多孔并联式压风排水技术的研究及其在瓦斯抽采中的应用

针对下行钻孔在瓦斯抽采过程中积水排出难和排水效率低的问题,提出了一种多孔并联式压风排水技术。根据两相流理论得出压风排水适用的条件及排水管在钻孔内的最大允许长度,设计了基于"压风排水"的下行钻孔封孔工艺和多孔并联式的排水系统。在余吾煤业公司S2107高抽巷的应用表明:试验钻孔瓦斯抽采浓度最高可达71%,单孔平均瓦斯抽采纯量为0.078 m3/min,单孔平均瓦斯抽采纯量与普通抽采孔相比提高了3.39倍。该技术不仅解决了下行钻孔内积水难以排出的问题,还实现了封孔、排水和瓦斯抽采的一体化,提高了瓦斯抽采效果。     

低透气性薄煤层下向穿层钻孔立井集中排水技术及应用

针对下向穿层钻孔积水大时的排水难题,在分析压风排水原理的基础上,改变以往只以钻孔排水排渣的方式,探索出将钻孔内的积水引入到立井内再一次性集中排出的思路,创新提出了大孔径立井集中排水技术,阐述了立井集中排水原理和工艺,确定了立井最小排水压力。在1161(1)运输巷顶板巷试验单元试验并考察,结果表明:大孔径立井集中排水15 d后,下向钻孔内水位下降到了煤层底板以下,瓦斯抽采通道畅通,低透性薄煤层试验单元平均瓦斯抽采浓度提高到17.6%,平均百孔抽采纯量达到了0.13 m^3/min,高效抽采时间持续了70 d以上,单元评价时间缩短了3.2倍。     

下向瓦斯抽采钻孔自动排水技术试验及装置的开发

针对矿井在采用下向钻孔抽采瓦斯过程中,由于岩石和煤含水多,钻孔内的积水无法有效地排出抽采通道的问题,开发设计了1套下向钻孔抽采瓦斯自动排水工艺及装置。介绍了该工艺及装置的技术特点、工作流程,并在兴山煤矿进行了现场试验,结果表明:该工艺解决了下向钻孔积水后瓦斯抽采效果较差的难题,提高了下向钻孔瓦斯抽采效率,减少了抽采巷道和钻场工程量,提高了瓦斯抽采钻孔利用率。     

富水区域软煤层下向钻孔自动排水装置研究

富水松软煤岩层下向抽采钻孔渗水量较大,当前排水措施不能做到及时排水,影响钻孔瓦斯抽采效果,且积水易导致钻孔进一步塌孔使钻孔失效。为了解决此问题,研究一种富水区域软煤层下向钻孔自动排水装置。通过自动检测钻孔内积水深度,程序控制排水时机,避免钻孔长期处于浸水条件,同时通过压力控制排水深度可以有效避免软煤岩层钻孔小范围塌孔导致的排水管失效。该装置为富水条件下软弱煤岩层下向抽采钻孔排水保孔提供了一种新的技术手段,有利于提高煤层瓦斯抽采效率。     

下向抽采钻孔自动排水技术实践

煤矿下向抽采钻孔的排水问题,影响了钻孔的瓦斯抽采效果,要有针对性地改进下向钻孔施工工艺,以提高钻孔施工质量。采用电磁阀控制,利用高压压风、连通通气管、定期彻底清空孔内积水及堵塞渣质的方法,实现了下向抽采钻孔孔内自动排水除渣,并达到了瓦斯抽采效果。     

下向穿层钻孔高效封孔护孔装置的研制及应用

矿井在施工下向穿层瓦斯抽采孔时,出现封孔质量差、孔底大量积水和煤质松软引起的塌孔等问题,导致煤层瓦斯抽采效果不理想,进而影响被抽采区域的瓦斯治理工作和安全生产.由此,决定设计和研制一种下向穿层钻孔高效封孔和护孔装置,试验结果表明,所研制的高效封孔护孔装置不仅操作简便,而且有效解决了施钻后孔内积水、塌孔和瓦斯抽采效果不佳等问题.     

下向钻孔抽采被保护层煤巷条带瓦斯的工艺技术研究

针对皖北矿区祁东煤矿中近距离上保护层沿空留巷开采时被保护层煤巷条带瓦斯抽采问题,采用理论分析、现场试验等方法,研究了下向抽采钻孔的排渣、成孔、护孔、封孔、排水等工艺,并进行了下向钻孔排水工艺、瓦斯抽采效果考察,总结出瓦斯抽采、钻孔排水等成套技术。     

黄白茨煤矿021205工作面下向钻孔瓦斯抽采效果

为了考察黄白茨煤矿021205工作面下向钻孔抽采效果,从钻孔施工工艺、封孔工艺以及钻孔长度等方面考虑,选取021203工作面里段施工的上向钻孔抽采瓦斯效果作为参考。本文通过测定、收集、整理、分析021205工作面和021203工作面的瓦斯抽采数据,并得出021205工作面下向钻孔比021203工作面上向钻孔瓦斯抽采浓度衰减快,且衰减幅度大,021203工作面上向钻孔抽采效果优于021205工作面下向钻孔,并得出下向和上向钻孔瓦斯抽采浓度、流量等数据随时间变化的规律。     

抽采负压沿顺层钻孔分布规律及应用研究

为了掌握顺层长钻孔内负压分布规律,更好地指导顺层钻孔关键参数的确定及抽采技术应用,建立了钻孔周围煤体内瓦斯流动模型,并对钻孔内瓦斯流动模型进行耦合,得到顺层钻孔内负压分布计算公式。理论分析了传统抽采、加长抽采管抽采和下放筛管抽采3种工艺钻孔内负压分布状态及抽采效果,并在重庆能投渝阳煤矿N3702工作面进行现场试验验证,结果表明:采用理论计算公式对实测数据进行拟合,拟合度接近1,百米钻孔压损计算值与实测值偏差仅为3.97%,计算模型能满足工程实践的精度要求;3种抽采工艺效果对比显示,传统抽采工艺压损大、易漏气,在成孔条件较好的硬煤层中宜采用加长抽采管工艺,而在成孔条件不好的软煤层中宜采用下放筛管工艺。     

高抽巷内上向钻孔抽采邻近层瓦斯的试验研究

为提高近距离煤层群下保护层开采上部邻近煤层卸压瓦斯抽采效果,减小工作面瓦斯涌出量,应用高抽巷巷内布置的上向钻孔抽采邻近煤层卸压瓦斯。探讨了该方法的原理和相关工艺,并在贵州盘江精煤股份有限公司金佳矿进行了试验。结果表明,高抽巷巷内布置的上向钻孔能够有效地抽采上部煤层的卸压瓦斯,提高抽采效果;在下保护层工作面开采早期,上向钻孔抽采瓦斯量小且浓度较低,中期抽采效果好,后期抽采效果逐渐变差。     

突出矿井顶层综采工作面采空区瓦斯分源抽采综合技术研究

针对九里山矿14141综采工作面高位抽采钻孔及自主加工上隅角封堵模块配合埋管抽放的立体式抽放方式,对工作面高位抽采钻孔及上隅角埋管抽放的瓦斯抽采管路系统进行改造,高位抽采钻孔由地面南风井瓦斯抽采泵站进行抽采,上隅角埋管抽放由西风井地面瓦斯抽采泵站进行抽放,从而达到以最少投入,获得最佳的采空区瓦斯治理效果,该技术的应用有效地解决了回采工作面上隅角瓦斯超限问题。     

不同钻孔漏气影响因素条件下瓦斯抽采效果研究

针对煤矿瓦斯抽采钻孔漏气致使瓦斯抽采不佳等问题,研究了不同钻孔漏气影响因素条件下瓦斯抽采效果,理论计算了钻孔周边裂隙漏气圈漏风范围和巷道裂隙区漏风范围;采用COMSOL数值模拟软件,分析了不同抽采时间下钻孔漏气压力分布、不同钻孔漏气影响因素下钻孔漏气流线及对瓦斯抽采的影响。研究结果为提高瓦斯抽采效率、降低钻孔漏气提供了理论支持。     

高瓦斯煤层高位钻孔瓦斯抽采技术试验研究

针对在高瓦斯煤层回采过程中,煤与瓦斯突出综合检测指标经常超限、瓦斯抽采率低等问题,提出了在风巷施工高位钻孔的瓦斯抽采技术,阐述了瓦斯抽采技术的工艺流程和钻孔的布置参数。研究表明:在高瓦斯煤层回采过程中采用高位钻孔的抽采措施,可有效地解决瓦斯抽采率低的问题,降低了回风流中的瓦斯体积分数,提高了瓦斯抽采量和抽采率,减少了向工作面的瓦斯涌出量,保证了工作面的安全回采。     

云盖山煤矿瓦斯抽采效果考察

随着矿井开采深度的增加和开采强度的增大,煤与瓦斯突出问题越来越严重,煤层瓦斯压力、瓦斯含量、地应力加大致使突出矿井的突出危险性越来越严重,突出频率增加,突出强度增大,大型、特大型突出所占比例越来越大,煤与瓦斯突出已成为严重威胁矿井安全生产的主要问题之一。目前不具备保护层开采条件的煤层,井下钻孔预抽瓦斯是防治煤与瓦斯突出的主要手段之一,钻孔瓦斯抽采效果与煤层瓦斯含量、透气性系数、抽采钻孔直径及负压、抽采目的和时间等因素有关。针对云盖山煤矿在瓦斯治理中采用的不同瓦斯治理钻孔,结合矿井实际生产条件和不同瓦斯治理钻孔的有效抽放半径的现场测试结果,对不同瓦斯治理钻孔的瓦斯抽采效果进行考察,验证了不同瓦斯治理钻孔的有效抽放半径等技术参数。     

不同瓦斯抽采钻孔封孔工艺封孔效果的现场试验对比研究

为了考察不同封孔工艺在低渗透煤层中的瓦斯抽采效果,通过现场瓦斯抽采试验,对比分析了传统封孔、自胀式封孔、袋装封孔、封孔器封孔以及主动承压式封孔5种封孔工艺的钻孔瓦斯浓度变化特征,介绍了主动承压式封孔工艺的工艺原理。结果表明:主动承压式封孔工艺的钻孔瓦斯浓度在抽采初期呈上升趋势,随后缓慢降低并稳定在70%左右,钻孔瓦斯浓度出现显著衰减的时间为70～80 d,高瓦斯浓度抽采的时间长达91 d,远高于相同条件下采用其他封孔工艺的抽采钻孔;此外,采用该封孔工艺的钻孔瓦斯浓度自孔底向孔口仅衰减14%,为各类封孔工艺中瓦斯浓度衰减最低的封孔方式。综合对比各类封孔工艺下抽采钻孔瓦斯浓度变化特征、瓦斯浓度显著衰减时间和高浓度瓦斯持续抽采时间等指标,采用主动承压式封孔工艺可以取得良好的瓦斯抽采效果。     

泄水巷集中疏放老空水技术研究

煤矿老采空区水害破坏性大,一旦发生,后果往往很严重,因此对采空区积水的探放工作至关重要。在探放过程中,可根据水压的变化、钻孔溢出风流或气味判断探放水情况。城郊煤矿针对22002工作面回采后形成的老空积水,设计了二水平西翼泄水巷进行集中疏放,使用ZDY4500LXY型煤矿用履带式液压钻机进行施工,对钻孔从下孔口管、加固孔口管、水量监测、效果评价方面进行详细要求,保证了煤矿的安全生产。     

基于COMSOL Multiphysics模拟的瓦斯抽采钻孔合理间距研究

为考察坪上煤业主采3号煤层的合理抽采钻孔间距,利用瓦斯在煤层中的运移和渗流规律,结合实测煤的参数条件,在相同的抽放负压、抽放时间等影响条件下,运用COMSOL Multiphysics有限元软件模拟了不同钻孔间距时所抽煤层在抽采时间为400 d时钻孔影响范围内煤体瓦斯含量变化规律,得出了满足抽采时间条件下的合理钻孔间距为5 m。结合矿井2305（上）回采面巷道内开展了不同钻孔间距实测,在相同的瓦斯地质参数及抽采系统条件下,连续抽采且观测时间达到400 d时各钻孔的瓦斯抽采纯量和钻孔浓度变化。确定了在抽采时间达到400 d时,抽采钻孔间距为5 m时的钻孔瓦斯浓度为35%、流量为0.04 m3/min,受抽采系统影响明显;而间距在6 m的钻孔的流量和浓度仍保持自然衰减特征。模拟和现场实测均验证了该矿瓦斯抽采钻孔间距布置以5 m最佳,该研究为实际生产过程中确定合理的钻孔间距提供理论依据,为矿井瓦斯抽采布局及瓦斯治理提供了技术保障。     

不同布置方式下穿层钻孔瓦斯抽采数值模拟研究

为了对比分析相同条件下穿层钻孔“矩形”布置和“三角形”布置方式的瓦斯抽采效果,建立了2种布置方式下的三维物理模型,并根据推导出的钻孔瓦斯流场控制方程,利用COMSOL数值模拟软件中的PDE模块对建立的物理模型进行了求解。研究抽采30 d时2种布置方式下的瓦斯压力分布状态,结果表明:穿层钻孔由于呈发射状,钻孔之间的瓦斯压力由下至上逐渐增加;相同位置处,“三角形”布置方式在倾斜方向上的瓦斯压力分布与“矩形”布置方式相同,在走向方向上瓦斯压力分布更加均匀;“三角形”布置方式与“矩形”布置方式相比,钻孔之间的最大瓦斯压力会降低,且高瓦斯压力区域范围会有所减小,条件允许时,可以考虑采用“三角形”布置方式来提高穿层钻孔瓦斯抽采效果。