松软煤层顺层定向钻进技术在杨柳矿的应用试验研究

针对松软煤层顺煤层定向瓦斯治理钻孔打不深、打不准、成孔率低的难题,详细分析了现有顺层定向钻进的技术瓶颈,创新尝试使用了底板定向梳状条带消突钻孔,突破了主孔快速开分支、分支孔水力下筛管护孔等技术难题,并选取杨柳煤矿1077中段机巷进行现场试验,在煤层坚固性系数为0.46的松软层中,共完成总进尺8 494 m,实验效果达到设计要求。现场试验表明,底板定向梳状条带消突钻孔有效缓解了采掘接替紧张局面,提高了矿井钻孔施工及瓦斯治理技术水平,为松软煤层定向瓦斯治理钻孔施工提供了新的技术思路。

松软煤层深孔预裂爆破力学特性的数值分析

煤层深孔预裂爆破近年来在瓦斯抽放中运用日益增多,但目前对其爆破理论研究较少。以矿井现场实际使用的爆破、炸药和煤层参数为基础,利用三维数值模拟方法进行煤层预裂爆破机制研究。建立柱状药包爆破数值计算模型,研究煤体破坏单元的范围和受爆破应力波作用的抽放影响区域。研究结果表明,爆破粉碎范围最大接近40cm,爆破对抽放量影响的作用半径不超过10m,其中以4m内变化最明显。探讨不同距离抽放孔有效应力传播特点,研究中首次考虑因导爆索与乳化炸药传爆速度不同造成的煤层中应力分布差异,澄清了认识上的误区。分析松软煤介质中不同距离抽放孔的位移场变化规律,计算结果与现场爆破前后实测的瓦斯抽放数据相吻合。研究结果对促进预裂爆破技术更好地运用于煤矿瓦斯治理是有益的。

软分层对煤层厚度及煤与瓦斯突出影响的研究

煤与瓦斯突出是影响煤矿安全生产的主要因素之一,具有软分层特征的构造煤其突出的可能性更大,在防治煤与瓦斯突出时应尤为重视。根据现场的勘探资料及揭煤时的煤层情况,结合对个别案例的研究,分析了主要地质构造与沉积环境对煤层厚度的影响,并初步建立了煤层厚度预测的理论模型,同时简要分析了软分层的发育对煤与瓦斯突出的影响,对煤层厚度的预测和防突工作具有一定的指导意义。

松树镇煤矿Ⅱ层煤中风压空气钻进试验

松树镇煤矿Ⅱ层煤为松软突出煤层,煤层瓦斯抽采钻孔深度浅、效率低,严重影响瓦斯抽采和煤炭开采。运用松软突出煤层中风压空气钻进技术进行试验,在Ⅱ层煤中最深钻进102 m,且孔口集尘器和无动力多级除尘器组成的除尘系统操作简便、效率高,能够有效地解决钻进过程中的粉尘污染问题,取得良好的试验效果。

松软突出煤层顺层钻孔装备及其工艺研究

以松软突出煤层钻进装备为研究对象,介绍了松软突出煤层顺层钻孔装备的研制及其特点;阐述了顺层钻孔装备的工艺研究及其试验过程,并验证了松软突出煤层顺层钻孔采用螺旋钻进工艺的可行性。

ZYR-1200煤矿用全液压钻机螺旋钻杆的参数设计

以ZYR-1200煤矿用全液压钻机用螺旋钻杆为研究对象,重点介绍了螺旋钻杆2个重要参数—螺旋叶片的螺旋升角和螺距的设计过程。简要地说明了螺旋钻杆在ZYR-1200钻机上的试验情况,验证了螺旋钻杆参数设计的正确性。

松软突出顺煤层异形钻杆及其施工工艺技术研究

以松软突出顺煤层用异形钻杆及其钻进工艺为研究对象,介绍了松软突出顺煤层异形钻杆的研制及其钻进工艺;阐述了异形钻杆的结构和排渣机理,并通过工艺试验,验证了异形钻杆在松软突出顺层中钻孔施工的可行性,优化了异形钻杆的制造工艺。

露天煤矿顺倾软岩到界边坡空间形态优化

针对露天煤矿顺倾软岩到界边坡空间形态优化问题,以霍林河北露天煤矿三采区为工程背景,基于极限平衡理论与数值模拟相结合的方法,分析了纵采与横采开采方式下边坡二维与三维稳定性,优化设计了顺倾软岩到界边坡空间形态。结果表明:顺倾软岩边坡二维稳定性与平盘宽度近似呈正相关一次函数关系,与岩柱宽度近似呈正相关指数函数关系;当追踪距离小于100 m时,开挖位置、开挖角度对顺倾软岩边坡三维稳定性影响较小,当追踪距离大于100 m时,边坡三维稳定性系数与开挖角度呈正相关一次函数关系;当追踪距离大于200 m、岩柱宽度小于60 m时,边坡三维稳定性系数随追踪距离增大呈线性减小趋势;霍林河北露天煤矿三采区到界边坡最优空间形态为追踪距离50 m、沿底鼓区坡顶线以39°边坡角横采降深至24煤底板。

三软煤层顺层瓦斯预抽钻孔变形规律研究及其控制

为防止三软煤层顺层预抽钻孔塌孔,提高瓦斯预抽效果,需合理确定抽采钻孔封孔方法,全程下筛管施工工艺防止塌孔。通过分析可知:二1煤层强度低,且埋深大,埋深产生的地应力远远大于煤体强度是导致钻孔塌孔的主要原因。通过数值模拟可知:顺层钻孔呈现径向变形的特征,钻孔直径明显减小。13051工作面本煤层钻孔成孔后,采用“封孔管+封孔筛管+注浆管+专用封孔器”进行封孔,塌孔减少,抽采达标时间缩短了约35d,残余瓦斯含量为4.69m^3/t,13051工作面瓦斯抽采达标。

极软中厚煤层越界开采区老空水害防治技术

小煤窑越界开采是我国煤炭行业极为普遍的现象。由于越界开采范围、积水量等条件不明,老空水严重威胁着毗邻大型煤矿的安全采掘工作。为快速准确地探查小煤窑越界开采边界并预防老空水的威胁,运用地面定向钻孔轨迹可控、定位精确的特点,提出了以极软中厚煤层精准钻进、不同岩性钻井液配比和采空区井漏预防与封堵为主的极软中厚煤层中地面顺层孔长距离钻进技术,并提出了越界开采区老空水害防治流程。以华北型煤田某煤矿Ⅲ63采区右翼为研究区,应用越界开采区老空水害防治技术体系,通过工程示范准确查明了越界开采边界与越界开采方向,为合理留设矿界防隔水煤柱提供依据。该方法的成功应用为同类矿井的老空水害防治提供了科学的技术,并且为地面顺层孔在探查越界开采边界与极软煤层抽取瓦斯等领域中的应用提供宝贵经验。

“三软”煤层综放工作面注水防尘技术的试验研究

通过对郑州矿区“三软”煤层综放工作面注水防尘技术进行的试验研究 ,取得了“三软”煤层注水经验和参数 。

双管定向钻进技术在祁南矿313工作面的应用

针对祁南矿313工作面碎软煤层中顺煤层长钻孔施工时,煤层倾角大和32#煤碎软的问题,利用双动力头钻机及配套钻具,开展钻杆、套管双管定向钻进工艺研究;通过关键设备选型、钻杆和钻杆钻头、套管和套管钻头钻具选配、风动定向钻进工艺参数优化以及提出钻杆在套管内大直径筛管护孔等方法及试验,有效提高顺煤层钻孔深度,实现顺煤层长钻孔轨迹可控,并提高了地层适应性。

露天矿顺层软岩边坡开挖变形特征与参数优化研究

针对露天矿含水软岩边坡在成坡后出现的蠕滑变形与顺层失稳问题,为确定极限稳定边坡角,以东明露天矿南端帮边坡为研究对象,在工程地质勘查与力学实验的基础上,采用有限差分计算程序FLAC3D研究了地下水作用下顺层软岩边坡的变形破坏特征,然后采用极限平衡法对比分析了地下水对边坡稳定性的影响程度,最后结合有限元强度折减法对边坡角进行优化设计。研究结果表明,地下水对东明露天矿南帮边坡稳定影响程度明显,考虑地下水作用时软弱岩层面位置的稳定系数比正常情况下低20.73%,综合考虑以上因素,最终确定南帮极限稳定边坡角为22°。基于有限元法和极限平衡法相结合的边坡参数优化设计方法,能够科学可靠地确定极限稳定边坡角,对于类似软岩矿山边坡角优化具有借鉴意义。

中国煤层气法律规制的回顾与反思

中国煤层气法律规制始于1994年,发展历程经历了起步、发展和完善三个阶段。20多年间,煤层气法律规制成绩显著,规制框架基本形成、煤层气独立产业地位确立、对外合作主体竞争机制建立。主要特点:一是激励型规制特征明显;二是软法在法律规制中发挥着重要作用。存在的主要问题:硬法不足,规制效果差;价值取向存在冲突,规制难形成合力。规制过程中演化路径清晰:规制模式从管制型走向激励型;价值取向从有害气体、废气向清洁能源转变。为使煤层气法律规则体系更臻完善,需从纠纷解决机制、法律规制理念、法律规制体系三方面进行完善。

青龙煤矿碎软煤层顺层定向钻孔钻进试验研究

针对青龙煤矿碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度浅、轨迹控制精度低及瓦斯抽采效果差等问题,在分析矿井瓦斯地质情况与预抽采方式现状基础上,介绍了采用空气复合定向钻进技术进行顺层定向钻孔施工的原理和关键技术,制定了钻场与钻孔设计、钻进装备和钻具组合选套、钻进技术要求总结的整体试验方案,并在21608轨道巷迎头钻场进行了顺层钻孔空气复合定向钻进试验。试验结果表明,采用空气复合定向钻进技术可实现碎软煤层内顺层定向钻孔施工,完成7个主孔和2个主分支孔,总进尺为3 929m,最大孔深达406m,300m以上钻孔成孔率达88.9%;试验钻孔瓦斯抽采体积分数均超过68%,平均单孔瓦斯抽采纯量超过1m^3/min,最大单孔瓦斯抽采纯量超过2.55m^3/min,抽采纯量是常规钻孔的10倍以上,瓦斯抽采体积分数提高了50%左右,钻孔成孔与瓦斯抽采效果显著。

三软煤层中选取采煤机主参数注意的问题

介绍三软煤层的特点及采煤机在三软煤层中的使用工况 ,提出了采煤机在三软煤层配套及使用中的注意事项 ,为三软煤层综采配套采煤机的选型提供了理论分析和参考意见。

碎软煤层顺层自动钻机的研制及应用

为解决常规钻机在碎软煤层顺层钻孔中存在的钻孔深度浅、易卡钻、施工扇形孔姿态调整困难等难题,研制了碎软煤层顺层自动钻机。介绍了该钻机的总体结构、参数和液压系统;分析了高转速钻进工况下,影响接卸扣可靠性的关键因素,研究了动力头马达排量自适应调节技术;研究了矩阵式大容量钻杆箱及基于路径规划的双机械手协同送杆技术;分析了影响卡钻的主要因素,形成了自适应防卡钻技术;针对顺层钻孔中扇形布孔的特点,研制了悬置式旋转提升机构。通过现场试验得出:该钻机结构合理、运行可靠,与相关钻具配合,在碎软煤层实施自动化钻孔时,钻孔深度可提升1倍以上。研究成果可为相关煤矿用自动钻机的设计及碎软煤层钻孔施工提供参考。

软薄基岩浅埋煤巷支护参数优化研究

针对我国西部矿区埋藏浅、基岩薄的煤层巷道支护密度大、成本高、施工复杂等难题,以某矿2203工作面回采巷道支护优化为工程背景,提出2种顶底板支护方案,采用COMSOL数值模拟软件对2种支护条件下围岩变形及应力分布进行模拟和分析。结果表明,在应力显现方面,方案A1B、A2B煤巷顶板的应力集中系数分别为2.8137和2.7146,两帮应力集中区范围集中在底板角;在塑性区方面,方案A2B煤巷顶板塑性区范围比方案A1B增加0.4 m,两帮破坏范围大致相同。通过应力及塑性区范围对比,综合支护成本、施工速度,选择方案A2B为最优支护方案。通过现场实践表明,优化后的支护方案能够满足巷道围岩控制要求,有利于该矿的安全高效生产。

含煤岩系沉积特征在“三软”煤层中的应用

柳泉煤矿含煤岩系属陆相沉积地层,煤层层数多、强度低,厚度、形态、煤层间距变化大,且遭受了成煤后的地质构造破坏,给生产带来了不利影响。本文阐述了利用煤岩层沉积特征在建立标志层、鉴别煤层层位、掌握煤厚变特点、分析煤层受力后断裂形态、判断构造寻找断失翼煤层等方面的成功应用,可为类似条件下的煤矿生产提供借鉴。