钻孔割缝网络化增透机制及其在底板穿层钻孔瓦斯抽采中的应用

针对底板穿层瓦斯抽采钻孔卸压不充分的主要问题,采用理论分析与现场试验相结合的方法,研究了钻孔割缝网络化卸压增透机制,提出了底板穿层钻孔割缝网络化增透技术,并且在国内相关矿井进行了现场应用。应用结果表明:采用该技术措施后,平均透气性系数提高了122倍,瓦斯抽采流量提高了3.5倍,瓦斯抽采浓度提高了2.3倍,预抽达标时间缩短50%以上。

深部底板穿层钻孔抽采半径优化

为探究深部底板岩巷穿层钻孔合理的抽采半径及布置方式,提出了基于瓦斯含量的抽采半径考察方法;现场考察了原始煤层和底板岩巷上方卸压煤层的抽采半径,卸压煤层不同位置的抽采半径不同,且较原始煤层增大15%~45%。据此提出了穿层钻孔采用非等间距布置的方式,研究成果对加快矿井安全高效生产、采掘接替等均具有十分重要的现实意义,对相似条件突出矿井瓦斯综合防治具有借鉴意义及推广应用前景。

阳泉矿区松软低透煤层底板穿层钻孔抽采时间优化

确定底板穿层钻孔有效抽采时间对于优化生产接替,提高生产效率有重要意义。在阳泉某矿穿层钻孔施工过程中,由于煤层透气性差、瓦斯含量高、地应力大,原有的抽采设计已不能满足消突与接替需要。在不补打钻孔条件下,延长预抽时间就成为区域瓦斯防突达标的重要途径。文中采用实验室实验、数值模拟与工程验证相结合的研究方法,首先通过实验得到了煤层的瓦斯基础参数,建立了适用于阳泉矿区煤层特点的数值模拟本构模型,并对该煤层底板穿层钻孔不同抽采时间下的抽采效果进行了模拟研究。结果表明:随着抽采时间的延长,穿层钻孔的影响范围在逐渐增大,瓦斯压力在不断降低。抽采时间为300 d时,抽采钻孔中心点残余瓦斯压力可以降至0.74 MPa以下,可以达到防突要求。最后,通过收集工程实践过程中瓦斯抽采数据,计算得出了煤层残余瓦斯含量,获得了实际残余瓦斯含量与抽采天数的关系,验证了数值模拟结果的正确性。

高压水力割缝技术在底板穿层预抽煤层瓦斯中的应用

根据瓦斯解吸理论，提出通过水力割缝技术，在煤体中人为再造裂隙，增大煤体在空气中的暴露面积，同时形成瓦斯流动通道，达到加快瓦斯解吸，提高瓦斯抽放效果的目的。现场试验说明水力割缝技术在增大钻孔单孔有效影响半径，提高瓦斯抽放率方面有较好的效果，单孔瓦斯抽放量可以提高3～4倍，部分情况达到5倍以上，瓦斯抽放浓度基本稳定在60％～80％，提高2～3倍。而且采用水力割缝技术强化抽放瓦斯时，有4～5d的滞后期，因此，为提高瓦斯抽放效果，可以选择在水力割缝钻孔之间间隔布置抽放孔。

底板穿层钻孔煤层段留置筛管技术

为解决穿层钻孔施工过程中常出现的喷孔、塌孔、抽采周期短等难题,借鉴成熟的套管钻井或跟管钻进护壁技术,提出将随钻留置筛管钻进技术应用于强突出煤层钻孔施工,介绍了其工艺方法和配套的筛管、传扭装置、悬挂构件、相关钻具等装备,并进行现场应用。应用结果表明,采用该技术共施工16个试验孔,留置筛管成功率达到87.5%,钻孔喷孔强度显著减弱,并通过与常规钻进工艺在钻孔实际钻屑量与计算钻屑量的比值对比,说明在控制孔喷方面具有较大提升,保障了后续瓦斯抽采的效果。

底板穿层钻孔在月亮田矿21124采面掘进区域防突中的应用

主要介绍月亮田矿21124综采工作面(首采层)底板穿层钻孔在该工作面掘进期间的区域防突、瓦斯治理及取得的成功经验。

煤层底板穿层巷道围岩分段支护技术

不同煤层底板垂深的穿层巷道受工作面采动影响的程度不同,其围岩破坏情况差别较大,因此需要对不同底板垂深的穿层巷道采用不同的围岩控制方法。以某矿井的3上煤层607工作面底板下的东轨上山联络巷为研究对象,采用理论分析、数值模拟方法研究了煤层底板不同垂深巷道围岩的破坏程度和范围。为便于现场对底板下不同垂深的穿层巷道采用不同的加固支护方案,根据巷道围岩破坏程度和范围,确定了将东轨上山联络巷按照底板垂深5~10 m、10~20 m和20 m以上分为3段,针对3个垂深分段巷道围岩的变形破坏情况,提出了不同垂深的底板巷道分段加固支护方案。巷道分段支护数值模拟结果表明,分段加固支护方案能够有效减小底板下方穿层巷道围岩的变形量及破坏范围,不同垂深底板穿层巷道的稳定性良好。研究结果对类似条件下煤层底板穿层巷道的围岩控制具有一定的参考意义。

底板巷穿层钻孔在煤巷掘进中的应用

随着国内煤矿开采技术的不断提高,如何提高开采量及提高开采的效率问题摆在我们面前,随着国家提出了"可保尽保,应抽尽抽"的战略方针,在这个战略方针的指导下,国内各大型煤矿对原煤的开采技术进行了技术挖潜和技术革新,研制成了底板巷穿层钻孔技术,该项技术对煤巷掘进过程中,煤瓦斯突抽放的效果显著,确保矿井的稳产、高产及安全生产。

高瓦斯厚煤层分层开采瓦斯防治技术研究

通过系统研究白芨沟矿高瓦斯厚煤层2521区段各分层瓦斯涌出现状,发现瓦斯涌出来源主要包括本煤层瓦斯涌出、邻近层瓦斯涌出和采空区瓦斯涌出;基于各分层瓦斯涌出特点,研究了区域立体抽采措施设计及效果预测技术、区域立体综合抽采技术、区域立体抽采效果综合评价技术等;最终,采用"底板穿层钻孔+定向长钻孔"的井下立体抽采模式,结合工作面顺层钻孔进行强化抽采,取得了良好的现场应用效果。通过对2621区段2621首分层回采工作面回采期间瓦斯综合治理技术等的研究,形成了适合高瓦斯厚煤层分层开采的瓦斯综合治理关键技术体系,保证了白芨沟矿的安全、高效开采。

煤层首采工作面瓦斯治理技术研究

为了通过该工作面的回采探索类似条件1煤层的瓦斯治理方法,使制定瓦斯治理方案更科学有效,根据1煤层210108工作面巷道布置情况,现场考察工作面的瓦斯治理效果,研究工作面的瓦斯涌出规律,为类似条件的工作面瓦斯治理提供了技术依据,相关集成技术具有广阔推广应用前景,安全经济效益显著。

保护层工作面瓦斯综合治理技术

论文对14102(1)工作面瓦斯涌出来源进行了分析,介绍了煤层底抽巷抽采卸压瓦斯、抽采采空区瓦斯、顶板走向钻孔抽采,上隅角埋管抽采、优化通风系统等"六位一体"的立体瓦斯治理格局,可为类似工程借鉴。

近距离煤层群上保护层煤与瓦斯共采技术研究

基于汪家寨煤矿多煤层群的赋存条件,探讨了8#煤层作为11#煤层上保护层开采的必要性,分析了关键上保护层8#煤层开采期间瓦斯涌出状况、特点及影响因素,研究了近距离煤层上保护层煤与瓦斯共采技术,即:底板穿层预抽下邻近层采动卸压瓦斯、顶板钻孔抽采上覆煤层裂隙瓦斯、采空区埋管抽采采空区瓦斯。现场应用结果表明,通过在X40806工作面的运输巷、回风巷对邻近层打钻预抽,有效治理了X40806工作面的瓦斯,保证了工作面正常生产,实现了煤与瓦斯共采。

鹿台山煤矿低渗透煤层瓦斯治理工作实践与分析

鹿台山煤矿存在煤层透气性差、瓦斯放散困难和具有上、下两层超近距离临近层的问题。针对这些难题,文章从分析鹿台山煤矿存在的瓦斯问题入手,在分析矿井存在的主要问题的同时,指出了导致这些问题出现的主要诱因;结合矿井生产过程中治理瓦斯问题的工程实践,根据煤层赋存特点提出了不同的瓦斯抽采治理体系。生产实践经验表明:底板穿层钻孔结合顺层短孔瓦斯抽采技术对治理含夹矸煤层瓦斯问题效果显著。

煤与瓦斯突出矿井底板运输巷兼作瓦斯抽采巷设计研究

通过对富邦煤矿煤层赋存条件、瓦斯涌出规律进行分析,采取了优先开采保护层及底板穿层预抽煤层瓦斯的区域综合防突措施,提出了底板运输巷兼作瓦斯抽采巷的采区布置方式,并对底板穿层钻孔及钻场进行了设计,对今后近距离煤层群的煤与瓦斯突出矿井设计具有参考意义。

胡底煤矿高突矿井低透煤层工作面瓦斯抽采技术方案

随着胡底煤矿生产规模增大,原采用的风排瓦斯、顺层钻孔及顶板下向钻孔抽采瓦斯的治理方案不足以保证工作面瓦斯浓度处于安全范围内。以该矿3~#煤层工作面为例,对高突矿井低透煤层的瓦斯抽采技术方案进行了研究,通过增加煤层底板岩巷并在岩巷中布置底板穿层钻孔进行瓦斯抽采,并在未采掘区域内配合地面煤层气井抽采瓦斯。实践表明:该方案的成功实施使得该工作面的瓦斯抽采量由6.6 m^3/min增加至14.48 m^3/min,瓦斯抽采率由18%上升至40.5%,工作面瓦斯抽采达标,有效解决了工作面瓦斯超限的问题,从而确保了工作面安全高效生产。

近距离下保护层开采瓦斯泄漏防治技术研究

在荥巩煤田近距离下保护层开采技术实施过程中,先后出现过3次瓦斯泄漏事故,通过改进底板抽放巷布置方式和钻孔封孔工艺等关键技术,达到防止瓦斯泄漏的目的,同时实现高效瓦斯抽采的目标,为相似条件下矿井瓦斯治理提供有益借鉴。

张集矿深部采区B组煤层瓦斯综合治理

开采保护层是目前国内外公认的提高瓦斯抽采率、防治突出和冲击地压等的一种安全高效措施。根据张集矿深部采区B组（11—2～4）煤层及瓦斯赋存情况，合理选择9煤层作为关键保护层，下保护11—2煤层，上保护8煤层，开采8煤层保护6煤层，开采6煤层保护4煤层，实现层层保护。开采9煤层并结合11—2、6煤层底板巷穿层钻孔预抽11—2、8、6、4煤层煤体卸压瓦斯，实现高瓦斯工作面在低瓦斯状态下采掘，确保矿井安全高效生产，同时进行了技术方案经济比较，实现技术经济一体化。

高突低透煤层区域瓦斯综合治理技术应用研究

某矿为煤与瓦斯严重突出矿井,104工作面为该矿的首采保护层工作面,结合煤层的赋存及瓦斯灾害情况,该工作面采取底板岩巷穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯结合顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施。试验结果表明,104工作面开切眼前方100～400m范围煤层残余瓦斯压力实测最大值为0.33MPa,分别根据残余瓦斯压力和瓦斯抽采量计算的残余瓦斯含量为4.36m3/t、3.58m3/t,均低于《防突规定》的临界值,表明通过实施底板岩巷穿层钻孔结合顺层钻孔预抽煤层瓦斯的区域防突措施,该区段煤层已完全消除煤与瓦斯突出危险性。

煤巷掘进工作面声发射监测传感器超前布设工艺研究

为实现对煤巷掘进工作面掘进过程声发射监测信号的有效采集,确保监测效果真实可靠,对煤巷掘进过程声发射监测传感器超前布设工艺进行了研究。在掘进工作面本煤层顺层钻孔与底板巷穿层钻孔安装传感器,考察监测工艺可行性以及监测信号的有效性与真实性。研究结果表明:可伸缩式弹性倒爪机构可实现传感器在顺层与穿层钻孔内的有效安装,但基于工程现实客观条件,底板巷穿层钻孔安装传感器更具可行性;同时通过该传感器所采集的监测信号更接近煤岩体内产生的真实信号,从而确立了煤巷掘进工作面声发射监测传感器宜采用底板巷穿层钻孔布设的安装工艺,该工艺可有效提升监测信号真实性与可靠性,并进一步完善了煤巷掘进工作面声发射监测技术体系。

朱仙庄煤矿Ⅱ831工作面区域条带消突技术研究

为了解决无保护层的煤层区域瓦斯治理的难点,分析了朱仙庄矿煤层及瓦斯赋存状况,提出了在不具备开采保护层的区域内,采用底板穿层钻孔区域防突措施,对掘进巷道进行打钻预抽。在详细介绍底板穿层钻孔的布置、抽采和计量方式的同时,通过理论计算和实际掘进作业两个方面,共同验证了底板穿层钻孔条带预抽区域措施可行性和可靠性,进而为穿层钻孔预抽区域措施在矿区的推广应用提供了范例。