新型自动变径扩孔钻具

在无解放层可采的突出煤层，最普遍采用的是打钻防突措施，增大钻孔直径使抽排瓦斯防突效果更为显著，ＢＺ１５０－Ⅱ型自动变径扩孔钻具以小孔径钻进、退钻扩孔、孔内可自动收缩，从而达到事半功倍的防突目的。     

地应力主导型突出危险煤巷水力扩孔卸压防突技术研究

为了防治桑树坪煤矿松软3#煤层地应力主导型突出灾害,提出了采用水力扩孔卸压增透技术进行煤巷条带区域防突的防治措施。采用理论分析、FLAC3D数值模拟软件获得了扩孔后煤体破坏形态、塑性区范围及应力分布规律,据此确定水力扩孔合理布孔参数。并提出以残余瓦斯含量、扩出煤屑率作为防突效果的双重评价指标,从而提出穿层钻孔水力扩孔卸压防突技术,并进行了现场应用。应用表明:扩孔后煤层卸压增透及防突效果显著,瓦斯流量衰减系数降低65%~74%,自然瓦斯涌出量提高2~3倍。残余瓦斯含量的临界值为8m3/t,煤层正常、异常区域扩出煤屑率的临界值分别为3%、5%,可实现煤巷安全高效掘进。     

水力扩孔技术在深井石门揭煤防突中的应用

为了保证矿井顺利安全的揭开淮南矿业集团新庄孜矿B4煤层,根据矿井B4煤层赋存及突出危险性情况,进行了水力扩孔试验。通过对水力扩孔后的钻孔瓦斯流量、排出煤屑率、瓦斯抽排率钻孔等指标的考察以及揭煤过程中防突效果的验证,综合分析认为:水力扩孔技术在石门揭煤过程中可以提高钻孔瓦斯抽排效果,减少防突工程,加快石门揭煤速度。     

新型高压旋转水射流扩孔钻具的研制及应用

为了有效预防煤与瓦斯突出,根据掘进工作面主要防突措施的优缺点、防治煤与瓦斯突出的技术原理及水力化局部防突措施的机理,研制了回转式高压旋转接头及扩孔喷头,利用钻机带动钻杆进行高压水扩孔。结果表明:新型高压旋转水射流扩孔钻具可以有效提高煤体的力学强度,降低煤体应力集中,提高低透气性煤层的瓦斯抽放效果,促进瓦斯的释放,增强防止煤和瓦斯突出的能力。     

地应力主导型煤巷突出防治技术及评价指标研究

为了解决桑树坪煤矿无保护层开采条件下由地应力主导的突出危险松软3#煤层煤巷掘进防突难题,提出以卸压为主,兼顾瓦斯抽采的治理措施。在桑树坪煤矿开展水射流扩孔卸压抽采试验,考察结果表明:经水射流扩孔后,抽采钻孔瓦斯流量衰减系数降低了65%～74%,自然瓦斯涌出流量提高了2～3倍,煤层的可抽性得到改善。提出采用扩出煤屑率结合残余瓦斯含量的方法进行防突效果评价,根据煤巷掘进区域赋存条件差异化的特点确定了相应的临界值。该技术和评价指标的结合应用,可有效解决桑树坪煤矿地应力主导型松软突出厚煤层煤巷掘进的防突难题。     

新型高压水射流扩孔技术在石门揭煤防突中的应用

通过地面钻孔方式对揭煤区域进行瓦斯预抽是煤矿石门揭煤防突的技术发展方向,可降低安全风险和采掘矛盾。但现有地面机械扩孔和水力射流扩孔钻头难以完成大孔径扩孔施工,导致抽采效果不理想。通过对射流原理的研究和钻头结构的改进,研制出新型高压水射流扩孔钻头,通过在淮南矿区的实际应用,优化了射流参数。施工表明,新型钻头扩孔能力优于常规水射流钻头,可有效提高工程施工效果,大幅度降低揭煤区域的瓦斯含量及地层应力大小。     

石门揭煤钻孔抽放布置形式的对比选择

自上世纪60年代以来,石门揭煤防突措施先后采用了水力冲孔、金属骨架结合扩孔钻具卸煤措施、煤层固化措施和钻孔抽排瓦斯措施,相比之下钻孔抽放措施更能有效地排放煤层中的瓦斯,使煤体充分卸压,增强煤体的强度,因此应作为石门揭煤的首选防突措施。     

高压水射流扩孔在石门揭突出危险性煤层中的应用

介绍了高压水射流扩孔的原理、设备及工艺。通过在新庄孜矿-812 m暗副斜井井底车场揭B4煤层的防突措施中应用高压水射流扩孔技术试验,实现了安全揭开具有严重突出危险性的B4煤层,取得了较好的效果。     

基于云服务的煤矿防突信息管理系统

针对目前煤矿防突信息管理过程中存在的数据质量差、管理效率低、数据分析缺失等问题,研发了基于云服务的煤矿防突信息管理系统。通过改造DGC、WTC和开发统一的数据接口,实现防突预测数据的自动上传,提高工作效率和数据的可靠性;通过设计防突表单引擎,实现了防突表单的自动生成和自助调整;通过开发防突图形引擎,实现了防突钻孔布置图、巷道煤岩分布的自动生成;通过设计防突信息审批工作流,实现了防突信息的云审批,提升信息流转效率;通过设计数据分析引擎,实现了数据的可视化展示和异常数据识别;通过防突信息管理系统移动APP的开发,实现了防突管理移动化全天候服务,实现异常信息自动推送。系统采用B/S+C/S架构,具有跨平台、跨区域等优点,适应防突信息管理的需求,实现了“矿井防突内容全覆盖、过程全包含、时间全天候”,同时为煤矿安全监督管理提供技术支撑。系统在贵州盘江集团响水煤矿成功建设应用,应用结果表明：系统较传统防突信息管理方式能节省70%的时间,大幅提高防突信息的管理效率。     

李子垭南煤矿研制新型扩孔钻头

<正>在四川省煤炭产业集团广能公司李子垭南煤矿,急倾斜采煤工作面开切眼的下矸孔施工,以往均采用人工掘进方式,来进度慢且有安全隐患。针对这个问题,现在李子垭南煤矿防突队开展了课题攻关,提出了双"V"字形扩孔钻头方案,经现场应用,效果良好。该钻头既可前进扩孔,又可后退洗刷孔壁,提高了作业人员的安全系数和施工进度,经过在生产现场应用,平均每天可扩孔10 m以上,工效提高1倍以上。(中国煤炭报2014-04-30)     

松软突出煤层合理钻杆研制及应用

松软突出煤层由于受煤和瓦斯赋存特征、高地应力、高瓦斯压力的综合作用,造成本煤层钻孔卡钻、塌孔现象经常发生,导致防突措施钻孔施工不到位,引起矿井采掘抽关系紧张,形成严重的安全生产隐患。在分析引起松软突出煤层钻进困难的原因之后,提出了合理的钻杆钻进排渣方法,并研制了新型高强三棱刻槽钻杆,在突出矿井本煤层孔钻进取得了良好的效果。     

近距离高瓦斯突出煤层群煤巷掘进工作面防突技术探讨

掘进工作面瓦斯治理是煤矿瓦斯综合防治的一项重要内容。分析了掘进工作面煤体应力状态,并结合使用圆钻杆向乌兰煤矿突出煤层施工钻孔预抽煤层瓦斯,有效地解决了煤与瓦斯突出问题,确保了掘进安全。该技术对高瓦斯突出煤层群掘进工作面的瓦斯防治具有一定的实践指导作用。     

液压马达钻机施工顺层钻孔试验

针对高瓦斯及突出煤层顺层瓦斯抽放钻孔施工困难的问题,寻求一种新的钻孔施工技术。通过对煤矿井下煤层地质条件的分析,对孔底液压马达驱动钻头旋转结合水射流破煤的钻孔技术进行了试验研究。试验表明:该钻孔工艺技术有利于充分利用水力能量,降低钻杆磨损,减少了钻杆折断的概率;新型PDC钻头能更好地与煤层相适应,大幅度地提高了破煤效率,提高了钻进速度。     

松软突出煤层工作面瓦斯治理实践

针对临涣煤矿松软突出煤层工作面顺层钻孔施工遇到的问题,在改进钻进装备、钻进工艺后,钻孔进尺效果仍不理想的情况下,根据工作面煤层赋存状况,重点从瓦斯治理工程方面进行方案调整,创新性采用高位钻场内施工顶板穿层钻孔预抽、工作面面内大功率钻机施工超前卸压排放钻孔等一系列消突措施,多措并举,避开了松软突出煤层顺层钻孔施工遇到的瓶颈,消除了煤层突出危险性,保证了工作面的安全回采,取得了良好的治理效果。     

顶板巷水力割缝钻孔间耦合关系数值模拟研究

为了确定顶板割缝后有效抽采半径，尽可能减少施工量，采用COMSOL数值模拟软件，研究了顶板巷水力割缝钻孔间相互耦合关系以及钻孔有效影响半径。从消突方面分析，由于钻孔之间相对位置较近，钻孔之间相互耦合作用较大，不同角度钻孔相互耦合作用下，在中间区域形成了椭圆状消突区域；钻孔间具有强烈的耦合效应，与单一钻孔相比，其影响半径提高了2.3倍；割缝钻孔的有效影响半径为7 m，能够满足抽采效果。该研究为实际工程设计提供了技术支持。     

大孔径顺层长钻孔消突作用研究

为了从细观上认识大孔径顺层长钻孔卸压与预抽煤层瓦斯的消突作用,采用RFPA2D-Flow软件对潘三矿17171(1)工作面进行数值模拟。模拟结果表明:钻孔直径增大2倍,钻孔上方煤体位移量增大8.4倍,钻孔周围瓦斯流量增大1.37倍;钻孔间距为2 m时,可有效抽采钻孔之间煤体瓦斯,煤体最大渗透系数增大250倍。现场考察结果表明:轨道顺槽、运输顺槽区域消突措施效果均达到规范要求,同时对掘进工作面进行了55次突出危险性预测,均无指标超限。验证了在无保护层开采条件下,大孔径顺层长钻孔对消除煤层突出危险性具有显著作用。     

淮南高突煤层边掘边抽合理抽放参数研究

在谢一矿高突煤层B11煤层边掘边抽防突措施试验基础上，分析了采动应力集中、瓦斯及煤体结构对煤巷掘进中煤与瓦斯突出的影响，试验研究了钻孔抽放瓦斯后对工作面前方煤体应力集中带前移和煤体瓦斯排放效果，探讨了钻孔孔径、抽放时间、抽放负压对抽放瓦斯效果的影响，确定了谢一矿高突煤层B11煤层边掘边抽的合理抽放参数。     

高抽巷在开采下保护层矿井中的应用

针对开采下保护层的正珠矿井在瓦斯治理及防治煤与瓦斯突出方面的问题,提出了利用高抽巷"拦截"上邻近层卸压瓦斯,同时在高抽巷内布置上向穿层钻孔抽采被保护层,以满足进一步解放被保护层的需要,实现"一巷多用"。     

静态膨胀剂膨胀开裂突出煤层的测试研究

通过实测某矿井1235运输巷M3突出煤层的静态膨胀开裂效果,获得了抽放孔内壁静态膨胀力及膨胀开裂裂隙内窥图,现场验证了静态膨胀开裂突出煤层的可行性。现场实测得出:随着膨胀孔内静态膨胀剂水化反应发展,临近膨胀孔的抽放孔内壁产生逐步增大的静态膨胀力并达到峰值,随后静态膨胀力逐步减小并最终消失;同一钻孔直径测试方案中,方案Ⅰ产生静态膨胀力的峰值最大,三种不同钻孔直径测试方案中,Ф94 mm膨胀孔产生的静态膨胀力峰值最大;本次测试条件下,合理的孔间距与钻孔直径比值μ=14~15;相同的μ值测试方案中,随着钻孔直径增大,抽放孔内壁膨胀开裂效果呈明显上升趋势。     

针对松软突出煤层椭圆钻杆的研制

基于松软煤突出煤层中钻瓦斯抽放孔的施工特点和钻机已有配套钻杆特点的分析,设计了一种新型椭圆钻杆,并从该型号钻杆设计的理论基础、材料选择及传递的扭矩校核进行了探讨和计算。通过在松软突出煤层中打钻试验结果表明,该型号椭圆钻杆提高了钻机在松软突出煤层中成孔深度、成孔率及钻进效率,并为瓦斯抽放钻机增添了一种配套钻杆。