高压水力机械掏穴工艺在突出矿井穿层钻孔中的研究及应用

随着矿井开采强度增大、井工深度的延伸,煤与瓦斯突出现象在我国煤矿矿井建设和煤炭开采中频繁发生,严重制约着煤矿安全生产,突出矿井的瓦斯区域治理技术也在经历多层次的发展研究试验。鹤壁矿区为单一可采煤层,整体构造形态为单斜,走向近南北,向东倾斜。其中二1煤为主采煤层(唯一可采煤层),其他煤层都不可采,矿区没有解放层可采,采取区域治理措施困难。矿区地质构造复杂,断层褶曲发育;井田深部断层更多,给矿井开采和瓦斯综合治理带来很大困难。经过多年的实践,鹤煤八矿在瓦斯区域治理方面逐步掌握了多种治理技术,取得了阶段性成绩;鹤煤八矿针对穿层钻孔瓦斯治理技术措施井下进行了现场探索与研究,通过在32集中巷多次进行技术方案论证、实践,并试验高压水力机械掏穴工艺,分析掌握了瓦斯涌出特征、有效影响半径、提高抽采纯量等多方面技术数据。

穿层瓦斯抽采钻孔用随钻式掏穴钻头设计

为提高穿层钻孔瓦斯抽采效果,目前常采用掏穴钻进技术增大煤层段局部钻孔直径,避免了岩层孔段的无效进尺,但受掏穴钻头结构限制,一般需要在先导钻孔完成后提钻,然后重新下入掏穴钻头进行掏穴钻进,存在工序多、辅助作业时间长的问题。为解决以上问题,采用齿轮齿条结构形式设计了一种随钻式机械掏穴钻头。该钻头在岩层孔段钻进时翼片收回,进入煤层后,利用水力参数的改变推动带齿条的活塞轴向运动,活塞带动带齿轮的翼片旋转并张开,从而进行掏穴钻进;掏穴钻进完成后,翼片缩回,钻头顺利退出钻孔,进行封孔连抽。现场试验结果表明,该钻头能够在岩层段保持闭合时进行先导孔施工,进入煤层后增大泵量时可顺利张开并进行掏穴钻进,增大了煤层孔段钻孔直径,降低了穿层钻孔辅助作业时间,提高了穿层钻孔掏穴施工效率。

井巷揭煤作业综合防突措施研究

煤与瓦斯突出矿井的防突工作是一项复杂的系统工程,潞安矿区主体矿井的井巷揭煤防突综合体系建设处尚于起步阶段。为解决高瓦斯厚煤层揭煤过程中出现的应力集中和瓦斯超限问题,结合某矿煤层赋存特征,采用“水力、机械造穴+钢筛管+围岩注浆”组合防突技术,建立残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、K1值、煤体膨胀变形量、煤层含水率、围岩变形量多效果检验指标相互验证的方法,有效的实现了区域卸压、补水、围岩应力控制,达到了高效安全揭煤的效果。通过井巷揭煤作业工程设计、工程施工、工程验收、工程评价等多个层面的分析,不断完善和摸索出一套适应于潞安矿区单一煤层、高地应力、高瓦斯区域条件下的井巷揭煤管理和技术模式。

新疆煤层气钻井施工实践之总结

新疆煤炭资源丰富，煤层气开发钻井中采用PDC钻头配合螺杆钻复合钻进技术、绳索取芯技术、机械掏穴完井技术，保证了井身质量。提高了钻井速度，缩短了钻井周期。