大直径顶板定向长钻孔替代高抽岩巷的瓦斯抽采效果分析

为进一步提高采空区裂隙带瓦斯抽采效果以保障工作面回采期间安全,提出了一种大直径顶板定向长钻孔(?203 mm)进行采动区裂隙带瓦斯定向抽采技术,并对其施工工艺、钻孔布置合理层位及抽采效果进行了研究。结果表明,钻孔布置的合理垂直高度45~50 m,钻孔与工作面回风侧的水平间距40 m。与高抽岩巷、普通顶板高位钻孔等常规采动区瓦斯治理方法相比,大直径顶板定向长钻孔的抽采量与高抽岩巷相当,是普通顶板高位孔抽采量的2.04倍;工程量大幅度降低,大直径顶板定向长钻孔既能实现高效率抽采,又达到节约工程量、降低施工成本等效果。大直径顶板定向长钻孔的成功应用为以孔代巷及传统顶板高位孔工艺的改进提供了实践基础和发展方向。

象山矿井12506工作面顶板定向长钻孔瓦斯抽采技术

针对象山矿井12506工作面钻孔服务有效周期较短,钻孔瓦斯抽采浓度和抽采量不稳定的问题,研究采用顶板定向长钻孔来代替原有的瓦斯治理措施。通过确定高位顶板裂隙带抽采钻孔的最佳层位和有效控制范围,制定顶板定向长钻孔瓦斯抽采技术应用方案。现场施工表明,在顶板定向长钻孔的瓦斯抽采模式下,1号钻场的抽采效果显著提升,抽采浓度在4%~25%,整体抽采浓度为12.7%,抽采纯量达到12.29 m^(3)/min;同样,2号钻场单孔抽采浓度在17%~22%,整体抽采浓度为20.3%,抽采纯量达到19.74 m^(3)/min。工作面上隅角瓦斯浓度降至0.4%,有效遏制了上隅角瓦斯超限事故,为矿井提供更有效的瓦斯管控,确保矿井安全运营,抽采效果达到预期目标。

李村煤矿顶板定向长钻孔瓦斯抽采参数优化研究

针对高抽巷工程量大、成本高、影响采掘接替等问题,分析了顶板定向长钻孔的合理布置范围、抽采机理及关键影响因素,并根据正交实验和方差分析确定了抽采效果敏感性指标。在李村煤矿1305工作面进行了顶板定向长钻孔代替高抽巷的试验,试验结果表明:顶板定向长钻孔达到了高抽巷瓦斯抽采的效果,将上隅角瓦斯浓度控制在安全范围内,且其施工进度快,成本低,有效解决了李村矿采掘接替紧张的局面。

坚硬顶板定向长钻孔瓦斯抽采技术的应用

煤炭作为全球能源结构的重要组成部分,在满足日益增长的能源需求方面扮演着关键角色。然而,煤炭开采过程中面临的重大挑战之一就是矿井瓦斯问题。瓦斯(主要成分为甲烷)不仅是一种潜在的温室气体,而且在高浓度下还构成严重的安全隐患,可能导致爆炸事故,威胁矿工的生命安全。旨在探讨坚硬顶板定向长钻孔瓦斯抽采技术的原理及其对煤矿安全生产和环境保护的影响,同时就其具体应用提出了建议,以期为相关领域的研究与实践提供参考。

煤层顶板高位大直径定向钻孔瓦斯抽采技术研究

在煤层瓦斯抽采工程中,在钻场这些关键区域,布置了6个高位钻孔,这些钻孔布局合理位置精准,能最大限度地抽取邻近层和采空区中的瓦斯。充分考虑瓦斯运移规律,将钻孔层位选定在砂质泥岩与细砂岩的交界面,距离煤层顶板约30~65 m,以确保钻孔能够最大限度地抽取瓦斯。通过这一高位大直径定向钻孔技术,成功实现了对煤层顶板瓦斯的长期、稳定抽采,使采空区瓦斯涌出量得到了有效控制。在测试结果中,钻场内1#~6#孔平均抽采混量为9.76 m3/min,单孔的最大抽采混量为33.992 m3/min,得出高位大直径定向钻孔在瓦斯抽采过程中具有显著效果,对于提升煤矿瓦斯治理水平具有重要意义。随着煤化工行业的快速发展,提升其技术水平具有重要作用,因此需加强这方面研究,才可以更好地实际应用。

厚煤层坚硬顶板工作面定向长钻孔区域压裂技术及应用

煤矿开采中常用全部垮落法管理工作面采空区顶板,当工作面上覆岩层存在坚硬顶板时,一旦顶板悬顶重量达到自身承载极限时,极易发生大面积冒顶事故,造成设备损毁和人员伤亡。针对雅店煤矿工作面回采时上覆坚硬顶板难垮落,长距离悬顶问题,采用定向长钻孔区域压裂技术,打破坚硬顶板在垮落时出现的整体性、瞬时性问题。结果表明,压裂后微震能量同比下降约15%,压裂中期、后期各自30 d内高能事件数量分别下降67%和11%;采动影响范围缩小,压裂区域整体来压步距明显降低,压裂区域的来压强度减小。保障工作面的安全高效生产,形成适合雅店煤矿地质条件下的区域卸压技术体系。

顶板定向长钻孔层位设计及瓦斯抽采效果分析

针对双柳煤矿32(3)15工作面回采期间采空区内及顶板裂隙瓦斯涌出量大的问题,采用煤层顶板定向长钻孔抽采采空区顶板裂隙带瓦斯及采空区瓦斯,充分发挥定向长钻孔钻进精度高、钻进距离长的优势,提高瓦斯抽采效果。结合32(3)15工作面现场情况确定钻孔合理布置位置,并制定钻孔钻进技术方案。新方案现场应用后,定向长钻孔瓦斯抽采浓度、纯量分别稳定在为18%、3.2~4.9 m^(3)/min,回风隅角位置瓦斯浓度降至0.4%,瓦斯治理效果显著。

厚煤层顶板定向大直径长钻孔瓦斯抽采技术研究与应用

目前煤层顶板定向钻孔不同程度存在着一次性成孔孔径小、二次扩孔工序繁杂;钻孔层位及配套设备选择不合理,导致钻孔钻进速度慢、塌孔严重、成孔长度短等问题,直接影响瓦斯抽采效果。针对该问题,通过对煤层顶板覆岩岩性、采空区覆岩垮落后裂隙发育规律以及瓦斯运移规律进行综合分析,优化了钻孔层位选择及设计参数;根据岩性、钻孔设计孔径及钻进长度,选配了扭矩23 kN·m的打钻设备。钻孔负角度钻进过程中,采取快速出渣、综合护孔等关键技术,有效提升了钻孔成孔速度。通过工程实践,钻孔钻进效率提升至129 m/d,单孔成孔长度达到1 071 m,实现了直径153 mm定向钻孔一次性成孔并沿走向一次性覆盖整个工作面,实现了大直径长钻孔高效瓦斯抽采。

大直径顶板裂隙带走向长钻孔瓦斯抽采层位研究

为解决高河能源高强度开采导致综放工作面瓦斯涌出量大的问题,采用理论计算和相似材料模拟相结合的方法在E2306工作面进行了大直径顶板裂隙带走向长钻孔瓦斯抽采技术的研究。研究结果表明:裂隙带发育高为18~89.63 m,并结合煤层顶板岩性,确定钻孔最佳布孔层位在18~38 m;将优化层位在现场设计施工钻孔,钻场稳定阶段平均抽采纯量为7.64 m^(3)/min,最大抽采纯量达到10.72 m^(3)/min,平均抽采体积分数为3.49%,最大抽采体积分数达9.22%,大直径顶板裂隙带走向长钻孔累计抽采瓦斯911200 m^(3);通过对单孔抽采数据进行分析,进一步优化大直径顶板裂隙带长钻孔参数,垂直方向为煤层上方20~25 m,水平位置宜布置在30~50 m内,抽采后工作面隅角瓦斯平均体积分数为0.24%,瓦斯治理效果较好。

复杂顶板岩层大直径高位定向钻孔装备与技术

针对目前综放工作面复杂顶板岩层定向钻进成孔困难,卡钻、塌孔事故频发,以及大直径钻孔扩孔难度大,缺乏配套专用扩孔机具,高位定向钻孔成孔深度浅、钻进效率低、有效孔段少等问题,提出基于无线泥浆脉冲随钻测量系统、螺旋型钻具组合、多动力扩孔用双级双速钻头、煤矿井下护孔膨胀管等专用设备机具的复杂顶板岩层大直径高位定向钻孔技术,实现复杂顶板岩层成孔及扩孔的可靠性,改善工作面采空区瓦斯抽采的稳定性。实践表明:大直径高位定向钻孔单孔抽采纯量3.2 m^(3)/min,是常规定向钻孔的3倍,累计抽采瓦斯纯量1 300 m^(3),应用效果显著。

坚硬顶板定向长钻孔瓦斯抽采技术的应用研究

为解决工作面回采时瓦斯大量涌出制约高产高效的难题,本文以贺西矿3413工作面为工程背景,通过分析工作面瓦斯赋存条件及瓦斯来源,瓦斯来源主要以采空区和下邻近层为主。因此,需要对内错距离、负压、钻孔层位和孔径等参数进行分析,有效确定采空区瓦斯。分析回采数据发现,顶板定向长钻孔垂高15~18m,钻孔控制工作面宽度45m处呈现出来的抽采效果最佳。在顶板定向长钻孔瓦斯抽采技术应用的过程中,呈现出来的日产量明显增高,发现上隅角瓦斯浓度从0.72%下降到0.4%,能够满足采空区瓦斯治理需求,确保了工作面安全、高效回采。

布尔台煤矿坚硬顶板定向长钻孔水力压裂研究

针对布尔台煤矿42煤层基本顶为节理裂隙不发育、完整性好、整体性强的坚硬顶板,其在埋深超过400 m区域及过上层煤遗留煤柱区域出现的强矿压显现问题,以42107工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测方法研究了定向长钻孔水压致裂技术的原理、特点和实际应用效果,得出了42煤层矿压显现的关键层位位置,采用定向长钻孔水力压裂方法,实现了超前、远距离、精准施治的强矿压灾害区域治理。

顶板高位定向长钻孔采空区瓦斯治理关键影响因素研究

针对顶板高位定向长钻孔抽采效果不稳定,无法满足工作面瓦斯动态涌出治理需求等问题,为进一步提高钻孔全生命周期抽采效果,提升“以孔代巷”可替性和普适性,以理论分析、数值模拟、现场试验相结合的方法开展研究,通过研究确定了钻孔施工目标层位,得出了钻孔布置层位、抽采参数及回采期间工作面瓦斯涌出的变化规律,分析了顶板高位定向长钻孔有效治理采空区瓦斯的关键影响因素,可为顶板高位定向长钻孔进一步优化设计和提高抽采效果提供参考。

井下定向长钻孔水力压裂顶板冲击地压防治研究

彬长矿区孟村煤矿的中央大巷受DF29断层和褶曲构造影响,曾多次发生冲击地压。为了消除冲击地压危险,通过实施远距离定向长钻孔压裂坚硬顶板,取得较好的防治效果。本文主要介绍了压裂层位选取原则、压裂施工流程、压裂效果检验方案,在压裂区域增设微震、地音探头,并安设锚杆(索)测力仪持续监测顶板压裂前、压裂过程中及压裂后整个过程煤岩体震动活动性及巷道支护力等。压裂结束后,中央大巷复合构造压裂区内再没有发生过冲击显现或4次方以上高能事件,大幅降低了冲击危险,达到保障安全生产预期目的,可为类似条件巷道冲击地压防治提供借鉴。

软硬互层顶板大直径定向钻孔成孔技术研究

针对目前综放采煤工作面含泥砂岩软硬互层顶板大直径定向钻孔先导孔钻进难点,大直径、长距离钻孔扩孔功效及扩孔成孔难题。提出基于泥浆脉冲随钻测量系统、多动力扩孔用双级双速钻头、煤矿井下护孔膨胀管等机具仪器的含泥砂岩软硬互层顶板大直径高位定向长钻孔技术,实现含泥砂岩软硬互层顶板成孔及扩孔的可靠性,改善工作面采空区瓦斯抽采的稳定性,延长大直径定向钻孔抽采瓦斯的时效性。应用实践说明,顶板大直径定向长钻孔单孔抽采纯量3.2m^(3)/min,是常规定向钻孔的3倍,有效解决了工作面上隅角瓦斯超限问题。

定向钻进技术与装备在顶板大直径长钻孔中的应用

针对目前综采工作面顶板钻孔成孔深度浅、钻进效率低、有效孔段少等问题,提出了采用ZDY6000LD(B)履带钻机、YHD2-1000(A)高精随钻测量系统等定向钻进装备进行顶板走向大直径定向长钻孔的成孔技术,以提高顶板长钻孔成孔精度、孔深及孔径,改善采空区瓦斯抽采效果。在某矿井进行了现场试验,完成4个顶板大直径定向长钻孔,单孔最深孔深633 m,钻孔孔径达φ133 mm,试验总进尺2439 m,平均孔深609 m,有效抽采孔段保持在528~573 m,占总孔深的89%~92%,对于提高钻孔抽采利用率具有显著效果。

基于大直径顶板高位定向长钻孔的瓦斯抽采关键参数研究

为进一步降低瓦斯抽采风险和成本,提高瓦斯抽采效率,以山西焦煤集团有限责任公司东曲煤矿28210工作面为研究对象,采用理论计算、数值模拟和现场试验相结合的分析方法,探讨了综采工作面采空区覆岩运移特性,在此基础上确立了利用大直径顶板高位定向长钻孔抽采卸压瓦斯的关键性参数。研究结果表明:高位大直径定向钻孔的合理布设位置为顶板上36~50 m,深入采空区距离以15~45 m为宜。施工后回采过程中工作面上隅角的瓦斯浓度始终在0.4%以下,而钻场平均抽采浓度和平均抽采量均随工作面推进呈现一定的规律性,实践验证了大直径顶板高位定性长钻孔可有效保障煤炭安全生产,促进煤与瓦斯共采,为矿井灾害防治与资源合理利用提供了技术方向。

大直径高位定向长钻孔瓦斯抽采技术及实践

针对高强开采井田王家岭煤矿综放工作面瓦斯涌出量大、上隅角瓦斯积聚问题,基于岩层控制关键层理论,对顶板垮落走向与倾向采动裂隙发育进行研究。采用数值模拟的方法研究采空裂隙随工作面推进的演化过程,分析顶板裂隙发育高度,确定大直径高位定向长钻孔最佳布孔层位及钻孔结构,并进行工程实践。结果表明,依据关键层理论计算及采动裂隙数值模拟预测层位布设大直径高位定向长钻孔,抽采效果较好,单孔最大抽采纯量2.10 m3/min,最大抽采体积分数31.39%,4个定向长钻孔累计抽采瓦斯纯量28.99万m3,工作面上隅角瓦斯体积分数最低下降至0.46%,瓦斯治理效果显著,解决了上隅角瓦斯超限问题,保障了工作面的安全回采。

综采面顶板走向大直径长钻孔瓦斯抽采技术参数的研究

通过对采场上覆岩层运移规律的研究,分析了关键层、"O"形圈与瓦斯抽采最优汇集区域的关系,建立了瓦斯运移规律的数学模型,运用UDEC软件对该模型进行了数值模拟解算,确定了顶板大直径长钻孔瓦斯抽采的钻孔布置方式及合理参数,为实现煤与瓦斯高效、安全共采奠定了基础。

新集二矿顶板定向长钻孔瓦斯抽采效果试验研究

为研究顶板定向长钻孔瓦斯抽采技术的效果及投资成本,针对新集二矿煤层赋存条件及瓦斯抽采需求,结合该矿210100工作面现场试验的观测结果,分析了顶板定向长钻孔瓦斯抽采效果,并与其他顶板瓦斯抽采技术进行了对比。现场试验数据分析表明:在同等瓦斯治理效果条件下,顶板定向长钻孔治理回采工作面瓦斯技术,其投资比顶板高抽巷节约44.8%、工期缩短30.0%,比顶板高位钻孔投资略少、工期缩短47.5%。试验表明,布置顶板定向长钻孔治理回采工作面瓦斯的技术方案性价比较高。