近距离薄煤层群首采层卸压瓦斯协同抽采技术研究

为有效解决近距离薄煤层群开采首采层上、下邻近层大量卸压瓦斯涌入的治理问题,以某煤矿为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,研究近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯运移规律,并根据富集特征确定卸压瓦斯抽采钻孔的空间位置。研究结果表明:首采层开采覆岩导气裂隙带最大发育高为10.3~23.2 m。设计超大直径顺层预抽钻孔高0.8 m,宽2.08 m;顶板定向长钻孔终孔最优抽采位置为垂直距离开采层顶板15.0~23.0 m,水平距离回风侧20.5~27.5 m;2条埋管抽采最佳错距为距底板高1.1,1.7 m,深入采空区11.3,20.8 m。优化后的布置参数应用于现场实践,试验工作面回采期间上隅角瓦斯体积分数保持在0.7%以下。研究结果能够实现近距离薄煤层群开采条件下卸压瓦斯高效抽采,保证矿井安全高效生产。

上软下硬地层近距离下穿既有盾构区间注浆加固关键技术

依托广州某新建大直径盾构隧道下穿既有盾构区间项目,研究了在富水花岗岩地层中复杂周边环境条件下的地层加固技术以及下穿过程中的关键施工措施。结合施工条件,对新建盾构区间采取水平定向钻注浆、先行洞预留注浆孔注浆、盾构机超前注浆结合的主动注浆方式;对既有线进行预注浆加固的被动注浆方式。施工过程中,采用控制掘进参数、渣土改良、同步克泥效等控制手段,保证了盾构下穿过程的顺利进行。

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。

非开挖水平定向钻行业分析与技术进展

我国是水平定向钻装备的最大生产国,行业集中度较高,低端市场产品同质化严重,价格竞争较为激烈。随着我国地下管网里程和投入增加,水平定向钻进的发展也面临很多新的机遇和挑战。为此归纳分析了非开挖水平定向钻行业的发展形势,阐述了钻机、钻头与钻杆等水平定向钻装备的现状,探讨了岩屑运移、孔壁稳定、钻柱力学、扩孔和回拖力计算等理论成果中的关键问题,论述了导孔轨迹控制、硬岩冲击钻进、大口径长距离水平定向钻进及管线探测技术等水平定向钻集成应用技术的主要进展,提出了继续开展安全、高效、精准的水平定向钻技术理论研究,进一步加强非开挖装备的迭代升级,以及设备供应商和工程承包商业务发展方向等方面的建议。

煤矿井下顶板高位大直径定向钻孔双级双速扩孔钻头研究

双级双速扩孔工艺技术可以实现煤矿井下顶板高位大直径定向钻孔的一次高效扩孔,克服常规正向多级扩孔技术方法提下钻工作量大、辅助钻进时间长和钻具安全性较差等局限性。扩孔钻头是实施多动力双级双速扩孔技术的关键工具,为进一步提高双级双速扩孔的碎岩效率,对双级双速扩孔钻头的冠部剖面形状、切削齿直径和切削齿结构参数进行优化设计;在此基础上建立了双级双速扩孔钻头和对应地层三维模型、有限元模型,采用动态分析软件模拟研究3种不同钻头直径的碎岩效果;优选一级钻头ф165~ф152 mm、二级钻头ф165 mm的钻头直径配比,利用新设计的双级双速扩孔钻头进行现场试验,完成2个120 mm钻孔一次钻扩至200 mm实钻施工,累积扩孔进尺474 m,扩孔综合钻效为5.6 m/h,最高钻速可以达到7 m/h。结果表明:双级双速一级钻头能够有效减少二级钻头的碎岩难度,延长钻头寿命,满足双级双速工艺要求,大大提高顶板高位大直径综合钻进施工效率。

顶板探放水长距离定向钻孔在巴彦高勒煤矿的应用

针对巴彦高勒煤矿主采的3-1煤层顶板延安组和直罗组含水层结构复杂,尤其直罗组含水层富水性极强,不均一,且层位垂高大,采用常规钻孔进行顶板砂岩水害治理存在钻孔深度浅、轨迹无法控制、探查范围及精度有限的问题,引进定向钻进技术,利用其轨迹可控,探查精度高,钻孔深度大的优势在311307工作面施工长距离定向钻孔进行采前顶板砂岩含水层探放,通过现场应用,完成1#钻孔孔深1118 m,1-1^(#)分支钻孔孔深778 m,控制钻孔轨迹在目标直罗组砂岩层位延伸,增加了钻孔探放水有效孔段距离,单孔最大出水量88 m^(3)/h,提升了工作面探放水钻孔的探查范围和放水效率,为工作面实现掘进和回采提供了安全保障。

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。

大直径深孔开采关键技术优化研究

为探索低品位厚大矿体大直径深孔开采最优方案,全面改善大直径深孔开采的技术经济指标。以乌兰矿低品位厚大矿体开采为研究对象,优化研究大直径深孔开采凿岩硐室布置方式、炮孔布置孔网参数、底部结构大直径深孔一次爆破成型工艺,开展采矿方法现场工业试验,验证优化方案的可行性并获取相关的技术经济指标。研究结果表明:凿岩硐室点柱宜采用中央条柱布置方式,条柱宽度为2 m,采场炮孔可全部设计施工为垂直孔。沿采场宽度方向布置6排炮孔,炮孔排间距宜调整为3 m,采场炮孔设计总量明显减少;大直径深孔自凿岩硐室底板施工至堑沟底部结构,通过大孔爆破崩矿一次形成堑沟底部结构,大幅降低采场采准周期。低品位厚大矿体大直径深孔开采关键技术优化,可改善低品位矿体大直径深孔开采技术经济指标,为同类矿体的高效开采技术提供借鉴。

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。

井下定向长钻孔水力压裂顶板冲击地压防治研究

彬长矿区孟村煤矿的中央大巷受DF29断层和褶曲构造影响,曾多次发生冲击地压。为了消除冲击地压危险,通过实施远距离定向长钻孔压裂坚硬顶板,取得较好的防治效果。本文主要介绍了压裂层位选取原则、压裂施工流程、压裂效果检验方案,在压裂区域增设微震、地音探头,并安设锚杆(索)测力仪持续监测顶板压裂前、压裂过程中及压裂后整个过程煤岩体震动活动性及巷道支护力等。压裂结束后,中央大巷复合构造压裂区内再没有发生过冲击显现或4次方以上高能事件,大幅降低了冲击危险,达到保障安全生产预期目的,可为类似条件巷道冲击地压防治提供借鉴。

富康源矿瓦斯抽采以孔代巷技术研究与实践

针对富康源矿复杂的顶板岩层地质条件和瓦斯赋存运移特征,开展了以孔代巷技术研究,从采动裂隙发育规律和钻孔抽采特征方面,分析了高位水平长钻孔和大直径定向钻孔替代顶板抽采巷的技术原理。通过高位水平长钻孔的施工及抽采效果,探明顶板地层详细信息,以此优化定向钻孔层位布置、钻具组合和钻进参数。抽采效果表明,该抽采模式可以在2106工作面应用,研究可为井下瓦斯高效抽采与治理提供借鉴。

岩巷长钻孔大空眼中深孔直眼掏槽爆破新技术

我国煤矿岩石巷道多采用浅眼小循环钻爆掘进方式,循环进度小、月进尺低,严重影响巷道工程进度并造成采掘接替紧张,不利于当前煤矿高产高效生产目标的实现。通过对"掘前必探"的现场施工存在弊端的分析,结合"一孔双用"的技术目标,创造性提出"超长钻孔大直径空眼导向中深孔直眼掏槽新工艺",开拓岩石巷道中深孔爆破大循环进尺的新局面,是岩巷钻爆法施工技术的一次革新。现场试验证明,该项技术具有良好的经济技术效益,可在我国煤矿岩巷工作面进行推广使用。

高阶段大直径深孔采矿法的应用现状

高阶段大直径深孔采矿法因其采场结构参数大、生产能力和效率高、成本低、作业条件安全、切割工程量小等优点被越来越多的矿山所采用。文章就该方法的现状及趋势做了一个简要的论述,并提出了一些存在的问题和措施。

大直径顶板定向长钻孔替代高抽岩巷的瓦斯抽采效果分析

为进一步提高采空区裂隙带瓦斯抽采效果以保障工作面回采期间安全,提出了一种大直径顶板定向长钻孔(?203 mm)进行采动区裂隙带瓦斯定向抽采技术,并对其施工工艺、钻孔布置合理层位及抽采效果进行了研究。结果表明,钻孔布置的合理垂直高度45~50 m,钻孔与工作面回风侧的水平间距40 m。与高抽岩巷、普通顶板高位钻孔等常规采动区瓦斯治理方法相比,大直径顶板定向长钻孔的抽采量与高抽岩巷相当,是普通顶板高位孔抽采量的2.04倍;工程量大幅度降低,大直径顶板定向长钻孔既能实现高效率抽采,又达到节约工程量、降低施工成本等效果。大直径顶板定向长钻孔的成功应用为以孔代巷及传统顶板高位孔工艺的改进提供了实践基础和发展方向。

双管定向钻进技术在祁南矿313工作面的应用

针对祁南矿313工作面碎软煤层中顺煤层长钻孔施工时,煤层倾角大和32#煤碎软的问题,利用双动力头钻机及配套钻具,开展钻杆、套管双管定向钻进工艺研究;通过关键设备选型、钻杆和钻杆钻头、套管和套管钻头钻具选配、风动定向钻进工艺参数优化以及提出钻杆在套管内大直径筛管护孔等方法及试验,有效提高顺煤层钻孔深度,实现顺煤层长钻孔轨迹可控,并提高了地层适应性。

全孔深大孔径插接花管瓦斯抽采技术

为了解决顶板钻孔无法做到全程下套管护孔和瓦斯抽采通道堵塞问题,研究出全孔深大孔径插接花管抽采瓦斯技术,充分利用ZDY-3200S型全液压钻机结构特点,采用全程下套管封孔技术,使套管可以与钻孔的轨迹保持一致,能够下到孔深的90%以上,实现"管到位"。大孔径插接花管大大增加了瓦斯流通的通道,有效解决了顶板钻孔在抽采过程中的堵塞现象,提高了套管的透气性,增加了瓦斯抽采流量,延长了钻孔有效抽采时间,实现瓦斯连续抽采。结果表明:该技术实现全孔深下套管连续抽采瓦斯,瓦斯抽采浓度基本不变,单孔抽采混合流量由1.4m^3/min提高到5 m^3/min,增加了3.5倍,有效地提高了顶板钻孔的抽采效果。

煤矿坑道大直径水平长钻孔的工业性试验及思考

介绍了煤矿坑道大直径水平长钻孔的工业性试验情况。试验中使用定向钻进技术施工了 4个钻孔 ,两个钻孔长度达到 80 0m以上 ,试验钻孔最深 86 5m ,其中 85 5m保持在煤层中连续延伸 ,孔径 15 3mm ,最高时效达到 2 8m/h。文中还对试验中遇到的问题提出了自己的见解。

煤矿大口径工程井钻井技术研究

煤矿大口径工程井要求井斜小、直径大,其钻井方法可分为反井钻井法和常规钻井法。反井钻井法虽然钻进效率高但对施工设备和工程条件要求苛刻,而常规钻井法集定向钻进、气动潜孔锤钻进、分级扩孔等技术为一体,具有适用范围广、施工成本低等特点。利用常规钻井法施工煤矿大口径工程井存在着扩孔钻头机械破岩能量不足和钻井液携岩能力弱等问题,提出通过加大钻机扭矩、优化扩孔分级方案以及采用气举反循环钻进工艺来解决上述问题,而且给出了采用气举反循环工艺施工典型煤矿大口径工程井的主要设备配置方案。

大直径深孔阶段矿房充填采矿法采场结构参数优化及应用

紫金山金铜矿深部铜矿开采在采矿安全、效率、成本等方面逐渐暴露出一系列问题。对大孔凿岩硐室布置形式、炮孔布置、矿房底部出矿结构进行优化,并进行现场工业试验,取得了较好的技术经济指标和经济效益。采准切割工程量减少约20%,充填量减少约500 m^3,大孔凿岩量减少约9%,单矿房累计可实现降本增效69.54万元,提高了企业的经济效益和社会效益,可供类似矿山开采参考借鉴。