可控冲击波增透保德煤矿8~#煤层的先导性试验

介绍了可控冲击波技术在保德煤矿的煤层增透先导性试验。试验设计了1个试验孔,2个近区观测孔和2个远区观测孔,对作业有效增透区域进行分析。试验结果表明:试验孔近区1号和2号观测孔瓦斯抽采量显著增加且呈明显的递增趋势,远区3号和4号观测孔瓦斯抽采量虽显著增加但递增不明显;揭示可控冲击波作业后裂隙场在近区发育丰富,远区相对较少的增透特点;初步确定冲击波致裂增透煤层的有效半径大于15m。通过数据对比分析证明冲击波增透煤层存在最佳作用次数。

保德煤矿煤层瓦斯合理预抽期及钻孔布置方式的研究

通过在保德煤矿五盘区施工4组不同间距的试验预抽钻孔,并对试验孔数据进行了为期3个月的统计分析,以试验孔分析结果和保德煤矿历年瓦斯抽放数据作为依据,对保德煤矿瓦斯预抽钻孔最佳布孔方式和保德煤矿8#煤层瓦斯合理预抽期进行研究。确定了保德煤矿8#煤层合理预抽期为18个月,平行预抽钻孔最佳孔间距为10 m。

工作面上隅角瓦斯综合治理技术的研究及应用

为了解决保德煤矿高瓦斯工作面上隅角瓦斯积聚导致瓦斯超限的问题,以81304工作面为研究对象,分析了上隅角瓦斯来源,提出了在联络巷埋管对采空区进行抽采,通过调整抽采量,吊挂倾斜风障和在回风巷安设增压板闭等一系列措施,局部改变通风系统使上隅角后部形成一个负压范围,将上隅角风流方向由出风变为进风,形成类似于Y型通风的上隅角综合瓦斯治理技术。实施该技术后,工作面上隅角和2号回风巷瓦斯体积分数下降幅度高达50%,上隅角瓦斯体积分数始终保持在0.5%以下,并结合Fluent数值模拟,从理论上证明了此瓦斯综合治理技术能有效改变上隅角附近的局部通风系统和瓦斯浓度分布。

掘进工作面粉尘综合治理技术与实践

针对保德煤矿掘进过程中产生高浓度粉尘的难题,采用大直径钻孔煤层注水和掘锚机喷雾块改造、高压外喷雾降尘技术、湿式钻进技术等相结合的降尘技术,同时结合可伸缩式全断面捕尘喷雾装置和高效清除二次扬尘技术工艺,建立一套掘进工作面综合降尘技术及工艺,实现掘进工作面低尘化生产。应用结果表明,保德煤矿81310胶带运输巷、81311回风巷及联络巷掘进工作面注水后煤层含水率平均增加了3.82%,总粉尘平均降尘率达98.72%,呼吸性粉尘平均降尘率达97.36%,有效改善了工作面的粉尘污染状况,为矿井安全高效生产提供了有利条件。

大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术研究

针对高瓦斯厚煤层高强度开采条件下“三进两回”型通风系统回风隅角瓦斯治理的难题,通过对矿井回采工作面通风方式进行优化,使工作面形成偏“Y”型的通风方式,并与大直径水平钻孔施工工艺相结合,提出了大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术,应用于保德煤矿综采放顶煤回采工作面的采空区瓦斯抽采。结果表明:偏“Y”型通风方式可减少工作面巷道掘进工程量,缩短准备周期,为瓦斯抽采创造了良好的时空条件;大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术的应用效果明显,可连续、高效实施采空区的密闭抽采,有效控制采空区瓦斯涌出强度;大直径水平钻孔桥接采空区抽采瓦斯技术能够实现对抽采负压的有效控制,有利于进一步提高采空区瓦斯抽采效果,并且其抽采支管可回收,可降低矿井瓦斯治理的成本。

综放面采空区自燃防治技术研究及应用

分析了保德煤矿81306综放工作面采空区自燃的危险因素,为防治采空区自燃,根据保德煤矿的采煤工艺和巷道布置,通过设计并实施采空区注氮、注浆、堵漏防等工程技术,每天对采空区气体采集进行实验室化验分析,时刻观测自燃征兆,有效防治了煤炭自燃,消除了矿井的重大火灾隐患,保证了工作面的安全高效生产。

基于一组多孔大区域注水技术的工作面粉尘综合治理

针对81308综放工作面回采作业过程中粉尘浓度大的难题,基于润湿煤体减尘和喷雾降尘的原理,利用"静压+一组多孔"大区域注水方式,加装采煤机高压外喷雾降尘系统,并设计了全断面伸缩式捕尘网,最终实现了加大注水区域、延长注水时间、扩大有效降尘半径和提高捕尘效果的目的,建立了1套综放工作面综合降尘技术及工艺,实现了综放工作面低尘化生产。结果表明:81308综放工作面注水后含水率平均增加了5.74%;采取综合防尘技术措施后,总粉尘平均降尘率达64.29%,呼吸性粉尘平均降尘率达54.90%。

安全高效高瓦斯工作面下行通风技术研究与应用

为解决上行通风引起的上隅角瓦斯积聚及采空区抽采管路无法回收等技术难题,将采煤工作面通风方式改为下行通风方式。采用数值模拟的方法,分别对保德煤矿回采工作面采用上行、下行通风方式的采空区瓦斯分布规律进行模拟,确定了下行通风技术参数,并在保德煤矿81505工作面试验采用下行通风方式。结果表明:应用下行通风方式解决了回风隅角瓦斯积聚问题,实现了采空区主要抽采管路的安全回收,解决了采空区遗留金属管路的安全隐患,且工作面巷道优化布置后可减少掘进一条巷道,单个采煤工作面同比节约成本超过5 000万元。

浅析本煤层瓦斯预抽顺层钻孔布置方式

通过对保德煤矿81503与81504高瓦斯工作面,分别施工平行顺层钻孔和交叉钻孔布置及抽放联管方式的考察,结合现场测试瓦斯抽放流量及浓度等参数,得出了抽放效果较好钻孔布置方式。

高产高效综放工作面瓦斯治理技术与实践

以保德煤矿81306综放工作面为例,介绍了高产高效综放工作面主要采用的通风稀释瓦斯、顺层钻孔抽采瓦斯、采空区抽采瓦斯、高位钻孔抽采瓦斯和上隅角瓦斯治理等瓦斯综合治理技术措施,实现了高产高效综放工作面的安全回采,彻底解决了工作面瓦斯问题,为类似矿井及综放工作面瓦斯治理提供了一定的经验。

采空区下坚硬顶板动压显现特征及控制技术

为解决采空区下工作面悬顶距离过长的问题,采用了现场观测、数值模拟、试验研究等手段,在分析采空区下坚硬顶板的矿压显现特征的基础上,提出了坚硬顶板控制技术。分析可知二2煤层工作面的第1岩梁、第2岩梁平均周期来压步距分别为33、40 m,初次来压期间支架的动载系数达1.8,周期来压期间为1.42~1.65;利用UDEC2D数值模拟软件,对3213(1)工作面顶板运移情况进行分析可得到采空区下不同坚硬岩层间的裂隙发育情况、破断形式、动压显现特征以及离层情况;通过采用深孔爆破强制放顶技术可使坚硬岩层内部产生了大量的导通裂隙空间,该技术可使第1岩梁的初次来压步距缩短为21.1 m,第2岩梁初来压步距缩短为27.2 m,有效防治了悬顶距离过长的问题。

保德煤矿瓦斯综合治理体系研究及应用

通过对保德煤矿81503工作面实施风排瓦斯、工作面预抽及采空区埋管抽放等分源治理瓦斯和一号回风巷顶板退锚索技术等措施,实现了对综采工作面瓦斯有效的综合治理,有效控制了采空区顶板跨落步距,杜绝了工作面上隅角及回风巷的瓦斯超限事故,为高瓦斯矿井的安全高产高效生产提供了有力的保障。

煤矿总工程师在保德煤矿安全技术管理中的作用探讨

煤矿总工程师作为安全技术总负责人,对于煤矿安全、高效生产启决定性作用。分析了当前总工程师在安全技术管理工作当中存在的问题,得出了总工程师在煤矿安全管理中作用的良好发挥、话语权的不断提高是确保矿井安全生产的重要保障。在此基础上,结合保德煤矿总工程师技术管理经验及现场实践,提出煤矿技术管理要在"五强五重"方面下功夫的观点,即"强理念重宣贯;强主体重全员;强规范重落实;强系统重评价;强科研重创新"。同时给出了实现总工程师在煤矿安全技术管理上"话语权"的意义及主要途径。

松动圈理论在大断面硐室施工中的成功应用

本文通过对井下实际的地质条件分析以及对该位置岩层的松动圈测试,在施工硐室的支护中成功地应用了松动圈理论,通过采取光面控爆及只喷射混凝土对大断面硐室进行支护,从而大大节省了材料费用,缩短了工期,在保证工程质量的前提下,达到了预期的目的。

康家滩煤矿全煤破碎顶板回采留巷的成功支护

通过对井下实际地质条件的分析及同一破碎带内上下两个综采工作面回采时,不同保留巷道支护的不同效果对比、分析,并对顶底板移近量进行了观测,从而确定该矿破碎地质条件下辅运保留巷道的支护形式。

可控电脉冲波增透技术在低透气性煤层中的应用

可控电脉冲波增透技术作为低透气性煤层增透改造的理想措施之一,施工方案优化问题亟待解决。选择山西保德煤矿低透气性煤层,采用可控电脉冲波增透技术开展钻孔增透施工方案优化。试验结果表明,在钻孔内平均增透作业范围为131m、冲击密度为0.5次/m条件下,增透钻孔组日均瓦斯抽采量较常规孔提高4.7倍,可控电脉冲波增透效果最佳。增透钻孔组日均瓦斯抽采量由高到低依次是5m观测孔、15m观测孔、30m观测孔和增透孔,表明增透效果随着距离的增加逐渐衰减,影响半径确定为大于30 m。结合对比验证试验综合分析认为,可控电脉冲波能够显著提高煤层瓦斯抽采量,而冲击密度和钻孔内增透作业范围是增透效果的重要影响因素。在较硬煤层中以钻孔内平均增透范围100 m、0.5次/m冲击密度作业增透效果最佳。研究成果为可控电脉冲波增透技术在我国低透气性煤层的增透施工方案设计中提供参考。

煤矿井下3000 m顺煤层定向钻孔钻进关键技术

保德煤矿大盘区工作面采前瓦斯超前治理模式要求井下定向长钻孔能够沿煤层钻进3000m以上,针对现有技术装备在超长定向钻孔施工中存在滑动钻进困难、进水水路压耗大、有线随钻测量信号传输距离受限、冲洗液无法循环利用等问题,开发了煤矿井下基于螺杆马达水力加压和超长钻具正反扭转给进的滑动钻进减阻工艺、基于回转钻进倾角控制和侧钻分支的复合钻进轨迹控制技术,设计了低压耗进水水路系统、泥浆脉冲无线随钻测量系统和冲洗液净化循环系统,结合保德煤矿生产需要,完成了主孔深度3353 m、孔径120 mm的顺煤层超长贯通定向孔。钻进效果表明:滑动钻进减阻工艺有效降低了给进力,显著提高了深孔滑动定向钻进能力;基于复合钻进的轨迹控制技术,保证了钻孔轨迹沿煤层定向延伸,并提高了钻进能力和钻进效率;泥浆脉冲无线随钻测量信号长距离传输稳定可靠,克服了有线随钻测量信号传输的局限性;井下冲洗液净化循环系统净化效果良好,实现了井下定向钻进冲洗液循环利用。研究成果对支撑煤矿大区域瓦斯超前治理、以孔代巷工程、水害防治及地质勘探等技术进步具有重要意义。

2311m顺煤层超长定向钻孔高效钻进技术

针对保德煤矿超长工作面瓦斯区域治理需要,提出采用国产大功率定向钻进技术与装备进行顺煤层超长定向钻孔施工。根据工作面布置情况及钻遇煤层地质特征,优化钻孔设计、优选钻进装备,利用复合定向钻进技术减小孔内摩阻,实现深孔钻进钻压的传递;利用煤层钻孔递进式延伸技术和钻孔轨迹控制技术提高煤层钻遇率,实现深孔精准钻进。结合保德煤矿生产需要施工完成了主孔深度2 311 m、孔径Φ120 mm的顺煤层超长定向钻孔。钻进结果表明:钻进装备稳定可靠,钻进工艺技术先进,钻孔日平均进尺达到200 m以上,孔深2 000 m以上单班进尺达到90 m。研究可为顺煤层超长定向钻孔施工和超长工作面区域瓦斯治理提供重要借鉴。

高瓦斯矿井超大区域瓦斯治理技术

基于大功率定向钻进技术与装备的发展和矿井瓦斯防治技术的提升,保德煤矿先后创造了2311、2570、3353 m井下顺层定向长钻孔瓦斯抽采施工纪录,为矿井实施超大区域瓦斯治理技术提供了基础条件。以保德煤矿8号煤的煤层气防治为研究对象,基于超长工作面区域瓦斯治理需要,依据区域范围及预抽时间的不同,分别采用井上井下联合抽采、盘区超前大区域预抽、掘进工作面主巷羽状钻孔大区域预抽、采煤工作面大区域递进式预抽等措施对采掘区域内煤层气进行了大面积超前预抽,为煤层气治理提供了充裕的时间和空间,确保了抽采达标所必备的时间条件;针对8号煤层透气性低、抽采衰减快的问题,采用定向钻孔分段压裂增透技术并辅以高效封孔工艺技术,实现了煤巷掘进前和工作面回采前煤层气的高效治理;针对矿井超长工作面回采后形成的大范围采空区瓦斯异常涌出问题,提出并实施了大范围采空区平衡卸压抽采技术,有效地阻止了采空区瓦斯涌入采掘空间。实践表明:保德煤矿8号煤层通过实施超大区域瓦斯治理技术措施,煤层气预抽率大于30%,切实有效地解决了工作面采掘期间的瓦斯涌出治理问题,矿井生产全过程瓦斯抽采达标;采掘工作面月产量达80万t,掘进工作面月单进尺560 m以上,实现了高瓦斯矿井长周期安全高效生产,实践证实了超大区域瓦斯治理技术具有显著的安全和经济效益。

煤矿井下2570 m顺煤层超深定向孔高效成孔关键技术

针对现有定向钻进技术装备不能满足超长工作面瓦斯大区域治理对井下顺煤层定向钻孔深度要求的问题,提出利用泥浆脉冲无线随钻测量系统替代有线随钻测量系统进行钻进参数测量,避免了有线随钻测量系统信号传输受通缆钻杆影响的问题;基于近水平钻孔回转钻进的"岩屑楔"理论,通过优化螺杆钻具结构及调整钻进工艺参数实现复合钻进状态下钻孔增、降、稳倾角调节,进一步提高了复合钻进进尺比例,使钻进系统压力明显降低。结合保德煤矿生产需要施工完成主孔深度2 570 m、孔径120mm的顺煤层超长定向钻孔,钻孔平均日进尺达到200 m以上,通过对该超深孔施工关键装备适应性分析可知:钻进装备稳定可靠,无线随钻测量系统信号在超深钻孔中传输稳定,复合钻进倾角控制效果良好,系统压力参数下降明显,说明该套技术装备能满足煤矿井下2 500 m顺煤层超深定向钻孔的施工要求。研究成果可为顺煤层超深定向钻孔施工和超长工作面瓦斯超前治理提供重要借鉴。