突出煤层瓦斯抽采钻孔封孔新技术研究与实践

针对工作面煤巷扰动裂隙的客观存在,瓦斯抽采钻孔封孔质量难以满足钻孔密封要求、抽采瓦斯浓度和流量偏低等问题,提出了双胶囊配合带压黏液的封孔新技术,其基本原理是采用高压胶囊封堵瓦斯气室同时配合低压胶囊封堵黏液,黏液封堵钻孔裂隙,实现抽采钻孔的密封;并对双胶囊中间段采取了加长加粗的改进技术。利用ANSYS软件对封孔过程中钻孔周围煤体应力进行了分析,并结合应力渗透理论对封孔效果进行了考察。通过理论分析,确定了合理的封孔工艺参数,并进行了现场工业性试验。结果表明:双胶囊配合带压黏液封孔技术可增加封孔深度和提高封孔质量,使瓦斯抽采浓度提高40%～60%,平均瓦斯流量提高15m3/min左右,且高浓度抽采周期可达2个月。     

采用PU矿用密封胶提高瓦斯抽采浓度的探讨

大湾煤矿现在采用的封孔方式是水泥封孔,不仅劳动强度较高,而且封孔的气密性和牢固性等都欠佳,致使瓦斯抽采浓度不高,瓦斯利用率较低。采用PU矿用密封胶成功密封瓦斯抽采钻孔后,大大提高了瓦斯抽放浓度,确保了工作面的安全生产,取得了明显的社会效益和经济效益。     

钻孔新型封孔方法与封孔深度研究

抽采瓦斯钻孔封孔方法与封孔深度决定了封孔质量和抽采效果。通过分析巷道及钻孔周边卸压区主要影响因素,利用RFPA~(2D)数值模拟软件,结合鹤煤八矿煤层力学参数,对3202工作面蠕变效应进行研究,确定了合理的封孔位置和封孔长度;采用新型径向膨胀封孔技术开展现场试验,结果表明,与原封孔技术相比,采用径向膨胀封孔技术单孔平均瓦斯抽采浓度和抽采纯流量分别提高了72%和59.7%,取得良好的封孔效果。     

钻隔封封孔技术在提高瓦斯安全抽采效率中的应用研究

为解决瓦斯抽采钻孔密封性差、漏风量大和伴生的破碎煤体自燃灾害,提出了新型钻隔封一体化封孔技术来对瓦斯抽采钻孔封孔。钻隔封一体化封孔技术通过注入柔性膏体封孔材料密封钻孔,钻孔内和钻孔周围煤壁喷涂黏性无机密封材料,来实现动态密封钻孔周围新生裂隙,隔绝破碎煤体与周围空气接触,提高瓦斯抽采浓度和降低破碎煤体自燃风险。煤矿现场试验表明,采用新型钻隔封一体化封孔技术后,瓦斯抽采钻孔周围煤体漏风大大降低,瓦斯抽采浓度较常规封孔的钻孔提高了2.3倍,钻孔内部温度降低了12.8℃,破碎煤体自燃风险大幅降低,切实保障瓦斯抽采工作安全高效进行。     

高瓦斯煤层瓦斯预抽钻孔动态封孔技术

针对钻孔周围煤体裂隙受采动影响动态变化的特点,为了提高瓦斯抽采钻孔的封孔效果,开发了瓦斯预抽钻孔动态封孔技术,采用渗透性好、自适应钻孔变形的新型柔性膏体材料封堵钻孔,并根据瓦斯浓度变化进行重复补浆,实现了瓦斯抽采钻孔动态封孔。该技术在平煤十三矿己15-17-13031工作面应用表明:瓦斯平均抽采浓度从10%提高到39%,提高了2.9倍,单孔平均瓦斯抽采纯量为0.075 m3/min,比原来提高了150%,有效瓦斯抽放期显著延长。该技术解决了常规材料和工艺封孔难的问题,可以有效地提高高瓦斯煤层的瓦斯抽采率,控制工作面瓦斯浓度。     

胡底煤业1301(上)工作面瓦斯综合治理技术研究及应用

为对1301(上)工作面的瓦斯进行有效治理,根据工作面瓦斯的赋存情况及地质条件,提出采用千米钻机递进式抽采+底抽巷穿层抽采+顺层钻孔抽采+采空区顶板长钻孔抽采相结合的瓦斯综合治理技术。监测结果表明:工作面顺层钻孔抽采瓦斯浓度在38%～58%的范围内,工作面及上隅角、工作面回风流瓦斯浓度均小于0.8%,实现了工作面瓦斯的高效抽采。     

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。     

不同封孔工艺参数下抽采钻孔评价试验研究

为了分析封孔材料和封孔方式对钻孔瓦斯抽采效果的影响,以古城煤矿S1306胶带运输巷作为本次抽采钻孔封孔方式应用效果对比试验的施工地点,通过对6种不同封孔方式和封孔材料进行不同搭配组合,对平均单孔封孔材料、单孔浓度和汇流组抽采量等关键参数进行对比分析。研究结果表明,封孔方式和封孔材料是影响瓦斯抽采效果的关键因素,如果要实现钻孔的高效瓦斯抽采,必定要针对不同煤层条件选择不同的封孔工艺和材料,实现抽采钻孔精细化密封。     

注气式主动封孔技术在提高瓦斯抽采效率的应用

为了解决常规瓦斯抽采钻孔密封性差、瓦斯抽采浓度低的问题,提出了新型注气式主动封孔技术,通过其主动密封特性,实时封堵钻孔内部动态裂隙,进而提高瓦斯抽采浓度和抽采效率。注气式主动封孔技术与柔性膏体封孔材料联合封孔在经济性和瓦斯抽采效率上均优于其他钻孔密封工艺,适合在高瓦斯矿井大规模推广使用。     

瓦斯抽采钻孔胶囊贴封孔器的研究与应用

瓦斯抽采是治理煤矿瓦斯最有效的措施之一,但常用的钻孔密封技术存在封孔效果差,封孔设备复杂、昂贵等诸多缺点,直接制约了矿井瓦斯抽采工作。通过分析目前常用的封孔技术,研究该技术对瓦斯抽采浓度的影响因素,给出了一种新型的胶囊贴封孔器,对提高煤矿瓦斯抽采能力具有重要意义。     

“三堵两注”本煤层瓦斯抽采封孔技术研究

针对新景矿3216工作面本煤层瓦斯抽采效果较差的问题,提出了"三堵两注"本煤层瓦斯抽采封孔技术。该技术分为密封和封堵裂隙两个步骤,对此技术进行了地面和井下试验。结果表明,注浆处全部充满浆液无空隙,密封效果良好。"三堵两注"封孔技术的瓦斯抽采效果相较于传统封孔技术有较大提升,抽采瓦斯浓度平均为58.71%,是对照孔的1.43倍;抽采瓦斯浓度达50%以上的比例是80%,是对照孔的2.67倍。     

煤层瓦斯抽采钻孔加固式动态密封技术

为彻底改善瓦斯抽采钻孔的封孔效果,解决高瓦斯松软煤层封孔段易失稳钻孔瓦斯抽采的现实难题,首次提出了加固式动态密封技术。阐述了加固式动态密封技术的基本原理,并在天理矿53105工作面进行了实际应用。结果表明:加固式动态密封技术效果显著,比同等条件下的普通封孔方法密封效果成倍提高;钻孔瓦斯抽采浓度由9.6%增加到36.5%。该技术实施后,天理矿53105机巷瓦斯抽采钻孔浓度和抽采效果显著提高,为高瓦斯钻孔密封提供了新的方法,具有显著的经济和社会效益。     

单一松软低透气性煤层带压封孔成套技术及工艺研究

绿水洞煤矿瓦斯抽采钻孔采用水泥浆机械封孔,基于抽采钻孔预抽效果差的问题,通过对封孔工艺改进,采用"两堵一注"带压封孔工艺,在矿井530瓦斯巷、3131瓦斯巷、3251机巷对小角度和裂隙段、大直径钻孔等顺层、穿层钻孔封孔质量进行试验。研究结果表明,相比原来封孔工艺,采用"两堵一注"带压封孔的钻孔平均抽采浓度为35%以上,单孔流量提高了2倍以上;每排抽采钻孔的单孔瓦斯抽采浓度提高了30%,该技术能有效改善矿井松软低透气性煤层瓦斯抽采封孔工艺存在的问题,显著提高煤层瓦斯抽采效果。     

首采工作面瓦斯涌出规律及综合治理技术研究

斯派尔煤矿采用分源预测法对110701工作面瓦斯涌出规律进行研究,在此基础上提出了工作面瓦斯综合治理技术。经抽采效果考察,结果表明:工作面瓦斯抽采率为65.8%,回风流瓦斯浓度最高为0.45%,上隅角瓦斯浓度最高为0.76%,有效保障了首采工作面安全高效开采。     

新型"堵-注-排"钻孔封孔工艺的研究与应用

瓦斯抽采是防治矿井瓦斯灾害事故和瓦斯治理的最根本手段。其中,钻孔封孔工作是瓦斯抽采中重要的环节,封孔质量的好坏直接决定瓦斯抽采效果,为更好的解决钻孔抽采浓度较低、衰减快、抽采效果较差的现状,通过对顺层抽采钻孔封孔工艺进行研究,采用新型“堵-注-排”封孔技术实现了顺层抽采钻孔浓度高、衰减慢、高效抽采目的,极大的提高了瓦斯抽采量。     

瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液封孔技术应用研究

针对煤矿瓦斯抽采钻孔周围煤岩体裂隙易受采动影响变化的特点,为了提高瓦斯抽采钻孔的抽采效果,开发了瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液封孔技术,采用具有良好的流动特性及固态封堵的能力的非凝固恒压浆液材料封堵钻孔,实现了瓦斯抽采钻孔动态封孔。该技术在河南正龙煤业城郊煤矿工作面应用表明:瓦斯平均抽采浓度从20. 4%提高到46. 88%,提高了2. 3倍。该技术避免了常规封孔材料的缺点,解决了瓦斯抽采过程中新生裂隙难以封堵的问题,可以有效提高瓦斯抽采效果,降低工作面瓦斯浓度。     

高瓦斯矿井本煤层钻孔瓦斯抽采工艺改进

针对高瓦斯矿井工作面瓦斯经常超限的问题,以闽安煤矿2904回采工作面、2906运输巷掘进工作面为例,采用本煤层钻孔对煤层进行瓦斯抽采,采用三角形钻杆、麻花钻杆、勒骨钻杆等异形钻杆施工,试验研究风水联动的排渣方式成孔工艺,采用快速封孔袋封孔。试验表明,预抽瓦斯浓度较高和流量较为平衡稳定,单孔始抽浓度较高,平均在55%左右,单孔抽采流量为0.2～0.9 m3/min,抽采效果明显提高。     

瓦斯抽采钻孔密封用天固封孔材料及工艺应用研究

针对国投新集刘庄煤矿瓦斯抽采钻孔密封效果较差、瓦斯抽采浓度较低及抽采浓度衰减较快等问题,使用天固封孔材料并结合"两堵一注"带压封孔工艺取代聚氨酯吹浆封孔工艺,改善刘庄煤矿瓦斯抽采效果,并将2种封孔工艺进行对比。结果表明:采用天固封孔材料结合"两堵一注"带压封孔工艺因其具有良好的"流固耦合效应",钻场合抽24 h后的钻孔瓦斯平均浓度为40. 51%,明显高于聚氨酯吹浆封孔工艺的钻孔瓦斯平均浓度16. 14%,充分证明了改进后的封孔工艺优于聚氨酯吹浆封孔工艺。     

黄陵二号煤矿抽采钻孔新型封孔技术研究

为了确定囊袋式新型两堵一注一体化封孔器对瓦斯抽采钻孔的封孔效果,以黄陵二号煤矿为工程背景,215工作面胶带巷本煤层抽采钻孔为试验对象,开展封孔现场试验及封孔效果考察。结果表明,钻孔孔口抽采负压对钻孔单孔浓度影响较大,但随着孔口负压增大,钻孔抽采浓度降低比较明显,选择最优的抽采负压为13 kPa,可实现瓦斯抽采最大化。经过封孔技术指导,掘进准备队自行封孔,单孔浓度均有较大提升,之前钻孔封孔反馈的瓦斯浓度在20%～30%,分析瓦斯浓度低的原因都归结于钻孔封孔质量不达标,新型囊袋封孔器不仅简化了封孔工艺,同时钻孔平均瓦斯浓度达到65%,钻孔抽采效果大幅度提高。     

“两堵一注”带压封孔工艺在龙门峡南煤矿的研究与应用

为了解决龙门峡南煤矿瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采浓度低、衰减速度快等问题,采用了"两堵一注"带压封孔新工艺取代矿井传统水泥浆液封孔工艺,并根据矿井实际情况对新工艺进行了改良升级。通过现场试验,将两种封孔工艺的瓦斯抽采效果进行对比,结果表明:"两堵一注"带压封孔工艺具有较好的封孔效果,顺层钻孔单孔瓦斯抽采浓度较矿井传统封孔提高约25%,穿层钻孔层单孔瓦斯抽采浓度提高约10%,并在一定程度上减慢了瓦斯抽采浓度的衰减速率,有效提高了矿井瓦斯抽采能力。