多点控制水力压裂增透快速消突技术研究及应用

针对单一、低透气性突出煤层消突困难、煤巷掘进速度低的问题,提出了多点控制水力压裂快速消突方法。以鹤壁六矿为试验矿井,通过理论分析多点控制水力压裂煤层破裂过程,结合适用于鹤壁六矿瓦斯地质条件的RFPA^(ZD)-Integrated软件进行水力压裂数值模拟,研究了多点控制水力压裂增透快速消突机理,确定了适合六矿2123回风巷的压裂设备型号及压裂工艺参数。结果表明,多点控制水力压裂效果要优于常规水力压裂,试验工作面实施控制压裂措施后,瓦斯抽采浓度、瓦斯流量和掘进速度均有大幅提高,达到了快速消突的目的。

下向穿层钻孔条带预抽快速消突技术

受到排水排渣等因素制约,下向穿层钻孔往往达不到上向穿层钻孔的抽采效果,为确保下向穿层钻孔预抽效果,确保煤巷快速掘进,必须要解决一个难题——下向穿层钻孔如何快速消突?

三软低透煤层回采工作面快速消突技术

大众煤矿开采的二1煤层为三软低透突出煤层,由于煤层煤质软易塌孔,需要较长的抽采时间才能满足消突效果要求。瓦斯抽采效果不理想造成采掘衔接紧张,已经对矿井的经济效益产生较大的影响。针对这些技术难题,大众煤矿优化抽采钻孔布置方案,并采取顺层全钻孔防塌孔技术措施,较好地提高了抽采效果和效率。

低渗透综采工作面快速消突技术应用研究

某矿开采的二1煤层为三软低透突出煤层,采用预抽煤层瓦斯作为工作面主要防突技术措施。煤层煤质软易塌孔,工作面煤层瓦斯抽采效果不佳,长的抽采时间才能满足消突效果要求。瓦斯抽采效果不理想造成采掘衔接紧张,对矿井的经济效益产生影响。针对这些技术难题,某矿优化抽采钻孔布置方案,并采取顺层全钻孔防塌孔技术措施,较好的提高了抽采效果和效率。

丁集矿下向穿层钻孔快速消突技术研究

从高抽巷施工下向钻孔,可以省一条瓦斯治理巷道,做到“一巷多用”,节约资金,但是施工过程中针对地应力大、瓦斯压力大 、排水困难等特点、从计划、设计、组织、施工等方面,强化现场施工管理,围绕掏穴卸压、增透、抽采、封孔等进行创新,取得了较好的抽采效果,钻孔浓度有了提升,抽采效果提升明显,做到了快速消突的目的。

掏穴钻头煤层段扩孔快速消突技术试验研究

针对穿层掩护钻孔及石门揭煤钻孔快速消突问题,提高预抽效果,缩短预抽时间。在潘一矿西一采区-530^-630m轨道斜巷上部车场试验了掏穴钻头煤层段扩孔快速消突技术。试验通过对瓦斯压力、瓦斯抽采两个指标的综合分析考察,最终确定掏穴钻孔施工的有效影响半径可以达到5m,抽采半径3m以上。

应力集中区揭煤工作面快速消突方案

卧龙湖煤矿地质构造复杂,煤层瓦斯含量较大,为煤与瓦斯突出矿井,复杂的地质构造给矿井消突工作带来困难。通过在北翼采区应力集中区域改变消突工艺,测定该区域煤层的瓦斯含量、瓦斯压力,研究该矿井8煤层应力集中区域快速消突方案,为卧龙湖煤矿对应力集中区域煤层瓦斯治理提供了理论和实践依据。

中马村矿211021回风巷快速消突技术

中马村矿二1煤属于严重煤与瓦斯突出煤层,211021回风巷煤质酥软,原煤瓦斯含量10.52~12.3 m3/t。利用底抽巷施工穿层钻孔,通过“主冲钻孔”冲煤卸压增透,“主抽钻孔”增加抽采通道,抽采瓦斯,同时采用水力膨胀式临时封孔器封孔,在节约瓦斯治理成本的前提下实现了回风巷的快速消突。

基于高压水力割缝工艺的煤巷快速消突技术

突出煤层的煤巷掘进是突出矿井瓦斯灾害治理的重点之一。降低突出煤层的瓦斯压力、含量,转移其承载的地应力是解决问题的关键。通过水力割缝工艺,从地应力角度入手,在煤体中利用水力割缝形成空间,人为再造裂隙和微裂隙,使突出煤层的瓦斯得到释放,地应力得到转移。现场试验表明,水力割缝后煤巷钻孔瓦斯涌出初速度q值得到降低,瓦斯钻屑量S值明显降低,巷道月平均进尺由80～90 m提高到90～110 m,同时由于水力割缝钻孔有效影响半径的增大,减少32.6%的钻孔施工量。

水力挤出消突技术在水井头煤矿掘巷中的应用

针对水井头煤矿开采煤层具有严重的煤与瓦斯突出危险性,煤巷工作面推进速度缓慢等问题,根据煤层赋存特点,在掘进工作面实施水力挤出消突技术。通过理论研究确定了布孔方式为三花眼布置、注水孔孔深8 m、合理封孔深度3 m、合理注水压力12～16 MPa、注水孔有效影响范围为1.0～1.5 m、注水过程需20～40 min,注水量4～6 m3。注水后,瓦斯钻屑解吸指标K1值由0.65mL/(g.min1/2)降至0.22 mL/(g·min1/2),煤体位移达到60～120 mm,卸压带宽度增加了5m,月进尺达到75～90 m,掘进速度提高1倍以上。

水力冲孔消突措施试验研究

针对淮南矿区埋深大、透气性低及高地应力的煤层赋存状态,为了解决石门揭煤过程中的煤与瓦斯突出问题,在谢桥等5个矿试验了水力冲孔技术,通过排出部分煤体和瓦斯,对煤体增透卸压,从而实现快速、安全的揭煤。研制了水力冲孔专用PZCK-C-*系列喷头,优化了水力冲孔工艺和技术参数,模拟对比了冲孔前后钻孔周围的应力变化。试验结果表明,在钻孔冲出煤量达到1.0～2.5 t/m时,其冲孔影响半径可以达到5.5～9.0 m,煤层透气性系数增大了70%～370%,实施水力冲孔后,冲孔控制区域的煤体得到卸压,透气性增大,突出潜能和瓦斯热力学能得到释放,快速消除了石门揭煤工作面的突出危险性。

单一、低透气性煤层煤巷快速掘进综合防突技术研究及应用

针对鹤壁六矿二1煤层属于严重突出危险性煤层,采用单一消突措施严重影响了掘进速度的实际情况,研究了煤与瓦斯突出灾害发生与破坏的运动机理,提出了通过采用水力压裂、边掘边抽和超前抽放相结合的综合防突技术以消除工作面的突出危险性。现场试验表明:抽放浓度由原来的5%提高到32%,抽放流量增加了14-17倍,巷道掘进速度提高到2倍以上;改善了掘进巷道的作业环境,实现了煤巷的安全快速掘进。

潘二矿突出煤层石门快速揭煤技术应用

为实现潘二矿首个A组煤快速投产,实现矿井正常接替,通过合理利用现有巷道关系,优化钻孔设计,改进钻孔施工工艺,提高钻孔施工质量。并实行抽采系统自动排水,提高钻孔抽采效果,实现石门揭煤快速消突。为快速进入A组煤的煤巷掘进提供有力保障。

深立井揭穿多层突出煤层技术与实践

为了缩短了揭煤工期、加快成井速度,在淮北桃园煤矿扩建工程新副立井井筒、揭穿多层深水平突出煤层的施工中,采用突出煤层快速掘进施工技术,实施探、测一体化,扫孔冲煤等新工艺,实现快速测报、消突,安全顺利揭穿共10层煤,工程实践表明:距煤垂距10 m的探、测煤一体化工艺提高了测定的准确度,节约了5 m的测压工序及指标钻测时间;扫孔冲煤工艺是立井井筒揭穿突出煤层钻孔排放措施的制胜环节。

顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施在高山煤矿的应用

针对高山煤矿1906综采工作面在1906上下顺槽掘进期间原始煤层瓦斯含量进行分析,该综采工作面采取顺层长钻孔预抽回采煤层区域防突措施比较合适,采取该防突措施不仅为钻机施工钻孔带来方便,更加快了钻孔施工进度,提高了本煤层瓦斯抽采率,促进了煤巷快速消突并加快了掘进速度,确保了高山煤矿正常采掘接替,取得了较好的经济效益。

芝兰冲矿煤巷工作面快速掘进技术的试验探索

芝兰冲矿为高瓦斯矿井,目前按突出矿井管理。该矿4105采区下引煤巷在掘进过程中校检超标频繁,炮后瓦斯超限严重。为了减缓瓦斯超限,提高煤巷掘进速度,在该煤巷实施了松动爆破试验。试验表明,掘进工作面单个钻孔瓦斯抽采纯量提高了4倍,校检超标率降低了80%,炮后瓦斯超限时间由以前的2 h缩短为10 m in,掘进速度提高了1倍,实现了安全快速掘进,有效地缓解了该矿的采掘接替失调问题。

水射流割缝在低透气性强突煤层瓦斯抽采中的应用

结合川南地区煤质松软、煤层透气性差、瓦斯含量高等特点,开展了基于水射流割缝强化瓦斯抽采、促进煤巷消突的研究,并在兴文县建设煤矿进行了工业试验,通过对煤体扰动效果、抽采量衰减情况以及瓦斯预抽率等一系列指标的考察,表明:采用该技术后大幅度缩短了工作面瓦斯抽采达标时间,显著提高了瓦斯治理效果,为进一步推广该技术提供了依据。

松软低透气性煤层顺层钻孔全程套管预抽瓦斯技术

为了提高松软低透气性煤层的瓦斯抽采效果,针对潘一矿东区1252(1)首采工作面的特点,开展了松软煤层顺层钻孔全程瓦斯预抽技术实践,采取该措施后,单孔瓦斯抽采体积分数由原来的20%～40%提高到90%,瓦斯抽采纯量由原来的0.08 m3/min提高到0.25 m3/min,且最大单孔瓦斯抽采纯量达0.51 m3/min;评价单元瓦斯抽采纯量提升近35%,且流量稳定;单元抽采达标时间由传统预抽工艺的93 d,减少到采用顺层钻孔全程套管预抽瓦斯技术后的26 d,达到了快速消突和均匀消突的目的。

低压力、低含量煤层水力压裂技术

针对张集煤矿11-2煤层低压力、低含量的特点,通过开展水力压裂增透技术,提高了煤层透气性系数,降低了煤层瓦斯压力及瓦斯含量,降低了煤层瓦斯抽采达标时间,有效提升了瓦斯治理效果,缩短了瓦斯治理时间,实现了安全快速消突,提高巷道掘进速度,有效缓解了张集煤矿采掘接替的进展局面。

底板穿层预抽钻孔综合增透技术

为解决低透气煤层抽采效果差,达标所需时间长,影响工作面接替问题,本文介绍低透气性突出煤层穿层钻孔预抽煤层瓦斯增透综合技术,为实现对低透气性突出危险煤层快速消突提供经验。