底板钻孔截流抽采技术在分叉煤层瓦斯治理中的应用

针对突出煤层分叉区域工作面开采过程中2下煤层卸压瓦斯大量涌出、上隅角瓦斯治理困难等问题,采取在上顺槽施工底板定向长钻孔、下顺槽施工拦截钻孔截流抽采相结合瓦斯治理技术,研究底板拦截钻孔布孔方式、层位及抽采范围,显著提高拦截钻孔的成孔率和抽采效果,实现了瓦斯零超限。

集装箱底板钻孔小车控制系统的设计

设计集装箱底板钻孔小车控制系统。该系统具有分段定位控制、暂停微调控制、防跑偏实时修正控制、防撞/暂停/倾斜保护等功能。

集装箱底板钻孔小车左右轮实时修正的实现方法

介绍集装箱底板钻孔小车左右轮实时修正的实现方法,通过在左右从动轮安装的旋转编码器进行位置检测,PLC实时修正左右主动轮伺服电机的运行速度,小车基本实现直线运行。

复杂岩层底板钻孔施工工艺探索与应用

底板钻孔抽采煤层及其围岩瓦斯(油型气),可使得采空区瓦斯涌出量大幅减少。针对黄陵二号煤矿底板瓦斯(油型气)的赋存情况及灾害治理需求,对复杂岩层中施工底板穿层钻孔的施工工艺进行探索。从钻杆选型、孔内排渣、孔外除尘及钻孔护孔等方面展开论述,在分析了各工艺的优缺点和适用范围后,形成了成套的施工技术,并在207工作面进行现场应用。实践表明,采用风力螺旋排渣工艺底板钻孔,有利于钻孔的排渣效果及钻孔质量,底板钻孔的成孔率达到了100%;孔口湿式除尘技术解决了底板钻孔施工过程中的粉尘浓度高的问题;钻孔护孔技术消除了因水造成的塌孔问题,保证了钻孔的质量,提高了钻孔抽采效果。

青龙煤矿底板定向钻孔施工分析

针对贵州青龙煤矿低透气性煤层,在21605底抽巷设计底板穿层定向钻孔,进行16#煤层治理瓦斯。首先,根据钻遇地层情况,确定定向钻孔在底板的开孔层位,然后通过分析在施工定向钻孔中出现的问题,对定向钻孔的最初设计进行优化,确保定向钻孔施工顺利,进入目标煤层,并在目标煤层中得到有效延伸,从而进行瓦斯抽采。通过本次施工可知,只有定向钻孔在目标煤层中有效延伸,才可减少抽采盲区,以达到瓦斯治理的效果,为煤矿安全掘进提供保障。

煤巷底板防冲钻孔释能解危原理及参数优化

我国西北的华亭与彬长等矿区受水平构造应力影响严重,底板冲击地压显现剧烈。卸压钻孔是我国应用最为广泛的冲击地压防治解危措施,其具有解危效果良好、方便安全等特点,科学合理地制定卸压钻孔参数可有效提高防冲效率,但目前针对底板卸压钻孔的研究还相对匮乏。为此,基于底板破坏的力学模型,研究了底板钻孔的释能解危原理,建立FLAC^(3D)数值模型研究了不同钻孔参数的合理取值范围,并进行现场工业性应用论证。研究结果表明:①卸压钻孔可为底板弹性能缓慢释放提供自由空间,组成的“梯形”结构使煤层底板集中水平应力向深部岩层转移,破坏底板的蓄能条件,有效释放底板中的弹性能。②底板中的水平应力降低程度与钻孔倾角近似呈正相关,实施底板卸压钻孔倾角控制在60°~75°,可以取得较好的底板卸压解危效果;钻孔间距的合理取值范围在1~3 m,对整个底板的冲击地压防控可以起到理想效果;随着钻孔直径的增大,底板中心区域的应力降低程度随之增大,现场实施钻孔直径应在140~200 mm;理想钻孔排距布置应为1.4~1.8 m,并非越小越优。③研究成果应用于彬长矿区某矿,并对煤层底板防冲效能进行验证,其有效控制了底鼓程度和冲击危险强度,验证了底板解危防冲措施的有效性和钻孔参数的合理性。

复杂地层底板梳状定向钻孔抽采瓦斯技术研究

为了解决发耳煤矿复杂地层条件下煤层厚度薄、煤质松软、瓦斯含量高、瓦斯压力大,难以实现瓦斯高效抽采的问题,以发耳煤矿+980 m水平运输延伸巷掘进期间的瓦斯治理为例,通过对其所处区域地层的煤层赋存状态和地质条件的分析,提出了底板梳状定向钻孔抽采瓦斯的技术方案,形成了复杂地层条件下以主定向钻孔为基础、多分支钻孔梳状扩展的定向钻进技术与工艺,开展了现场试验,并对单孔抽采效果进行了考察,结果表明:在+980 m水平运输延伸巷道掘进过程中,在5-2煤层底板下5 m处,共施工7个主定向钻孔,以主钻孔为主干又施工了56个梳状分支,钻孔连抽后,单孔平均瓦斯抽采浓度为26.64%,单孔平均瓦斯抽采纯量为0.33 m^(3)/min,取得了良好的瓦斯抽采效果。

近距离煤层群底板拦截钻孔抽采回采工作面卸压瓦斯技术研究

根据赤峪煤矿近距离煤层群开采及瓦斯含量在10 m3/t以上等特殊条件,采用近距离煤层群底板拦截钻孔抽采回采工作面卸压瓦斯技术,利用在3号煤层的掘进巷道施工拦截钻孔,拦截钻孔抽采3号、4号煤层卸压瓦斯,降低回采过程中3号、4号煤层卸压瓦斯涌入2号煤层采空区的量。该技术通过在赤峪煤矿中央采区C1204工作面试验结果表明,底板拦截钻孔抽采回采工作面卸压瓦斯技术可替代底板抽采巷施工底板卸压钻孔,不仅有效的降低煤层瓦斯含量、压力,保证了工作面安全生产,同时节省了底板抽采巷因变形严重需要维修的费用。

高瓦斯薄煤层采煤工作面底板钻孔瓦斯抽采技术

分析得出高瓦斯薄煤层回采工作面瓦斯涌出以邻近层为主。为解决工作面回采期间瓦斯异常涌出的问题,采用在4号煤层底板布置钻孔对卸压瓦斯进行抽采,并对底板钻孔抽采参数设计进行了研究,结合底板钻孔抽采效果分析,得出4号煤层底板裂缝带高度、底板钻孔最佳施工参数等数据。现场应用结果表明:通过向工作面底板裂缝带内施工参数设计合理的底板钻孔,单孔抽采瓦斯纯量在0.10~0.44m^3/min之间,解决了工作面底板瓦斯超限的难题,保障了工作面安全回采。实践证明,回采期间高瓦斯薄煤层采煤工作面卸压瓦斯抽采是治理瓦斯的关键。

利用底板岩石钻孔抽采下邻近层卸压瓦斯

汪家寨煤矿斜井40103采煤工作面生产期间瓦斯涌出量大,虽然采取了一些治理措施,但瓦斯浓度仍时有超限。通过在其运输巷施工钻场,钻场内施工底板岩石钻孔抽采下邻近层卸压瓦斯,降低了工作面及回风流的瓦斯涌出量,有效解决了工作面瓦斯浓度超限的问题。

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。

煤层底板梳状长钻孔分段水力压裂增透技术研究与工程实践

针对阳泉矿区3#煤层钻孔成孔性差、煤层渗透率低、瓦斯抽采困难等问题。提出了煤层底板梳状长钻孔分段水力压裂增透技术,并在阳泉矿区新景矿进行工业性试验。钻探施工底板梳状长钻孔总进尺1278 m,包含5个分支孔,主孔长度650 m;分5段压裂施工,累计注液1863 m^(3),最高压力22.26 MPa,孔底至孔口最高压力呈下降趋势。压裂完成后,统计分析90 d钻孔瓦斯抽采数据,日均瓦斯抽采纯量0.23~0.89 m^(3)/min,平均0.46 m^(3)/min,钻孔瓦斯抽采体积分数27.82%~93.67%,平均50.88%,较未压裂区域瓦斯抽采体积分数提高了3.52倍,日均瓦斯抽采纯量提高了8.3倍。

近距离上保护层底板岩层钻孔瓦斯抽采技术

针对近距离上保护层工作面开采期间瓦斯涌出量大的问题，通过分析近距离上保护层底板煤岩层采动效应与被保护层瓦斯越流规律，提出近距离上保护层底板岩层钻孔瓦斯抽采技术。在资江煤矿3527保护层工作面进行了现场试验，结果表明：底板岩层钻孔最大瓦斯抽采体积分数50％，瓦斯抽采纯量0．81～2．03rn。／rain，平均1．47m。／rain，并确定了底板岩层钻孔的有效抽采范围，该方法实现了保护层工作面的瓦斯防治。

底板梳状定向钻孔套铣打捞技术研究与应用

为解决底板梳状定向钻孔卡钻事故中采用常规"强力回转起拔"工艺处理效果不理想,而采用反丝钻杆或强力拧断方法存在工期和经济损失大的问题,对套铣打捞钻具弯曲孔段通过性计算分析及套铣打捞钻进技术参数研究,成功解决了河南某矿孔深344 m底板梳状定向钻孔卡钻事故。应用结果表明:现有套铣打捞钻具允许通过的最大钻孔曲率大,套铣打捞过程中转速控制在30~50 r/min,钻进速度控制在6~12m/h,间隔12~15m配合冲洗液进行一次冲孔,采用该套铣打捞技术及装备能够有效提高底板梳状定向钻孔卡钻事故处理成功率。

底板梳状定向钻孔技术理论与实践

针对突出薄煤层采用底板穿层钻孔进行瓦斯抽采存在钻孔穿煤长度短、钻孔轨迹无法控制、钻孔有效利用率低等问题,利用底板梳状定向钻孔技术在煤层底板岩层施工长距离钻孔,同时开分支进入煤层,实现对突出薄煤层的瓦斯治理。根据底板梳状定向钻孔施工特点,分析了底板梳状定向钻孔分支孔分支点位置的选择、分支孔间距确定、分支孔开孔施工工艺、钻孔轨迹控制等关键技术并给出了建议。实践证明,通过该套底板梳状定向钻孔技术的应用,能使底板梳状定向钻孔实现对大于500 m范围突出薄煤层的有效覆盖,大大提高钻孔利用率。

底板梳状钻孔在碎软煤层瓦斯治理中的应用

针对碎软煤层顺层钻孔成孔深度浅、成孔率低、存在抽采盲区等突出问题,基于贵州省青龙煤矿煤层及顶底板岩层赋存特征,提出利用底板梳状钻孔进行碎软煤层长距离、区域瓦斯抽采与治理。首先分析了底板梳状钻孔的施工工艺原理及技术优势所在,从布孔层位、分支点位和钻孔间距的选择等方面总结了底板梳状钻孔的设计原则。通过钻进装备的优选、钻进工艺参数和钻具组合的优化,成功穿越破碎煤岩层孔段,并实现了■127 mm套管全程护孔下放,在21605底抽巷施工完成了多组底板梳状定向钻孔。瓦斯抽采效果表明:底板梳状定向钻孔瓦斯抽采流量大、浓度高、衰减速度慢,单孔瓦斯抽采浓度60%~85%、抽采纯量0.8~2.5 m^3/min,实现了碎软煤层瓦斯高效抽采。为碎软煤层矿井区域瓦斯抽采与治理提供了重要的借鉴。

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。

王坡煤矿底板梳状钻孔施工工艺的探索和实践

针对煤巷条带掘进面瓦斯治理抽采时间长、采掘衔接紧张的问题,利用定向钻孔长距离、大孔径、轨迹可控的优势,在已掘巷道施工定向钻孔,对煤巷条带瓦斯进行提前精准抽采,缩短抽采时间,解决采掘衔接紧张的问题。采用定向钻机施工底板梳状钻孔预抽煤巷条带瓦斯工艺是可行的,单组底板梳状定向钻孔可实现对70 m长度煤巷条带有效覆盖,钻孔预抽效果是普通钻孔的2倍。

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。