万峰矿高位顶板钻孔抽采浓度影响机理及其参数优化研究

为了保证高位顶板钻孔的瓦斯抽采效果,提高高位顶板钻孔的抽采效率。根据万峰矿的实际情况,分析了回采工作面冒落带、裂隙带的发展范围,通过现场考察1115回采工作面高位钻场内布置的顶板钻孔的抽采效果,并进行数据分析,最终确定了万峰矿顶板钻孔的关键技术参数。研究表明,万峰矿老顶周期来压后顶板钻孔有效层位为1号煤顶板上方9~15m;顶板钻孔有效段沿倾向内错回风顺槽距离约为15~28 m,为上隅角及采空区瓦斯治理提供了可靠依据。

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。

初采段不同卸压程度区域顶板走向高位钻孔布置层位研究

针对高河煤矿W1320工作面初采段瓦斯治理问题,提出多层位钻孔瓦斯抽采技术,研究初采段不同卸压程度区域顶板走向高位钻孔布置层位的分布范围,揭示了工作面初采段采空区周围煤岩体卸压程度的演化特征和覆岩裂隙发育规律。研究结果表明,初采阶段,采空区中部覆岩卸压程度先增大后减小,覆岩裂隙发育经历了开始发育、充分发育、重新压实等过程,采空区四周覆岩卸压程度逐渐增大,覆岩裂隙逐渐发育,直至形成“O”形圈;分析4个钻场的瓦斯抽采效果发现,工作面初采段存在2个瓦斯抽采有利区,第1个区域抽采纯量约为0.3 m~3/min,内错距离为10~28 m,垂直高度为2~10 m;第2个区域抽采纯量约为0.46 m~3/min,内错距离为18~46 m,垂直高度为10~18 m,应将多层位钻孔的有效抽采长度布置在瓦斯抽采有利区内。研究成果对于优化工作面初采段高位钻孔布置参数具有重要的实践意义,可为研究利用顶板走向高位钻孔代替高抽巷提供依据。

顶板复杂地层高位定向钻孔成孔工艺研究

针对淮南矿区顶板复杂地层条件下大直径高位定向钻孔成孔难度大的问题,结合淮南顾桥矿工业性试验,开展了顶板复杂地层成孔工艺技术研究,形成了顶板复杂地层信息探查技术、爬坡复杂孔段和目标层复杂孔段定向钻进技术、完孔技术等关键工艺技术,并成功实施完成了10个孔径153 mm的顶板大直径高位定向钻孔。抽采试验阶段,试验钻孔标况瓦斯抽采纯流量平均达到11.07 m3/min,平均瓦斯抽采体积分数达到31.39%,与邻近高抽巷瓦斯抽采水平相当,初步实现了"以孔代巷"的目标。研究成果为淮南矿区及类似地质条件矿区瓦斯治理提供了新途径,具有显著的应用和推广价值。

凤凰山矿15号煤顶板高位钻孔抽放瓦斯技术研究

针对凤凰山矿151304综采工作面"U"型通风系统回采过程中上隅角瓦斯超限情况,在分析采空区瓦斯主要来源于上覆9号煤层的基础上,利用煤层回采后煤层顶板覆岩层的卸压特征,在煤层顶板覆岩内布置高位钻孔直接对上邻近层卸压瓦斯进行抽采,并对钻孔布置参数进行了研究,实践表明,设计施工的顶板高位钻孔能够满足151304工作面采空区瓦斯治理的需要,解决了工作面瓦斯超限问题。

顶板高位定向钻孔无线随钻测量定向钻进技术及应用

针对顶板高位定向钻孔钻进速度慢、钻孔直径小、扩孔效率低、钻具损坏严重等问题,提出了采用泥浆脉冲随钻测量定向钻进技术施工顶板高位定向钻孔的技术方案,开发了泥浆脉冲无线传输技术、复合定向钻进技术、孔口动力二次回转扩孔技术等关键钻进技术,研制选配了定向钻机、矿用泥浆脉冲随钻测量系统、泥浆泵、四级螺杆马达、高强度高韧性钻杆、定向钻头等关键钻进装备,形成了成套技术与装备,在晋城寺河煤矿5304工作面进行了现场试验,完成顶板高位定向钻孔12个,最大孔深480 m,总进尺4 929 m,成孔率达到91.7%,机械钻速提高30%以上,显著提高顶板高位定向钻孔施工效果。

复杂顶板高位定向长钻孔全程下筛管技术实践

针对淮南矿区复杂地层顶板高位定向钻孔施工及瓦斯抽采中存在的钻孔坍塌造成瓦斯抽采通道堵塞问题,研究复杂地层顶板高位定向长钻孔全程下筛管技术;在张集煤矿进行了现场试验,通过对下筛管施工过程中遇到的复杂地层易塌孔、PVC筛管强度低、钢制筛管对测量系统影响、下管工艺流程复杂、遇阻后难处理等问题的分析,针对性的提出确保轨迹平滑、使用钢制筛管、单个钻孔施工完成后及时下管、可切割式导向头及辅助下筛管变径等技术措施;成功实现钻孔平均下管率97%以上,基本实现复杂顶板高位定向长钻孔全程下筛管,保证了瓦斯抽采效果;并利用形成的技术措施在顾桥矿南区成功实现φ73 mm钢制筛管最大下入深度744.6 m,创造煤矿井下φ73 mm钢筛管下放记录,促进"以孔代巷"技术的全面推广应用。

近距离煤层群条件下顶板高位钻孔瓦斯抽采技术应用研究

针对近距离煤层群1405首采工作面瓦斯涌出量大、瓦斯超限问题,以O形圈理论为依据,在1405 W型通风走向长壁对拉采煤工作面中,采用顶板高位钻孔瓦斯抽采技术,抽采采动影响范围内本煤层和邻近煤层卸压瓦斯。

顶板高位钻孔裂隙带抽放在大平矿的应用

大平煤矿为了有效治理回采工作面瓦斯涌出量大的问题,分析了13091工作面的瓦斯来源,提出用顶板高位钻孔裂隙带抽放进行工作面瓦斯治理。实践表明,该方法能够较好地抽放工作面顶部裂隙带内聚集的瓦斯,有效地降低了回采工作面回风流及上隅角的瓦斯浓度,确保了工作面的安全顺利回采。

顶板高位大直径定向钻孔扩孔新技术探索

针对顶板高位大直径定向钻孔施工过程中暴露的扩孔钻进效率低、钻具工作寿命短等问题,提出扭力冲击旋转扩孔技术与反向回拉扩孔技术。在分析现有扭力冲击器产品用于煤矿井下扩孔钻进可行性与反向回拉扩孔技术难点的基础上,完成了扭力冲击器的遴选与改造,研制了216/110 mm型反向回拉式扩孔器,实施了工艺探索试验。试验结果表明:扭力冲击器对于提升顶板高位定向钻孔扩孔效率效果显著,较常规扩孔技术机械钻速提升65%。研制的反向回拉扩孔器工作原理可行,动作可靠,保证回拉扩孔钻进效率的同时,改善扩孔钻具受力工况,对于提升扩孔钻具工作寿命具有积极意义。

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。

煤层顶板高位定向钻孔扩孔钻杆接头有限元分析

依据正向加压扩孔与反向回拉扩孔钻进工艺方法原理,建立顶板高位大直径定向钻孔扩孔钻 杆弯曲姿态几何模型;将钻杆弯曲与钻孔轨迹弯曲叠加,计算出2种扩孔钻进方法钻杆最大综合全角弯曲 强度分别为2°~2.5°/3 m、1°~1.5°/3 m;以此为基础建立钻杆公、母接头及装配体三维模型,通过 无缝接口导入ABAQUS有限元分析软件;依据扩孔钻进实际工况与钻杆综合弯曲强度计算结果,设置边界 条件,施加压力、拉力、弯矩与扭矩等外部载荷,开展有限元数值模拟分析;得出正向加压扩孔与反向回 拉扩孔工况条件下,造斜孔段与保直孔段钻杆公、母接头最大应力分布特征,对于顶板高位大直径定向 钻孔扩孔钻杆的合理使用具有指导意义。

大直径顶板高位定向钻孔在复杂地层钻进工艺的应用分析

定向长距离大直径钻孔瓦斯抽采技术是治理工作面瓦斯隐患的一项新技术,但在施工大直径顶板高位定向钻孔时,会遇到破碎地层和缩颈泥岩,再加之施工煤层顶板时钻孔返渣较多,经常会遇到塌孔、卡钻事故,影响了大直径顶板高位定向钻孔的瓦斯抽采效果。通过在刘庄煤矿进行试验,研究大直径顶板高位定向钻孔在复杂地层钻进的事故原因,通过采用注浆加固技术稳固孔壁和复合钻进工艺,有效解决了问题。

顶板高位定向钻孔正向多级大直径扩孔技术

顶板高位定向钻孔是煤矿井下采动卸压瓦斯治理的重要手段,受钻进装备限制,顶板高位定向钻孔一次成孔直径小,需孔群布置才能达到良好的抽采效果。针对该问题,开发了先施工定向先导孔、再利用钻机回转钻杆带动孔内扩孔钻头对先导孔进行分级增扩的顶板高位定向钻孔正向多级大直径扩孔技术。基于等转矩原理分析确定了扩孔直径级配参数,研制选配了螺旋刀翼型组合式扩孔钻头、高强度高韧性扩孔钻杆、大功率定向钻机、高压大流量泥浆泵车等钻进装备。在山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河矿W1304工作面进行现场试验,结果表明采用正向多级大直径扩孔技术可使顶板高位定向钻孔直径由96 mm增大至153 mm,工作面回采期间回风最大瓦斯体积分数为0.47%,直径153 mm钻孔瓦斯抽采流量为直径96 mm钻孔的近3倍,瓦斯抽采效果显著。

不同通风方式下顶板高位定向钻孔瓦斯抽放效果研究

顶板高位定向钻孔配合上隅角埋管抽放是解决综采工作面采空区瓦斯聚积、回风流瓦斯浓度高的主要手段,顶板高位定向钻孔抽放采空区聚积瓦斯期间,工作面不同通风方式对钻孔的抽放量影响差异较大。通过对常村煤矿W3309综采工作面在2种不同通风方式下的顶板高位定向钻孔抽放量进行监测,结果表明,采用两进一回前置回风比三进一回后置回风顶板高位定向钻孔抽放量高10 m^(3)/min以上,工作面回风流瓦斯浓度下降0.23%,两进一回前置回风较三进一回后置回风更有利于顶板高位定向钻孔抽放,综采工作面瓦斯治理效果明显。同时,通过分析三进一回后置回风通风方式对抽放效果的不利影响因素,并对高位抽放钻孔进行优化,有效解决三进一回后置回风通风方式下瓦斯抽放浓度低、工作面回风流瓦斯浓度偏高问题。

顶板高位裂隙钻孔终孔位置试验瓦斯抽采分析

通过确定4201综放工作面冒落带、裂隙带高度,采用5组钻孔试验顶板高位裂隙带终孔位置,对4201辅运顺槽顶板高位裂隙钻孔参数进行完善优化,使得抽采效果明显提高。

采煤工作面顶板高位钻孔瓦斯抽放技术

分析了黄白茨煤矿021201工作面采煤过程中瓦斯产生的原因,介绍了顶板高位钻孔瓦斯抽放技术施工工艺和抽放设备。该技术的成功应用对021201工作面采煤过程中产生的瓦斯进行了有效地治理,保证了采煤工作面安全、稳定、高效的生产。

浅谈顶板高位抽放钻孔在成庄矿采面瓦斯治理中的应用

根据回采工作面开采后采空区上覆岩层形成"O"型圈,通过在邻近回风巷道内施工顶板高位抽放钻孔抽放采空区瓦斯,较好地解决了工作面上隅角瓦斯超限难题,保证了工作面安全回采。

综采工作面通风方式对顶板高位定向钻孔抽采效果的影响及分析

顶板高位定向钻孔是解决综采工作面采空区瓦斯积聚的主要手段,但是综采工作面不同的通风方式对顶板高位定向钻孔抽放效果影响较大。通过监测寺河矿W3309工作面顶板高位定向钻孔的抽放量,比较分析不同通风方式下顶板定向高位钻孔的抽放效果。结果表明:在采用“三进一回”偏Y型后置回风和“两进一回”U+L型前置回风两种不同通风方式下,抽放纯量相差10 m 3/min以上,工作面风流瓦斯体积分数相差0.18%。文章结合这两种通风方式的采空区瓦斯流场分布,对顶板定向高位钻孔进行了优化和补充,有效地解决了采空区瓦斯涌出问题。

下沟矿顶板高位钻孔稳定性分析及应用

高位钻孔抽采为上隅角瓦斯治理的主要手段之一。采用理论分析的方法得到顶板高位钻孔在支承压力作用下稳定的判断条件,依据现场测试得到的顶板不同层位支承压力极限值,确定终孔高度为20~25 m。现场实践表明,范围内高位钻孔抽采效果明显优于低位钻孔。