三软低透气煤层瓦斯抽采钻孔工程精细管理

告成煤矿煤层透气性差、煤体松软易碎成孔难、钻孔流量衰减快,造成瓦斯抽采困难。为提高瓦斯治理效果,对瓦斯抽采钻孔工程进行全过程精细管理。通过在钻孔设计—开孔定位—施工监管—验收分析—增透及二次修复—封孔工艺各环节上不断改进,消除消突空白带、提高钻孔抽采浓度和抽采量,回采工作面单产水平和煤巷进尺速度得以提高,保障了矿井安全生产及正常接替。     

顺层预抽钻孔封孔技术优化及应用研究

煤矿井下顺层预抽钻孔封孔应根据不同倾角类型有针对性地采取优化措施。通过对平庆煤矿封孔现状的考察和大量的封孔优化对比实验,得出顺层预抽钻孔孔口免抽段长度、使用钻屑量与地应力之间存在的函数关系,确定了合理封孔深度。从瓦斯抽采效果、经济性、操作难易程度综合考虑,对比分析得出不同类型倾角顺层预抽钻孔封孔优化技术,并在现场实际使用论证。上行钻孔封堵孔外,下行钻孔封堵孔内,近水平钻孔封堵孔内和孔外。不同类型倾角顺层预抽钻孔封孔优化后,提高了抽采浓度,缩短了煤层预抽时间,保障了煤矿安全开采。     

煤矿智能打钻造穴一体化技术应用

为了进一步提高煤矿安全生产效率,改进防突治理工艺,保障作业人员的身体健康,释放人力资源,研究了煤矿智能打钻造穴一体化技术。以某煤矿具体巷道为例,分析了智能钻冲一体化成套装备,主要为自动化控制打钻车和自动化控制钻杆车,并对比分析了智能打钻造穴一体化装备与普通打钻造穴设备的平均钻进速度、平均扩充速度等指标。研究表明,引入自动化施工设备来代替原始设备,配套使用智能水力冲孔造穴来提高防突治理效率,保障煤矿安全生产,降低人力资源输出和工人的劳动强度,保障工人作业安全。     

矿井随钻三维轨迹监测技术研究

煤矿井下钻孔施工中，在缺少控制钻孔轨迹偏移测量技术的情况下，施工钻孔轨迹与钻孔设计轨迹偏差较大，无法满足煤矿瓦斯抽采的设计需求。分析了随钻钻孔三维轨迹测量技术，通过对随钻三维轨迹测量技术的研究，精确控制瓦斯钻孔轨迹，解决瓦斯突出煤层快速掘进及安全高效回采问题。钻孔随钻三维轨迹测量技术是通过对钻机开孔角度的精确测量和对钻孔轨迹的精确测量，使用三维轨迹成图方法显示。大量的数据采集与施工验证表明，该方法成为预抽钻孔煤层保安全、促生产过程中的重要环节，能够避免钻孔设计及施工的盲目性，提高了抽采钻孔的利用率及施工速度。     

复杂岩层高位定向长钻孔成孔技术应用研究

为解决高位定向长钻孔大深度、大摩阻、岩层复杂、排渣难等钻进难题,通过定向钻进装备优选、泥浆脉冲随钻测量系统应用、高韧性螺旋钻杆提高钻杆柱强度和有效排渣、定向钻进轨迹设计和控制技术优化、以及复合定向钻进工艺降摩阻等方法,有效提高高位定向长钻孔的钻孔深度,增强了高位定向长钻孔成孔技术的钻具适配性和地层适应性。该技术应用在桃园矿Ⅱ8221高位定向长钻孔施工中,成功实现最大956m的高位钻孔深度记录,后期钻孔瓦斯抽采浓度高、纯量大,有效解决了回采工作面的瓦斯问题,取得了良好的效果,为高位定向长钻孔成孔技术应用研究提供了宝贵经验。     

顶板高抽钻孔抽放瓦斯的应用

鸡西矿业集团正阳煤矿一采37#左六工作面应用顶板高位钻孔抽放瓦斯的技术,解决上隅角及回风瓦斯超限问题,为该矿在此煤层开采过程中解决瓦斯超限问题积累了经验,同时也为矿井开采其它相邻煤层治理瓦斯提供参考依据。     

定向钻进技术在煤与瓦斯突出矿井中的试验研究

定向钻进技术是一种高效的区域瓦斯治理措施,可大幅节约施工成本、缩短施工周期,地质条件及钻进层位对定向钻进效果有直接影响,因此对定向钻进技术适用性的现场试验研究决定了该技术能否在施工现场成功运用。以平煤股份十一矿己_16-17-24070、己_16-17-24090工作面为试验地点,采用2种不同型号的定向钻机,分别沿煤层走向、倾向在顶板施工梳状定向分支孔,在平顶山矿区开展以孔代巷现场工业性试验,积极探索适用于平顶山矿区的新的瓦斯治理模式。依据VLD-1 000型千米定向钻机前期沿煤层走向的钻进效果,分析钻进效果不甚理想的原因;后期采用ZYWL-6000DS型煤矿用双履带式全液压定向钻机,沿煤层倾向施工定向钻孔,取得了良好的钻进效果。以2种定向钻机的钻进效果为依据,平煤股份十一矿确定了施工定向钻孔的钻机类型及钻孔设计,初步形成了适用于平煤股份十一矿的新的瓦斯治理模式。