穿层钻孔煤层段变孔径掏穴卸压增透强化抽采瓦斯技术

为提高预抽煤层瓦斯消突效果,文章提出了一种变孔径的钻孔卸压增透技术,并在下山揭煤钻孔中进行了试验研究。通过对已施工好的下向穿层钻孔实施掏穴扩孔后,实际钻进出煤量相应增加,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,值得在低透气性高瓦斯突出煤层消突实践中推广应用。

大孔径顺层长钻孔消突技术在潘一矿的应用

介绍了大孔径顺层长钻孔消突技术的原理,以潘一矿2371(1)工作面为试验地点,通过测定瓦斯含量、瓦斯预抽率、预测指标和掘进速度等指标,考察了大孔径顺层长钻孔消突技术的预抽放效果和消突效果。应用结果表明:实施大孔径顺层长钻孔消突技术后日常预测和效果检验指标均无超标,瓦斯预抽率在30%以上,残存瓦斯含量4.35～5.05 m3/t,验证无超标,月进尺在94～120 m,实现了突出煤层安全快速掘进与高效回采。

小型巷道全断面掘进机快速施工关键技术与应用

岩巷掘进效率对于煤矿高效生产具有重要影响。与传统的钻爆法和综掘机法相比,盾构掘进施工法在掘进效率方面具有显著优势,已逐步应用在煤矿岩巷掘进施工中,但其直径一般都超过5 m,难以适用于小断面岩巷。因此,为提高小断面岩巷掘进速度,综合考虑井筒罐笼提升、设备运力、巷道尺寸、瓦斯治理模式、设备防爆性能、连续化排矸、巷道施工条件等因素,研制出了直径为3.5 m的小型矿用全断面掘进机。基于工程地质条件进行数值模拟,提出砂岩、砂质泥岩和泥岩顶板条件下的最优支护参数,获得了巷道最优支护参数,并通过动态调整实现巷道围岩分类精准控制,达到“围岩控制稳定、支护材料数量精确、支护耗时少”的目标。通过研制钢筋自联网、超长运输能力带式输送机,提高整机变坡范围(-9°~+9°),改进刀盘冷却水循环系统,超前治理断层技术,解决了现场应用中遇到的技术难题。研究结果表明,连续化排矸系统构建、盾构机作业线设备配置、快速始发与拆除技术、巷道精准支护施工及劳动组织方式均为保障盾构机快速施工的关键技术。最后,将该小型矿用全断面掘进机及快速施工技术应用于顾桥矿东一边界回风巷,7个月内完成3115 m岩巷掘进施工,月进尺600.6 m,刷新了淮南矿区岩巷掘进施工记录,掘进效率提高至钻爆法的3.15倍,人均工效提高至钻爆法的3.82倍。

下向穿层孔水力割缝施工工艺研究与应用

针对常规下向穿层钻孔松软煤层卸压、增透和抽采效果差的问题,优选了下向穿层钻孔水力割缝配套装备,研究了下向钻孔水力割缝施工流程、工艺和下向钻孔"分组分排吹"的排水排渣工艺。在潘三煤矿1672(1)运输巷进行了60个下向穿层水力割缝钻孔的效果考察。应用结果表明:水力割缝后煤孔段等效直径增大至370 mm,钻孔煤壁暴露面积比未割缝的钻孔增加了2.3倍;水力割缝钻孔百孔抽采瓦斯纯量达0.5~0.7 m^3/min,比未割缝钻孔的百孔抽采纯量提高了70%以上;下向钻孔"分组分排吹"的排水排渣能有效排出水力割缝残留在孔内的煤(岩)渣和积水,为钻孔抽采提供有利条件,下向穿层钻孔水力割缝技术为煤矿下向孔条带抽采消突提供了有效手段。

淮南矿区复杂顶板高位定向孔复合排渣钻进技术

针对有线测量系统配套中心通缆式钻杆在淮南复杂顶板高位定向钻孔施工中,存在的钻孔进入目标层后钻遇复杂地层时憋压、卡钻、难以有效成孔的问题,分析了造成此类问题的原因,提出采用泥浆脉冲无线随钻测量系统配合整体式螺旋钻杆进行复杂顶板高位定向钻孔施工的技术方案。开发了基于整体式螺旋钻杆的复合排渣工艺技术,研制和选型了适用的钻进装备系统,形成了成套技术与装备,在淮南矿业集团潘三矿17102(3)工作面进行现场试验,完成顶板高位定向钻孔10个,孔深501m,钻孔总进尺5010 m。试验表明:该套技术与装备具有排渣效果好、钻进安全性高、复杂地层中成孔率高等优点,显著提升了复杂顶板中高位定向钻孔施工效果。

复杂顶板高位定向长钻孔全程下筛管技术实践

针对淮南矿区复杂地层顶板高位定向钻孔施工及瓦斯抽采中存在的钻孔坍塌造成瓦斯抽采通道堵塞问题,研究复杂地层顶板高位定向长钻孔全程下筛管技术;在张集煤矿进行了现场试验,通过对下筛管施工过程中遇到的复杂地层易塌孔、PVC筛管强度低、钢制筛管对测量系统影响、下管工艺流程复杂、遇阻后难处理等问题的分析,针对性的提出确保轨迹平滑、使用钢制筛管、单个钻孔施工完成后及时下管、可切割式导向头及辅助下筛管变径等技术措施;成功实现钻孔平均下管率97%以上,基本实现复杂顶板高位定向长钻孔全程下筛管,保证了瓦斯抽采效果;并利用形成的技术措施在顾桥矿南区成功实现φ73 mm钢制筛管最大下入深度744.6 m,创造煤矿井下φ73 mm钢筛管下放记录,促进"以孔代巷"技术的全面推广应用。

煤矿用远控巷道修复机在底鼓治理施工中的应用

为解决煤矿井下低矮变形巷道围岩安全高效治理施工中缺乏专用可靠设备的难题,通过分析设备施工特点和功能需求,研制了可实现无线接收器与无线遥控器相互通信的WPZ-45/700LY型煤矿用远控修复机,并分析了修复机工作装置、液压系统、远控系统、履带车体的组成及工作原理。最后,在顾桥煤矿底鼓治理施工中进行应用,结果表明,远控修复机的电控系统性能稳定、可靠、响应速度快,基于此,总结出一套便于破碎锤和侧卸铲斗互换并补打锚杆(索)施工的作业工艺,为类似煤矿巷道底鼓远程治理施工技术与装备的开发提供借鉴。

瓦斯浓度异常预警系统及应用

随着矿井开拓延深,瓦斯变化呈多样性。当井下瓦斯浓度变化异常且低于监控报警值时不易引起注意,而这种忽大忽小的变化很有可能是大的隐患前兆。该系统实时采集到井下瓦斯值,对瓦斯浓度的变化进行比较分析,当出现异常情况时发出报警,提醒相关人员注意。对瓦斯浓度异常,起到了早预防、早知道、早控制的作用。

谢一矿5111(3)工作面顶板高位巷道抽排瓦斯技术实践

介绍了顶板高位巷道抽排瓦斯技术在谢一矿高瓦斯采面的应用情况,即高位抽排巷道位置的确定,巷道施工等情况,分析了抽放效果,可为高瓦斯工作面的瓦斯治理,实现矿井高产高效提供一种思路。

深井高瓦斯工作面“一巷多用”瓦斯治理新模式

埋深超过900 m的深井高瓦斯工作面瓦斯治理一直是世界性难题。针对千米深井1112(1)工作面(最大瓦斯涌出量为124.87 m3/min)的实际条件,通过相似材料模拟实验,确定了位于开采煤层顶板上方10倍采高、水平方向内错沿空留巷侧约20 m开始存在宽度为30 m的扇形环状瓦斯富集区,该高度采动影响范围沿倾向外错轨道巷最大不超过30 m。基于此,在上距顶板20 m,外错轨道巷35 m处布置一条多用巷,提出"一面三巷、一巷多用、联合治理、连续开采"瓦斯治理新模式。工程实践表明,多用巷内大直径穿层钻孔单孔抽采瓦斯纯量最大达9.84 m3/min,瓦斯浓度最高为98.5%,工作面瓦斯抽采率最高为92.4%,回风流瓦斯浓度平均0.4%,日产原煤量最高为10 324.6 t,抽采瓦斯总量为2 457.2万m3,实现了深井煤与瓦斯的安全高效共采。

矿井通风能力核定办法中几个参数探讨

通过对矿井通风能力核定实践,对公式中参数的选取进行分析,探讨通风能力核定方法的合理性。

缓倾斜上下保护层开采技术

通过对高瓦斯工作面瓦斯涌出规律分析,制定出上下邻近煤层瓦斯治理方案,在保护层工作面回采过程中,验证上下邻近层瓦斯治理效果,为同类高瓦斯工作面瓦斯治理提供一种思路。

松软煤层快速全孔筛管护孔高效瓦斯抽采技术

针对松软煤层钻孔抽采瓦斯浓度低、抽采量小且易坍塌堵塞的现状,提出了松软煤层快速全孔筛管护孔高效抽采瓦斯技术,并介绍了相关的关键装备。淮南矿区典型矿井现场应用表明:通过使用该技术,75%的钻孔可在1 h以内完成,所有钻孔在2 h内完成,85%的钻孔筛管可安设至孔深的81%以上;单孔抽采瓦斯体积分数由30%增至60%,抽采瓦斯纯量由0.03 m3/min增至0.06 m3/min;评价单元抽采瓦斯体积分数提高约120%,瓦斯抽采纯流量由2.0 m3/min增至4.2 m3/min。该技术的使用避免了因钻孔坍塌导致的钻孔失效,大幅提高了钻孔预抽瓦斯的可靠性,保证了工作面瓦斯预抽的效果。

顶板复杂地层高位定向钻孔成孔工艺研究

针对淮南矿区顶板复杂地层条件下大直径高位定向钻孔成孔难度大的问题,结合淮南顾桥矿工业性试验,开展了顶板复杂地层成孔工艺技术研究,形成了顶板复杂地层信息探查技术、爬坡复杂孔段和目标层复杂孔段定向钻进技术、完孔技术等关键工艺技术,并成功实施完成了10个孔径153 mm的顶板大直径高位定向钻孔。抽采试验阶段,试验钻孔标况瓦斯抽采纯流量平均达到11.07 m3/min,平均瓦斯抽采体积分数达到31.39%,与邻近高抽巷瓦斯抽采水平相当,初步实现了"以孔代巷"的目标。研究成果为淮南矿区及类似地质条件矿区瓦斯治理提供了新途径,具有显著的应用和推广价值。

深部矿井煤与瓦斯突出预测敏感指标临界值研究

淮南矿区深部矿井不同瓦斯地质单元在掘进过程中出现明显动力现象预兆,为了有效预测及防治深部矿井复杂地质条件下煤巷掘进过程中煤与瓦斯突出事故,采用了实验室分析和现场试验相结合的多种研究手段,获得了试验区不同地质条件下的敏感指标临界值,正常地质条件:S0=7kg/m,K10=0.7 mL/(g.min1/2);异常地质条件:S0=6 kg/m,K10=0.5 mL/(g.min1/2)。结果表明,确定的指标及其临界值合理有效,使得试验区月掘进速度由62 m提高到124 m,指导试验区安全掘进3 000 m。

液动潜孔锤钻进技术在潘一煤矿井下穿层钻孔中的应用

以穿层钻孔方式进行松软煤层瓦斯预抽采极大地克服了松软煤层瓦斯治理难的问题,然而部分矿区煤层顶(底)板岩石坚硬,影响了钻孔施工效率。结合地质岩心钻探的优势,将液动潜孔锤与高强PDC钻头结合应用于煤矿井下穿层瓦斯抽采孔施工中。淮南潘一煤矿现场试验表明,该工艺方法较传统回转钻进方法,钻进效率提高了83%,钻头进尺寿命提高近5倍,具有良好的经济性能。采用清水为冲洗介质,无粉尘污染,噪声污染小,较为适合空间狭小的煤矿井下巷道施工。

整体式柔性筛管全程快速护孔工艺在煤矿的应用研究

全程护孔工艺可有效保证筛管下入孔底,提高瓦斯抽采效率。但是淮南矿区普遍选用的插接式筛管在实际使用过程中易脱扣、耗时长且有埋钻风险的问题,针对这些问题,在淮南丁集矿进行了整体式筛管的试验。通过插接式筛管和不同规格整体式筛管的对比,整体式筛管的下管时间短,提升了劳动效率,降低了埋钻风险;退钻时筛管不易脱节和断裂,提高了瓦斯抽采浓度;增大筛眼孔径和间距可一定程度上提高瓦斯抽采率,但还需进一步研究论证。

气动潜孔锤在淮南潘三矿上仰穿层孔硬岩钻进中的应用

淮南潘三煤矿为了解决上仰穿层孔钻遇极硬岩层问题,采用了气动潜孔锤冲击回转钻进,通过现场施工数据和经验总结了其高效钻进的最优工艺参数。应用结果表明,冲击回转钻进工艺比普通回转效率提高4倍以上,极大地降低了生产成本,是一种适用于解决煤矿井下硬岩钻进问题的有效工艺方法,具有较大推广应用前景。

强突出煤层穿层抽采钻孔套管护孔钻进技术

为解决穿层钻孔施工过程中常出现的喷孔、穿煤长度短等难题,在分析穿层钻孔喷孔成因的基础上,提出将套管护孔钻进技术应用于强突出煤层钻孔施工,介绍了其工艺方法与钻具结构、传扭装置、套管钻头等设备,并进行了配套钻机改造和套管选型。应用结果表明:采用套管护孔钻进技术穿越强突出煤层时,钻孔的实际钻屑量与计算钻屑量的比值接近1,证明该技术在控制孔喷以及防治孔突方面具有积极效果,钻孔喷孔强度显著减弱;一次穿煤成功率提高了30%,表明该技术有利于钻孔穿越强突出煤层。