采空区瓦斯抽采高位钻孔施工技术及发展趋势

为了解决采用专用巷道和埋管法抽采工作面采空区瓦斯存在的施工成本高、效率低等问题,基于顶板高位钻孔抽采采空区和上隅角瓦斯抽采技术原理,提出由预抽钻孔和高位钻孔构建的煤与瓦斯共采体系,分析了现有回转钻进技术和滑动定向钻进技术施工高位钻孔的优点和不足,介绍了最新开发的复合定向及大直径回转扩孔钻进技术方法与试验应用情况,高位定向钻孔成孔深度达到1 026 m,成孔直径达到153 mm;同时针对当前高位定向钻孔存在的一次成孔直径小、二次回转扩孔速度慢、裸孔完孔易堵塞瓦斯抽采通道等问题,提出大直径一次成孔技术、复合扩孔钻进技术和筛管完孔技术的发展趋势,以进一步提高高位定向钻孔的一次成孔直径、钻进效率、钻孔深度和钻孔利用时间,降低施工风险,提高高位钻孔经济性和瓦斯抽采效果。     

大直径钻孔代替横川埋管瓦斯治理技术实践

针对目前王坡煤矿横川埋管抽采存在的问题,开展了大直径钻孔代替横川埋管瓦斯治理技术探索,从施工工程量、巷道维护、抽采效果等方面,分析了大直径钻孔的技术优势;从大直径钻孔布孔设计、孔径选择、成孔工艺到钻机具选择,形成一套大直径钻孔代替横川埋管方案。通过现场试验考察,给出了大直径钻孔合理布孔间距为10 m,实现了直径550 mm钻孔一次成孔。在王坡煤矿工作面回采期间,通过大直径钻孔代替横川埋管抽采,把上隅角瓦斯浓度控制在合理区间,未出现瓦斯超限问题,解决了横川埋管抽采带来的辅助工程量大、巷道后期变形严重等问题,丰富了采空区瓦斯治理方法。     

顶板高位定向大直径长钻孔钻进技术与装备

顶板高位钻孔是治理采空区瓦斯的有效技术手段之一,利用随钻测量定向钻进技术施工顶板高位定向钻孔可显著改善采空区瓦斯治理效果和经济效果。针对当前顶板高位定向钻孔钻进深度浅、钻进效率低和安全措施不够等问题,研制了大功率定向钻进装备、优化了钻进成孔工艺方案和扩孔钻具级配、开发了复合定向钻进技术和大直径扩孔技术等,形成了完整配套的定向钻进技术与装备。现场试验施工的大直径顶板高位定向长钻孔孔径达到153mm,孔深达到1026m,先导孔钻进效率大于41m/班。试验结果表明,研究的钻进技术和装备满足大直径顶板高位定向长钻孔实钻深度、直径和速度的需要,可用于大型工作面的采空区瓦斯抽采治理,对煤矿安全高效开采意义重大。     

大直径钻孔“以孔代巷”上隅角瓦斯治理技术研究

为解决综采工作面上隅角瓦斯积聚超限的问题,提出了超大直径钻孔技术来治理采空区上隅角瓦斯超限问题,阐述了超大直径钻孔治理上隅角瓦斯技术原理。以曹家山矿80103工作面为工程背景,采用大直径钻孔瓦斯抽采技术对采空区上隅角瓦斯进行抽采,并利用数值模拟软件对不同抽采负压及钻孔直径下钻孔瓦斯流量进行分析,确定最佳抽采负压为-30kPa,最佳钻孔直径为130mm。确定施工参数后对大直径钻孔抽采瓦斯抽放进行工业化试验发现,当使用大直径钻孔进行上隅角瓦斯抽采时,上隅角瓦斯浓度维持在0.2%,抽放效果较佳。并对其抽采效果进行验证,为矿井地质条件相类似工作面上隅角瓦斯治理提供参考与借鉴。     

高位定向长钻孔技术在桃园矿采空区瓦斯治理中的应用

针对工作面回采后采空区瓦斯易超限问题,采用螺杆马达结合随钻测量技术的定向钻进工艺,在桃园矿1029工作面施工了3个长距离煤层顶板大直径定向钻孔,最大孔深531m,累计进尺1701m(含分支孔),通过精准控制钻孔轨迹,使钻孔沿煤层顶板裂隙带延伸,有效抽采煤层回采后采空区内瓦斯,总结了一套适用于采空区瓦斯治理的高位顶板长钻孔施工方法,保障了煤矿安全高效生产。     

大直径钻孔瓦斯抽采技术在高瓦斯矿井中的应用

针对新村煤矿开采的3号煤层综采工作面采空区内瓦斯集中涌出量大、上隅角瓦斯高、治理难度大等问题,对3号煤层瓦斯分布规律及抽采可行性进行研究分析,提出大直径钻孔瓦斯抽采技术治理工作面上隅角采空区瓦斯,并制定大直径抽采钻孔施工方案.现场应用效果表明:大直径钻孔抽采瓦斯浓度达到2％以上,工作面回采期间上隅角瓦斯浓度控制在0.1...     

平煤十矿大直径瓦斯井施工技术

采用先导钻进、分级扩孔正循环工艺进行大直径瓦斯孔施工,存在钻井液上返速度慢、孔底岩屑重复破碎、钻进效率低的一系列问题。将气举反循环工艺引入大直径瓦斯孔施工中,利用该工艺在解决钻孔排渣问题上的优势,能够有效提高钻进效率。结合平煤十矿大直径瓦斯井工程实例,对大直径钻孔的施工工序、成孔工艺与下管固井工艺等内容进行了分析和探讨,并进行了正、反循环2种工艺的钻进技术效果对比分析,总结了重点施工技术,对遇到类似工程的施工单位可供借鉴。     

大直径钻孔以孔代巷瓦斯治理技术应用研究

针对白芨沟煤矿特厚煤层分层开采瓦斯涌出治理问题,以0102103工作面为例,在瓦斯总体治理方案制定基础上,提出了基于小煤柱沿空留巷的大倾角、大直径钻孔全程下套管护孔的采空区瓦斯抽采工艺方案。通过先施工导向孔后逐级扩孔,并利用φ500 mm自制钻头最终完成钻孔施工,全程下放套管护孔,以大直径钻孔取代瓦斯治理联络巷,有效解决了布置瓦斯治理联络巷施工难度大、支护及后期维护困难等问题,提高了钻孔的利用效率。工作面回采期间,回风隅角瓦斯浓度0.28%~0.42%,回风流瓦斯浓度0.22%~0.34%,瓦斯治理取得了较好效果。     

马兰矿临近巷道大直径钻孔埋管抽采技术研究

针对马兰矿煤层群开采、回采面瓦斯涌出量大、"U"型通风回采工作面生产过程中上隅角瓦斯易超限、现采空区瓦斯治理困难等问题,通过计算分析回采工作面瓦斯涌出来源,找到瓦斯治理的关键。利用大直径钻机一次成孔、套管护孔技术,以大直径钻孔代替联络巷,以大流量、低负压抽采治理回采工作面现采空区瓦斯。现场试验数据显示:大直径钻孔抽采量大,能有效解决现采空区瓦斯涌出量大和上隅角超限问题,提高了抽采效果,节约了抽采成本,为复杂瓦斯地质条件矿井的安全高效生产提供了有力的保障。     

高瓦斯近距离煤层采空区卸压瓦斯大直径钻孔抽采试验研究

以小回沟煤业近距离煤层开采采空区瓦斯治理为工程背景,采用理论分析和现场试验相结合的方法,开展了近距离煤层采空区卸压瓦斯大直径钻孔抽采试验研究;对大直径钻孔采空区卸压瓦斯抽采原理进行了分析,并在2201首采工作面进行了现场试验。试验结果表明:1个大直径钻孔抽采影响范围为30～50 m,1个大直径钻孔的抽采纯流量相当于580个小直径对穿孔抽采纯流量,大直径钻孔累计抽采瓦斯纯量为701 120.67 m~3,平均瓦斯抽采浓度为2.24%,平均混合抽采流量为166.3 m~3/min,上隅角瓦斯最大瓦斯浓度0.67%,工作面最大日产量9 370 t,保证了工作面初次来压阶段的工作面采空区瓦斯治理。     

梧桐庄矿新增大口径3号排水孔施工技术

介绍了梧桐庄矿大口径排水孔钻探成井、固井施工技术。该孔设计孔深646 m,终孔直径520 mm,落点坐标水平位移≯5 m,下入重达90余吨的Φ426 mm套管646 m,水泥固井。由于钻孔直径大,垂直度要求高,施工难度大,预防钻孔超斜、确保顺利安全下入Φ426 mm套管并固井是关键。通过采用小口径先导孔钻进再扩孔成井的施工方法,并采取合理的钻具组合和泥浆,制定有效的防斜技术和下套管措施等,顺利完成了施工任务,施工质量满足设计要求。     

金华山煤矿大口径瓦斯抽排孔施工技术

为了减少煤矿瓦斯的危害以及对其综合利用,国家鼓励并大力支持大口径瓦斯抽排孔项目的建设。陕西铜川金华山煤矿一口大口径瓦斯抽排孔,孔径850 mm,终孔深度401.6 m。从钻进方法、钻具级配、钻进技术参数、冲洗液、圆孔、溜孔、井底护管安装固结、充填循环泥浆、下管、固管、透孔放水等方面详细地介绍了大口径瓦斯抽排孔小径透巷后的特殊施工工艺和相关的技术措施。     

沿采空区不规则回采工作面分区瓦斯治理研究

为解决沿采空区不规则回采工作面瓦斯治理问题,以金源矿23下27工作面为工程背景,通过理论分析和现场实测对采空区瓦斯运移规律进行研究。研究表明：相邻23下21采空区切眼附近瓦斯浓度为42.86%,约为采空区平均瓦斯浓度的4倍,验证了采空区瓦斯富集区的存在。结合掘进期间瓦斯涌出规律,将采空区瓦斯富集程度划分为实体煤区,采空区瓦斯富集区,采空区瓦斯不富集区三个区域,提出了分区防治瓦斯措施。重点针对采空区瓦斯富集区,采取封堵瓦斯涌出通道、上隅角抽放、采空区高位钻孔抽放瓦斯措施后,回风巷瓦斯浓度稳定在0.06%～0.12%,回风隅角瓦斯浓度稳定在0.14%～0.22%,有效地解决了沿空工作面回采期间瓦斯隐患。。     

特厚煤层首分层综采工作面瓦斯综合治理技术

白芨沟煤矿针对特厚煤层首分层2521(一)综采工作面采空区瓦斯涌出量大的问题,根据该工作面的地质条件、煤层赋存状况和开拓方式,采取了抽排风机和采空区埋管抽排后尾梁及上隅角瓦斯,高位抽放巷、地面钻孔、尾巷排放抽放采空区瓦斯的抽采形式。通过实施这些综合瓦斯治理措施,有效地治理了工作面瓦斯,保证了采面安全生产。     

煤矿瓦斯抽排井施工钻孔与巷道串通的治理及成井技术

介绍了煤矿大直径瓦斯抽排井钻孔施工过程中,施工钻孔与巷道串通事故的处理,以及扩孔钻进成孔、漂浮法安放井管、壁后充填水泥浆固井止水等工艺技术。     

大直径高位钻孔代替高抽巷抽采瓦斯的研究

针对高抽巷施工工程量大、投入大的问题,在沙曲矿24207综采工作面进行了大直径高位钻孔替代高抽巷的试验,对二者的抽采效果进行了对比分析。高位钻孔抽采瓦斯效果达到了高抽巷抽采瓦斯的效果,且高位钻孔呈扇形布置,能扩大抽采范围,延长瓦斯抽采服务时间,提高瓦斯抽采率,将工作面回风瓦斯体积分数控制在0. 33%左右。应用结果表明用大直径高位钻孔代替高抽巷进行瓦斯抽采是可行的。     

采空区瓦斯地面抽采钻井稳定性因素分析

以淮南矿区张北矿地面钻井抽采采空区瓦斯试验为背景,通过对比分析淮南矿区各试验钻井抽采数据,运用数值模拟的手段,分析讨论了采空区上覆岩层在采动影响下的时空运移、破坏规律,在此基础上对影响地面抽采钻井稳定性的主要参数进行了分析,并总结出提高地面抽采钻井稳定性的相关建议,对采空区瓦斯抽采技术的研究和推广应用具有一定的指导意义。     

沿空掘巷采空区积水探放技术

 针对济三煤矿普遍采用的沿空掘巷准备方式受采空区积水影响的现状,利用工作面回采时实测的小剖面,计算出采空区积水量、积水面积及积水深度。制定了利用平行巷道长距离超前疏放与沿空掘进边掘边放方案,通过施工排水硐室,优化钻孔布置,施工平距100m的长距离疏放钻孔6个,共计疏3,工作面回采期间未出现大量涌水。     

煤矿瓦斯抽排立眼套管安设及水泥固井工艺探讨

在煤矿瓦斯抽排立眼施工的过程中,套管安设及水泥固井是2个关键性的工序,如果出现失误,便可能产生严重的工程事故,甚至可能使整个工程报废。通过对坪上煤矿瓦斯抽排立眼工程的套管安设及水泥固井工序的施工,吸取了一些套管安设的事故教训,总结了一些套管安设、水泥固井的经验,可对今后类似工程的安全施工提供帮助。     

Stability assessment of the freeway over the gob of coalmine

The freeway passes over the gob area of the Zaibo coalmine or its neighborhood when it is built. It is a noticeable problem that the construction of freeway and the underground coal mining interact, especially the deformation and destruction of the gob area of the coalmine influence the long-term stability of the freeway. In the paper, based on the actual data of the exploration about the gob area of Zaibo coalmine and the built project of the freeway, the variety rule of the coal beds below the freeway was studied by using of FEM during the process of coal mining. The statuses of the stresses and strains, the varieties of the plastic area were simulated in the whole rock mass. The characters of stresses and deformation of the gob area of the coalmine were analyzed and evaluated after the freeway built. The long-term stability of the gob area was predicted. The deformation of the gob area under the freeway has not been finished, and the relative measures must be taken.