低透气性煤层水力冲孔强化抽采优化技术

通过在龙山矿25051下底抽巷采用低透气性煤层水力冲孔强化抽采优化技术,采用普通穿层钻孔和穿层水力钻孔组合布置设计,瓦斯抽采纯量的4~5倍,延长抽采孔寿命,从而提高了瓦斯抽采率,增大煤层渗透率,扩大钻孔抽采有效影响范围,提高煤层瓦斯抽采效率,缓解龙山煤矿抽、采、掘接替紧张局面,为低透气性煤层开采过程中的瓦斯治理提供技术支撑。     

三软难抽煤层底抽巷抽采方法及效果研究

郑州矿区三软煤层属于低透气性难抽煤层,通过采用穿层钻孔高压水力冲孔增透卸压的方法,释放煤层瓦斯压力,提高煤体透气性,研究了抽采钻孔的封孔方法、分析了高压水力冲孔增透区域的瓦斯抽采效果及其参数,提高了煤体瓦斯预抽效果,解决了矿井煤层透气性差、瓦斯抽放效率低、钻孔工程量大的难题,最终形成一套适合矿井自身条件的穿层钻孔高压水力冲孔卸压增透技术,可为矿井的区域瓦斯治理提供技术支持。     

红阳二矿水力冲孔增透技术研究及应用

针对红阳二矿12煤层透气性低、底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采效率偏低难以满足预抽要求的情况,基于水力冲孔卸压增透机理,提出采用水力冲孔和普通钻孔预抽相结合的钻孔布置方式进行高效抽采。研究结果表明:水力冲孔在低透突出煤层区域瓦斯抽采消突措施中应用效果显著,采取水力冲孔措施的34 d内,钻孔的平均瓦斯抽采浓度是普通钻孔的2.5倍,平均瓦斯抽采纯量是普通钻孔的4.4倍。     

高压水力冲孔半径及影响半径测试方法研究

高压水力冲孔半径和影响半径的确定直接关系着这项技术的应用设计和实施效果。为了更好地掌握高压水力冲孔范围与影响范围,增强高压水力冲孔在各煤层的适应性,通过返水法及瓦斯抽采变化获得合理的冲孔参数,优化工作面穿层高压射流冲孔钻孔的布置,进一步强化瓦斯抽采效果,需对己_15-16煤层高压水力冲孔影响半径进行测试,该研究对钻孔措施参数设计有着重要的意义。     

下向穿层钻孔水力冲孔卸压增透强化抽采瓦斯技术研究

为提高预抽煤层瓦斯消突效果,本文试验了下向穿层钻孔卸压增透强化抽采技术,并在高抽巷区域预抽钻孔中进行了实践。水力冲孔实施后,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。对比水力冲孔前后的钻孔瓦斯压力和抽采量变化表明,水力冲孔影响半径达到10m,有效影响半径大于5m。与水力冲孔钻孔平距2.5m抽采孔,瓦斯抽采纯量增大4.25倍,平距5m~6m抽采孔瓦斯抽采纯量增大1.5倍。水力冲孔卸压增透强化抽采技术卸压增透范围大,提高抽采效果显著,为高突煤层预抽消突提供了一种行之有效的方法,值得在低透气性高瓦斯突出煤层消突实践中推广应用。     

鹤壁南部矿区突出煤层水力冲孔卸压增透影响半径试验研究

水力冲孔工作目的是对煤层进行动力扰动,释放煤层应力,加速瓦斯的解析运移,增强瓦斯抽采效果。确定钻孔的合理间距及水力冲孔影响范围,是确保瓦斯抽采效果必须考虑的重环节。为合理确定鹤壁南部矿区水力冲孔钻孔布局,优化穿层钻孔布置,减少无效钻孔施工量,采用负压法对水力冲孔卸压增透影响范围进行了试验测定。试验结果表明,鹤壁南部矿区水力冲孔卸压增透影响半径为4～5 m。该结论对今后实施水力冲孔卸压增透钻孔参数设计具有一定的参考作用。     

水力冲孔增透技术在三软煤层煤与瓦斯突出防治中的应用

登封东部矿区的煤与瓦斯突出矿井没有开采保护层的条件,只能布置底抽巷、施工穿层钻孔来抽采二₁煤层瓦斯。为了提高二₁煤层的透气性系数,采用水力冲孔（割缝）技术措施,在实施水力增透措施中,应合理确定工作水压、每米出煤量以及冲孔有效影响半径,以达到较好的卸压增透效果。     

水力冲孔技术在九里山矿15071底抽巷的应用

针对九里山矿单一煤层瓦斯含量大、透气性差的特点,利用穿层钻孔实施水力冲孔煤层增透技术,冲孔后瓦斯浓度提高2.4倍,瓦斯流量增大7倍,有效抽采孔径变为原来的5.2倍,明显提高了瓦斯抽采率。结合15071底抽巷实际情况优化了水力冲孔水压、有效时间等技术参数,利用压力等参数变化确定了水力冲孔有效影响半径为4～5 m。     

穿层树状钻孔煤层增透技术在深部矿井的应用试验

针对深部开采矿井低透煤层瓦斯抽采过程中抽采半径小,抽采效率低的问题,以平顶山矿区首山一矿己15-17-12110抽放巷为试验地点,开展了穿层树状钻孔增透技术的试验研究。试验采用自进式水力喷射树状钻进工艺,在工作面低抽巷共施工了34组穿层树状钻孔,每组7个,共238个钻孔。试验结果表明：与水力冲孔钻孔相对比,穿层树状钻孔在深部低透煤层的瓦斯抽采应用中,抽采影响半径明显增大|平均瓦斯抽采浓度提高了1.30～1.80倍,且高浓度抽采周期延长|单孔平均日抽采纯量为3.47～5.30m3/d,是水力冲孔钻孔的1.58～3.66倍。穿层树状钻孔煤层增透技术在深部矿井工作面穿层条带预抽中,应用效果显著,为平顶山矿区深部低透煤层的瓦斯抽采提供了增透技术储备。     

“三软”煤层水力冲孔与压裂耦合致裂增透技术

通过数值模拟软件分析和现场工程试验等手段,研究了水力冲孔与压裂耦合致裂增透技术对豫西"三软"煤层煤体位移、应力分布、渗透率的影响。研究结果表明,水力冲孔与压裂耦合致裂增透技术可以使水力冲孔泄煤钻孔间煤体应力降低20%以上、渗透率提高35%以上;告成矿23041下副巷(北)揭煤工作面穿层钻孔平均抽采浓度较相同瓦斯地质条件提高4.3倍,日平均抽采纯瓦斯量较相同瓦斯地质条件提高6.7倍,研究成果可推广应用于郑州矿区底板岩巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施。     

煤层底板穿层钻孔水力冲孔技术的应用及效果考察

采用底抽巷穿层钻孔水力冲孔卸压增透措施,可以有效增强煤层的透气性、扩大抽采半径和提高瓦斯抽采效果。基于水力冲孔卸压增透原理,对郑州矿区振兴二矿突出煤层实施底板穿层水力冲孔,考察水力冲孔前后瓦斯抽放浓度、煤层透气性和瓦斯流量衰减系数等的变化。试验结果表明:单孔平均瓦斯抽放浓度在水力冲孔后为11.02%,较未采取增透措施时的2.14%,提高了4倍;煤层透气性系数在采取措施后提高了39倍;瓦斯流量衰减系数则减小了近3倍。同时运用压力法测得该矿水力冲孔有效抽放半径为10 m。     

密集水力冲孔增透抽采瓦斯试验研究

高瓦斯含量低透气性突出煤层高效抽采瓦斯是复杂地质条件下工作面瓦斯治理的主要难题。为增加该类煤层透气性,依据瓦斯流量法测试水力冲孔影响半径的结果,利用煤层底板巷布置穿层密集钻孔,对工作面进行水力冲孔强化增透,达到高效预抽煤层瓦斯的目的。研究结果表明：水力冲孔在煤体中形成的孔洞促使钻孔周围煤体持续膨胀变形,约在1.8倍孔洞直径范围内煤体的地应力下降,煤体受压程度降低,煤体透气性增大;水力冲孔加速了煤体瓦斯的解吸,实现了连续18 d,平均单孔瓦斯体积分数大于52.64%的高浓度瓦斯预抽效果;预抽60 d后,煤层瓦斯含量由原始的9.09 m³/t降至4.03 m³/t。可见,采用密集穿层钻孔水力冲孔,提高了煤层预抽瓦斯效果,实现了低透气性突出煤层的消突,保障了工作面的安全生产。     

低透气突出煤层水力冲孔增透技术试验研究

为了提高瓦斯预抽效果,羊东矿采用水力冲孔增透技术对2号煤层在-620水仓回风通路进行水力冲孔增透。试验结果显示:水力冲孔后,煤层被高压水切割,在空间上形成较大的卸压体,在其影响区域内,裂纹的密度增多,煤层渗透性系数变大;煤层钻孔抽采浓度衰减慢,煤层瓦斯抽采浓度大幅提升,平均提高2~3倍;瓦斯抽采量由未冲孔抽采钻场的0.009提高到0.045 m3/min,瓦斯抽采纯量提高了4倍;高压水力冲孔后采用φ94 mm穿层钻孔进行2号煤层抽采,抽采时间为15 d时,最大抽采半径为8.0 m。     

煤矿井下大直径定向钻进技术在水力压裂中的应用

为了解决碎软、低透气性煤层水力压裂非定向顺层钻孔成孔率低、成孔后易塌孔导致钻孔堵塞和非定向穿层钻孔有效孔段短的问题,提出了将煤矿井下底板穿层梳状定向钻进技术与水力射流冲孔技术相结合的增透方案,形成一套适应煤矿井下水力压裂的大直径定向钻进技术。现场应用结果表明：该技术既解决了成孔率低和成孔后塌孔导致的钻孔堵塞的问题,又解决了钻孔有效距离短、压裂后影响范围小造成的瓦斯抽采效果差问题|抽采最大浓度平均为5.22%,抽采流量平均为4.60m3/min,日均瓦斯抽采量平均值334.81m3/d,与普通穿层钻孔抽采数据对比,压裂增透后钻孔瓦斯抽采流量提高约5.23倍。对该矿区碎软煤层条件下的瓦斯强化抽采具有较强的指导意义。     

煤矿井下大直径定向钻进技术在水力压裂中的应用

为了解决碎软、低透气性煤层水力压裂非定向顺层钻孔成孔率低、成孔后易塌孔导致钻孔堵塞和非定向穿层钻孔有效孔段短的问题,提出了将煤矿井下底板穿层梳状定向钻进技术与水力射流冲孔技术相结合的增透方案,形成一套适应煤矿井下水力压裂的大直径定向钻进技术。现场应用结果表明：该技术既解决了成孔率低和成孔后塌孔导致的钻孔堵塞的问题,又解决了钻孔有效距离短、压裂后影响范围小造成的瓦斯抽采效果差问题|抽采最大浓度平均为5.22%,抽采流量平均为4.60m3/min,日均瓦斯抽采量平均值334.81m3/d,与普通穿层钻孔抽采数据对比,压裂增透后钻孔瓦斯抽采流量提高约5.23倍。对该矿区碎软煤层条件下的瓦斯强化抽采具有较强的指导意义。     

九里山矿水力冲孔有效抽采半径考察研究

九里山针对矿井瓦斯压力大、含量高、透气性差的特征,实施了穿层钻孔水力冲孔增透措施,采用压降法考察实施该措施后的煤层有效抽采半径。结果表明,冲孔强度不小于0.4t/m水力冲孔条件下,预抽180d时钻孔有效抽采半径约为3.98m,335d可将有效抽采半径(3.98m)范围内瓦斯含量抽采至6m^3/t以下。若以180d抽采期进行计算,抽采半径则不应大于3.32m。     

潘三矿13-1煤层水力冲孔试验研究

为考察潘三矿13-1突出煤层水力冲孔技术措施的消突效果,基于13-1煤层的赋存条件,介绍了潘三矿-650 m东四运输大巷利用穿层钻孔进行水力冲孔试验的过程,研究了水力冲孔的冲出煤量、风流中瓦斯浓度、考察孔瓦斯流量、瓦斯抽采半径和冲孔前后瓦斯抽采流量变化等5个方面。结果表明:在单孔每米冲出煤量达到2.0~3.0 t时,13-1煤层瓦斯抽采半径达到4.5 m,考察孔瓦斯流量为冲孔前的10倍以上,瓦斯流量衰减系数仅为冲孔前的30%,在冲孔控制区域内煤体得到卸压,煤层瓦斯含量降低了近70%,释放了煤层的突出潜能,取得了明显的卸压增透效果。     

“三软”煤层穿层水力冲孔增透技术研究

为提高“三软”煤层水力冲孔增透效果,分析了“三软”煤层水力冲孔增透原理及技术难点,提出了穿层水力冲孔增透技术,并对冲孔设备优选、施工流程、排渣技术、煤水分离技术、护孔及封孔技术等关键环节进行了研究。以孟津矿二₁煤层为例,进行了穿层钻孔水力冲孔增透试验,并考察了效果。结果表明：冲孔后钻孔直径扩大了7.14～11.40倍,单孔冲煤量在6.3～14.4 t之间,冲孔影响范围内煤层瓦斯压力降低了56.25%,瓦斯含量降低了37.79%,煤层透气性系数增大了57.29倍,与普通钻孔对比,单孔平均瓦斯抽采纯流量提高了17.50～43.75倍,瓦斯抽采体积百分数提高了1.78～2.83倍,为“三软”煤层瓦斯治理提供了关键技术支持。     

薛湖煤矿穿层钻孔水力扩孔瓦斯抽采增透技术

为研究薛湖煤矿穿层钻孔水力扩孔对瓦斯抽采效果的影响,采用FLAC~(3D)软件模拟穿层抽采钻孔扩孔0.6 t/m煤量前后钻孔瓦斯增透圈大小变化情况,现场实测2306工作面底抽巷穿层抽采钻孔冲孔0.6 t/m煤量与未冲孔钻孔在相同抽采时间内的瓦斯抽采量和有效抽采半径,并进行对比分析。结果表明,薛湖煤矿穿层抽采钻孔扩孔0.6 t/m煤量后,钻孔的瓦斯增透圈增大了62.5%,初始抽采纯量增加了100%,抽采75 d的抽采总量增加了70%,钻孔的有效抽采半径达到1.1 m所需时间缩短了77.2%,薛湖煤矿穿层钻孔水力扩孔可有效提高煤层抽采效率。     

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。