高位大直径定向长钻孔采空区瓦斯治理技术应用

为全面处理采空区瓦斯超限问题,应用高位大直径定向长钻孔治理上隅角瓦斯,结合煤矿采煤工作面实际情况,研究高位定向长钻孔的合理布置层位,合理设计钻孔轨迹,精准施工至预定层位,大幅度提高高位抽采钻孔的利用效率,形成以孔代巷上隅角瓦斯治理模式,实现采空区抽采瓦斯稳定、连续,杜绝上隅角瓦斯超限,确保安全高效回采,充分保障职工生命安全。

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。

高位定向长钻孔强化抽采裂隙带瓦斯技术研究

河南平宝煤业有限公司己15-17-12110工作面回采过程中主要采取风排和卸压抽采治理瓦斯涌出,回采期间工作面上隅角处出现瓦斯体积分数偏高的情况。根据数据分析,该工作面瓦斯来源不单来自本煤层涌出,煤层附近岩层也有较多的瓦斯逸散涌出至工作面回风流。为解决工作面上隅角和回风流瓦斯体积分数偏高问题,计划采取大直径高位定向长钻孔强化抽采裂隙带瓦斯,不仅能够使裂隙带瓦斯不向工作面运移,而且有望改变工作面上隅角附近的风流流场,避免上隅角瓦斯超限,该技术的成功实施为河南平宝煤业有限公司高瓦斯大采长工作面瓦斯综合治理提供了一条新的途径,具有重大意义。

大直径定向高位长钻孔瓦斯抽采数值模拟及治理效果

为解决山西华阳集团新能股份有限公司二矿1031工作面上隅角瓦斯超限问题,基于COMSOL的煤层覆岩模型,针对不同孔径下的抽采负压进行模拟分析,选取直径为153 mm的钻孔,抽采负压为20 kPa进行现场测试,结果表明,抽采后的上隅角瓦斯浓度平均为0.48%,比抽采前期降低了0.66%,说明大直径定向高位长钻孔能帮助1031工作面处理瓦斯浓度过高的问题,减少生产过程中会出现的安全隐患。

大直径高位定向孔一次钻扩技术及瓦斯抽采效果分析

针对“U”型通风回采工作面采动卸压瓦斯常规治理方式存在的综合效率低、治理成本高等问题,以山西晋城矿区某煤矿生产工作面为研究对象,提出采用φ200 mm大直径高位定向钻孔进行采动卸压瓦斯治理;基于该煤矿顶板大直径高位定向钻孔成孔技术难点分析,选型了关键钻进装备,包括ZDY20000LD型定向钻机、BLY460型泥浆泵车和多动力扩孔钻具;开发了复合强排渣定向钻进技术与多动力一次扩孔技术,实现了复杂地层条件下φ120 mm高位孔定向钻进与φ200 mm一次钻扩成孔,综合成孔效率较常规多次分级扩孔方式提高50%以上。瓦斯抽采效果表明:距煤层顶板30~40 m、距回风巷道40 m区域范围是采动裂隙密集发育区,钻孔平均瓦斯抽采体积分数保持在40%以上、最大瓦斯抽采纯量10.94 m^(3)/min,效果显著。

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。

工作面初采阶段高位定向长钻孔瓦斯抽采技术研究与实践

为提高工作面初采阶段瓦斯抽采效果,避免上隅角瓦斯超限,以沙曲1#煤矿4502工作面为研究对象,采用数值模拟方法研究了覆岩在工作面初采阶段内的垮落特征,结合4502工作面初采阶段的瓦斯涌出量及覆岩垮落特征,沿工作面顶板设计3个高位定向长钻孔,钻孔末端由高位顶板延伸至工作面初采阶段的冒落带区域内。现场实践表明,合理设计高位定向长钻孔轨迹,有效提高了工作面初采阶段的瓦斯抽采量,避免了上隅角瓦斯超限,实现了工作面全生命周期内的持续高效瓦斯抽采。

高位定向长钻孔替代高抽巷瓦斯抽采技术应用研究

基于上覆岩层“O”型圈理论及高位定向长钻孔技术特点,结合园子沟矿1012001工作面2#煤层顶板特征,利用大直径定向长钻孔施工技术装备,开展园子沟矿“以孔代巷”技术适用性研究试验,确定合理的钻孔孔径、布设高度、平面控制范围等参数。试验表明,利用大直径定向长钻孔施工技术装备,可以实现钻孔深度600 m,终孔孔径φ193 mm钻孔施工,定向钻孔轨迹在平面上与剖面上均可达到80%以上控制精度,高位钻孔布孔层位符合“O”型圈理论,2#、补4#钻孔显示了良好的抽采效果。

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。

高位定向长钻孔抽采技术在上隅角瓦斯治理中的应用

为了更好地解决曹家山矿井下采空区瓦斯超限问题,本文以80105工作面为工程背景,基于理论分析和公式计算明确了定向高位钻孔的空间位置,并经现场实践分析长距离定向高位钻孔和定向顺层钻孔的瓦斯抽采效果。实践结果表明:80105工作面施工高位定向钻孔抽采浓度29.5%~69.2%,单孔混合量4.9~7.2m^(3)/min;80103工作面施工定向顺层钻孔抽采浓度15%~52.3%,单孔混合量0.368~0.815m^(3)/min,体现显著的社会与经济效益,保证矿井的安全生产。

高位定向长钻孔在综采工作面裂隙瓦斯抽采中应用

针对综采工作面回采后采空区顶板裂隙中瓦斯集聚、容易导致回风隅角瓦斯超限问题,提出采用高位定向长钻孔对裂隙瓦斯进行抽采。依据30902综采工作面现场情况,通过理论计算以及瓦斯抽采经验,确定高位钻孔合理层位为9#煤层顶板20~26 m,水平方向上与回风巷间距为10~22 m;对高位定向长钻孔施工方案进行设计。现场应用后,高位定向长钻孔瓦斯抽采纯量、接抽时间较常规高位钻孔分别增加约3.72倍、4.15倍,通过裂隙瓦斯高效抽采可显著降低回风隅角瓦斯浓度,接抽期间回风隅角瓦斯浓度控制在0.56%以内,实现了裂隙瓦斯高效抽采,可为采面煤炭安全高效回采创造良好条件。

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。

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。

高位定向长钻孔在综放工作面顶板裂隙瓦斯抽采中的应用研究

11203综放工作面回采的11#煤层具有瓦斯含量高、抽采难度大等问题,常规的顺层钻孔以及顶板高位钻孔难以有效解决回风巷及回风隅角瓦斯浓度高问题。为此,提出用高位定向长钻孔抽采顶板裂隙瓦斯,通过大直径钻孔提高抽采效果。依据现场条件确定高位定向长钻孔布置层位及施工方案并进行工程应用,现场应用后,高位定向长钻孔瓦斯浓度、抽采量均保持高位,采面回风巷及回风隅角瓦斯浓度分别控制在0.4%、0.6%以内,取得较好瓦斯治理效果。

薄煤层高位定向长钻孔裂隙带抽采方案研究与应用

定向长钻孔瓦斯抽采技术具有钻孔深、轨迹可控、成本相对较低以及缓解采掘接续紧张的显著优势,已经成为国内瓦斯抽采的重要技术手段。由于采煤工作面高位抽采巷在一定条件下存在瓦斯隐患,而且费用投入较高,利用高位定向长钻孔代替高位抽采巷是瓦斯抽采方式的变化,高位定向长钻孔瓦斯抽采技术对于上下邻近层瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采具有重要作用。山西安泽玉华煤业1404综采工作面取消高位抽采巷后,研究采用高位定向长钻孔进行采空区裂隙带瓦斯抽采,并根据煤层赋存情况对抽采方案设计进行优化,解决了工作面回风隅角瓦斯防治问题,对类似条件下U形通风系统工作面瓦斯防治具有参考价值。

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应用

针对煤矿工作面回采后采空区瓦斯富集超限问题,研究采用螺杆马达结合随钻测量系统施工大直径高位定向长钻孔替代高抽巷及传统高位钻孔,通过受控定向钻进技术使钻孔分布在煤层顶板回采断裂带,保障煤层回采过程瓦斯抽采通道。结合在淮北矿区杨柳矿、临涣矿应用施工情况,大直径高位定向长钻孔最大瓦斯抽采体积分数97%,日最大抽采纯量达到8 251 m^3,对比分析大直径高位定向长钻孔与常规高位钻孔采空区瓦斯抽采效果,结果表明,大直径高位定向长钻孔在瓦斯治理效果、成本、施工效率等方面均优于传统高位钻孔,在煤矿瓦斯治理推广有重要意义。

高位水平长钻孔的定向工艺原理及应用

介绍了高位瓦斯抽放水平长钻孔的定向工艺,针对韩城矿务局桑树坪矿高位钻场具体地层状况,应用此原理进行现场施工取得了良好的定向效果。这为国内相似条件下瓦斯抽放钻孔的推广应用提供了借鉴依据。

高位定向长钻孔瓦斯抽采技术在国投新集的应用研究

通过对比分析不同层位定向钻孔的瓦斯抽放效果,获得了布置定向钻孔的最佳层位。对比分析高位定向长钻孔和顶板穿层钻孔的瓦斯抽放效果,证明了前者的抽放效率更高。工作面回采时,高位定向长钻孔对降低采空区和上隅角瓦斯发挥了一定的作用。

青龙煤矿11615工作面高位定向长钻孔瓦斯抽采分析

为解决青龙煤矿11615回采工作面上隅角瓦斯浓度超限难题,结合该工作面实际瓦斯赋存情况,采用高位定向长钻孔瓦斯抽采技术方法开展瓦斯抽采。对比了瓦斯抽采效果与钻孔距回风巷距离远近的关系,研究了瓦斯抽采效果与回采里程的关系,总结了高位定向长钻孔的瓦斯抽采规律。研究结果表明:回采过程中,通过高位定向长钻孔抽采采空区上覆岩层瓦斯,回采工作面上隅角瓦斯浓度降低到0.25%~0.35%,解决了该采空区上隅角瓦斯浓度超限问题;钻孔距回风巷距离为40m时,抽采瓦斯浓度基本稳定在18.5%左右,抽采效果最佳;随着回采里程的增加,钻孔抽采效果呈上升趋势,但在抽采末期有所下降。说明高位定向长钻孔对降低采空区及回采工作面上隅角瓦斯发挥了一定作用,提高了回采过程中瓦斯治理效率。