低透气煤层无泵式钻扩一体化增透技术与钻具研究

针对在低透气煤层常规机械掏穴、水力冲孔等增透施工中存在的施工效率低、掏穴装置稳定性差以及需要配备高压泵等问题,提出了无泵式钻扩一体化增透施工技术,研制了配套的双通道送水器、双通道钻杆和造穴装置,并进行了现场工业性试验。结果表明:钻扩一体化增透施工技术在煤矿井下静压水条件下,可实现一趟下钻完成先导孔和机械掏穴的同时作业,解决了常规掏穴装置刀翼开合不稳定、必须配套高压泵的问题,降低了该技术的使用成本;研发的双通道送水器、双通道钻杆和造穴装置工作灵活稳定且可靠性高,造穴段单孔直接扩大至原常规钻孔孔径的4.4倍,显著提升了瓦斯抽采效果,该技术的成功应用为煤矿井下低透气煤层瓦斯抽采钻孔施工提供了技术支撑。

低透气煤层中定向长钻孔瓦斯抽采技术应用研究

针对低透气煤层采用顺层钻孔抽采煤层瓦斯存在的抽采效率低、钻孔工程量大、工程周期长等不足,以晋能控股煤业集团某矿1208工作面瓦斯抽采工况为例,提出了应用定向长钻孔技术进行工作面瓦斯抽采的策略,具体介绍了定向长钻孔施工技术的优点,主要用到的设备及钻孔的布置。应用结果表明:与煤层顺层钻孔瓦斯抽采技术相比,采用定向长钻孔施工技术抽采瓦斯,可缩短钻孔长度4500 m,可使钻孔成孔率提升1.5倍,瓦斯抽采效率提高1.7倍,瓦斯抽采效果显著。

低透气煤层高压气水混压增透驱替瓦斯技术研究

针对煤体纳米级孔隙内瓦斯难以解吸抽采的难题,首次提出了低透气煤层高压气水混压增透驱替瓦斯技术,研究指出高压气水混压增透驱替原理主要包括压裂裂隙的形成、水分竞争吸附置换瓦斯和高压空气驱替提高运移效率并解堵3个核心部分。研发了高压气水混压增透驱替瓦斯技术配套工艺及装备。在绿水洞煤矿K1煤层进行了现场试验,试验结果表明:矿井的平均单孔瓦斯抽采纯量从2.43 L/min提高到6.45 L/min,增加了2.65倍,平均抽采浓度从31.3%提到47.6%,增加了16.3%,煤层瓦斯含量降低了25.14%~80.62%,取得了显著的效果。

超前释放钻孔在治理低透气煤层掘进落煤瓦斯超限的应用

针对低透气煤层掘进落煤中 (炮掘炮后、综掘割煤 )短时间瓦斯超限问题 ,采取打超前释放瓦斯钻孔的措施 ,避免了掘进落煤瓦斯超限 。

单一高瓦斯低透气煤层采空区瓦斯抽放技术

分析了单一煤层高瓦斯低透气性煤层采空区瓦斯涌出量较其它煤层的特殊性,强调了此类煤层采空区瓦斯抽放的必要性。通过张集煤矿工作面现场实践,对采空区上向钻孔法的孔距、孔深、钻孔角度以及钻场留设等相关参数进行了详细研究,实践效果证明,此类煤层采空区采用上向钻孔法瓦斯抽放技术能从根本上解决采煤工作面上隅角瓦斯超限问题。

三软低透气煤层瓦斯抽采钻孔工程精细管理

告成煤矿煤层透气性差、煤体松软易碎成孔难、钻孔流量衰减快,造成瓦斯抽采困难。为提高瓦斯治理效果,对瓦斯抽采钻孔工程进行全过程精细管理。通过在钻孔设计—开孔定位—施工监管—验收分析—增透及二次修复—封孔工艺各环节上不断改进,消除消突空白带、提高钻孔抽采浓度和抽采量,回采工作面单产水平和煤巷进尺速度得以提高,保障了矿井安全生产及正常接替。

随钻水力冲孔技术在松软低透气煤层瓦斯增透中的应用

松软低透气性煤层,由于煤层松软、透气性低,瓦斯抽放浓度低、持续时间短、抽放量小,使煤层瓦斯区域预抽效果不理想。作为改善瓦斯抽采效果的有效方法之一,水力冲孔法以其原理简单、易于实现的优点广泛应用于各大煤矿,但是需要预先施工先导孔,辅助作业时间长。为解决这一问题,研究了随钻水力冲孔技术,该技术采用钻进-冲孔一体式钻具,将钻孔施工与冲孔施工一次完成,不需重复起下钻,提高了工作效率。采用随钻冲孔技术在赵庄煤矿进行了现场试验,试验证明,随钻水力冲孔技术能够满足矿方施工要求,且通过计算对冲孔直径进行了评价,瓦斯抽采钻孔通过水力冲孔可将原常规施工钻孔直径扩大12.2倍。

低透气煤层地质构造带瓦斯预抽技术

在瓦斯富集煤层及受火成岩侵入、断层、褶曲、古河流冲刷等地质构造带煤、岩巷道掘进过程中,由于受掘进影响,在工作面顶板及两帮形成压力松动裂隙圈,当掘进工作面接近煤、岩层地质构造带附近瓦斯积聚区域时,呈高压状态积聚的瓦斯、水会通过工作面及两帮松动的裂隙短时间内大量涌出,造成掘进工作面瓦斯超限,严重时可能造成瓦斯爆炸事故,大隆矿根据多年的实践经验,针对预防掘进工作面掘进过程中瓦斯、水异常涌出隐患,采取在掘进工作面施工超前瓦斯、水探放钻孔;瓦斯抽放钻孔并与瓦斯抽放管路连接进行抽放等方法,有效的预防了掘进期间瓦斯异常涌出。

区域顺层条带预抽瓦斯防突技术在低透气煤层中的考察应用

对低透气煤层采用底板穿层钻孔网络预抽瓦斯防突时,遇地质构造复杂区预抽瓦斯往往不充分,存在“瓦斯包区”、“瓦斯滞区”,仍不能有效解决突出。试验了顺煤层条带预抽瓦斯防突,解决了此问题,并可作为原始突出煤体的单一防突措施。

低透气煤层二氧化碳预裂增透技术

针对井矿集团正珠煤业15号煤层掘进工作面接近突出危险区,实测瓦斯含量、瓦斯压力等参数值较高的问题,该矿井基于二氧化碳预裂增透技术理论,采取预抽煤层瓦斯的区域防突措施,预裂煤层增透,提高煤层渗透性,提高了矿井瓦斯抽采效率,具有广阔的应用前景和较大的社会经济效益。

三软低透气煤层提高瓦斯抽放效果的途径研究

郭村煤矿三软低透气煤层属于难以抽放煤层,制约了矿井安全生产。为了提高三软低透气煤层瓦斯抽放效果,本文基于郭村煤矿二1煤层松软特征及瓦斯基础参数,抽放孔施工后,抽放浓度衰减快、易塌孔难成孔问题,采取优化钻孔布置、水力冲孔增透、全程下筛管护孔、改进封孔工艺、优化抽放管路系统等多种措施,通过在实践中不断总结,找到适合于三软低透气性煤层提高瓦斯抽放效果的有效途径。

低透气煤层增透技术的优选

为解决煤矿低透气性煤层瓦斯抽采的难题,本文概况了我国长期以来煤层增透技术的应用前景、优越性和局限性,对低透气性煤层增透技术的优选,有效解决由于煤炭开采深度和强度带来的瓦斯问题,实现煤、气安全高效共采,具有重大意义。

低透气性煤层分段压裂酸化复合增透技术研究及应用

针对低透气性煤层瓦斯抽采钻孔抽采效果差的问题,基于分段水力压裂和煤层酸化增透机制,提出分段压裂酸化压注复合增透技术。现场试验表明:分段压裂酸化复合增透技术流量平均值是原有水力压裂技术的1.28倍,是原有定向长钻孔的5.43倍,分段压裂酸化复合增透技术流量衰减与普通水力压裂技术相比降低了36.1%.试验结果表明,分段压裂酸化技术施工工艺快速简便,增透范围大,减缓了瓦斯衰减速度,保障了矿井安全高效生产。

低渗透性煤层气液两相压注复合增透技术研究及应用

针对骆驼山煤矿低透气性煤层水力压裂后期钻孔瓦斯抽采衰减严重的问题,提出气液两相压注协同增透技术,现场试验表明:气液两相压注增透技术流量平均值是原有水力压裂技术的1.24倍,是单一空气压注钻孔的6.17倍,且流量衰减仅为原有水力压裂技术的64%,是单一空气压注钻孔的45%。对比原有水力压裂技术,气液两相压注增透技术协同增透效果明显,酸化压裂与注气增流相互促进,煤体内裂隙网络的连通性和注气增流作用影响范围都得到进一步的增强,保障矿井安全高效生产。

松软低透气性煤层瓦斯抽采技术研究

本煤层顺层钻孔在治理松软低透气性煤层瓦斯时面临钻孔工程量大、治理耗时长、瓦斯抽采效率偏低等问题,以21303综放工作面为工程研究对象,提出将定向长钻孔应用到煤层瓦斯预抽中。利用定向长钻孔施工距离长、精度高以及钻孔孔径大优势实现煤层瓦斯高效预抽,钻孔布置不受采面回采巷道掘进影响。现场应用后,定向长钻孔瓦斯抽采纯量可达到0.90 m3/min,较本煤层顺层钻孔抽采纯量高6倍,瓦斯预抽效果显著,实现了松软低透气性煤层瓦斯高效抽采。

高瓦斯低透气性煤层CO_2相变致裂增透技术研究

针对高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采效果差,且炸药爆破增透存在危险性大等问题,采用理论分析与计算、数值模拟及现场实验等方法,分析了液态CO_2致裂增透煤层原理及煤层损伤,计算了液态CO_2致裂当量,模拟优化了关键部件释放管几何类型及参数,研究了相变致裂点数对致裂效果的影响。结果表明:CO_2相变致裂利用高压气体冲击破碎煤岩体,增强了煤岩层的裂隙发育及透气性;1 kg液态CO_2相变致裂爆炸的当量相当于398 g TNT炸药;关键部件释放管最优结构为空心圆柱结构,最优长度18 mm,最优直径24 mm,最优压力276 MPa;瓦斯抽放影响半径与致裂管数满足三次函数关系,单孔一点致裂方案能够实现增透促抽;致裂后增透促抽瓦斯效果显著,为安全高效抽采瓦斯提供了有效的技术支撑。

低透气突出煤层水力压裂增透技术应用研究

针对低透气性突出煤层瓦斯难以抽采的问题,在压裂机理研究的基础上,提出定向水力压裂增透技术并对影响裂隙定向扩展的因素进行分析。将该技术应用于平顶山矿区现场试验,结果表明,水力压裂前平均百米钻孔瓦斯流量为8.15×10-4m3/min,压裂后10 d内流量达到2.241×10-2m3/min,是压裂前的27.5倍,该技术对低透气性突出煤层起到均匀卸压作用,消除了煤与瓦斯突出危险性。

低透气性煤层提高瓦斯抽放率的新途径

介绍魏家地煤矿用“表面活性剂”注入抽放煤岩体 ,强化瓦斯抽放 ,提高了矿井瓦斯抽放率。要从根本上解决矿井瓦斯超限 ,保证安全生产 ,提高能源使用效益 ,变废为宝 ,采用高效率瓦斯抽放 ,是比较理想的区域性和局部性防治瓦斯的措施。

低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采技术研究

通过了解低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采的意义和适用条件,详细介绍了无煤柱煤与瓦斯共采的关键技术,提出了开发与利用低透气性煤层需要克服的困难。

气相压裂技术在低透气性煤层巷道瓦斯治理中的应用

针对11034工作面运输顺槽抽采困难问题,采用抽采参数考察、数值模拟研究的方法,分析出现抽采效果差的原因,实施CO_(2)致裂增透措施,并进行后期效果考察。数值模拟研究结果表明:101 kPa负压下,原始煤层抽采最大抽采浓度30%。原始煤层抽采半径约为1m,实施致裂增透措施实施后,瓦斯抽采浓度提高了2.2倍,增透效果明显。