高瓦斯矿井综合瓦斯抽采技术实施应用

为解决山西安泽玉华煤矿采煤工作面风排瓦斯量大的问题,实施应用了本煤层瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采以及高位定向长钻孔裂隙带瓦斯抽采等综合瓦斯抽采技术,大大提高了瓦斯抽采效果,彻底解决了采煤工作面回风流瓦斯浓度偏高的问题,为矿井安全生产提供了安全保障,为高瓦斯矿井瓦斯治理提供了有益借鉴。

煤层群叠加开采覆岩裂隙演化及卸压瓦斯抽采研究

针对采动裂隙带卸压瓦斯抽采效果不佳导致的工作面上隅角瓦斯超限的问题。以赵家寨煤矿11210工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验方法,研究了煤层群叠加开采对上覆岩层采动裂隙的演化特征,并通过现场验证确定了瓦斯抽采的最优层位。结果表明:煤层群叠加开采过程中,在卸压区域外,形成了较大的应力集中,在卸压保护范围内,应力集中现象不明显,且应力峰值小于二1煤层原始应力;煤层群叠加开采引起了采场上覆岩层的叠加卸压,使上覆岩层的位移场发生了叠加变化,岩层最大下沉量进一步增加;煤层群叠加开采结束后,采空区上覆岩层中部岩层被压实,两端岩层裂隙较为发育,形成了一定范围的裂隙发育区。通过现场试验,确定了裂隙带定向长钻孔合理层位的选择,并在现场进行钻孔监测,验证了物理相似模拟结果的合理性。

定向长钻孔瓦斯压力直接测定装置研究与应用

准确测定煤层瓦斯压力,是煤矿制订防治瓦斯措施的依据。对于瓦斯含量整体偏小、局部富集的煤层,采取在煤层底板施工巷道布置穿层钻孔测压的方法,巷道施工费用高、时间长。针对该问题,研制了长钻孔定点密封测压装置,提出了利用定向钻机在煤层施工定向多分支长钻孔,在分支孔内安装密封测压装置进行定点测压的方法,并在陈四楼煤矿开展现场工程试验,测定300 m定向多分支钻孔不同位置的瓦斯压力。结果表明,研制的测压装置结构合理、自动化程度高、性能可靠,利用本装置测定的瓦斯压力与底板巷道同一位置穿层钻孔的测定值相吻合,更接近煤层瓦斯压力实际值,为区域预测煤与瓦斯突出危险性提供了科学、准确的基础资料。

放顶煤工作面以孔代巷合理布孔参数

为了解决刘家梁矿2号煤层低含量赋存高强度开采引发工作上隅角瓦斯问题,缓解矿井因岩巷掘进造成采掘接替紧张的局面,提出了采用大直径高位走向长钻孔代替工作面低位岩石抽采巷的瓦斯治理技术,结合矿井2号煤层顶板煤岩物理力学参数,通过理论分析、UDEC、FLUENT数值模拟的方法,分别从工作面裂隙带发育、工作面采空区流场分布等不同的专业角度,分析、研究了瓦斯流通通道及赋存规律,为定向高位钻孔合理布孔层位选择提供理论支撑;结合1号钻场瓦斯抽采效果,修正工作面煤岩赋存资料,优化2号钻场抽采设计,调整钻孔布置参数,以工作面瓦斯抽采纯量、上隅角瓦斯浓度为指标,对不同条件下瓦斯治理效果进行对比,实践证明:走向高位长钻孔能够取代低位岩石抽采巷,用于低含量赋存、高强度开采的放顶煤工作上隅角瓦斯治理,治理效果显著,上隅角瓦斯浓度维持在0.6%以下。

李村煤矿顶板定向长钻孔瓦斯抽采参数优化研究

针对高抽巷工程量大、成本高、影响采掘接替等问题,分析了顶板定向长钻孔的合理布置范围、抽采机理及关键影响因素,并根据正交实验和方差分析确定了抽采效果敏感性指标。在李村煤矿1305工作面进行了顶板定向长钻孔代替高抽巷的试验,试验结果表明:顶板定向长钻孔达到了高抽巷瓦斯抽采的效果,将上隅角瓦斯浓度控制在安全范围内,且其施工进度快,成本低,有效解决了李村矿采掘接替紧张的局面。

缓倾斜煤层高位定向长钻孔抽采卸压瓦斯技术研究

为探究缓斜煤层覆岩采动裂隙时空演化及卸压瓦斯富集区的变化特征,采用物理相似模拟和现场监测方法,分析采动覆岩裂隙演化和裂隙分布特征;研究卸压瓦斯富集区演化特征,确定高位定向钻孔的合理布置参数方案,并进行效果检验。结果表明:试验工作面沿煤层走向垮落带高度13 m,裂隙带高度68.5 m,沿工作面倾向裂隙网络受煤层倾角影响,工作面断裂角为54°~59°,裂隙发育的开度自工作面向上逐渐增大,瓦斯运移通道呈现出明显的非对称性特征;高位定向钻孔全生命周期瓦斯抽采过程依据其抽采体积分数可分为抽采初期、抽采中期和抽采末期3个阶段,其中抽采初期抽采体积分数偏低,抽采中期为钻孔抽采生命周期内的高效抽采阶段,进入抽采末期抽采体积分数呈现急剧下降的趋势;高位定向长钻孔抽采技术实施后,工作面上隅角、回风巷瓦斯体积分数均小于0.8%,瓦斯抽采效果良好,高位钻孔的布置方式较为合理。

近距离煤层群卸压瓦斯联合抽采技术研究及应用

为解决煤层回采过程中下临近层卸压瓦斯涌入采场空间造成瓦斯超限问题,以平煤股份八矿己_(15)-15050工作面为研究对象,分析采动作用下煤层顶底板裂隙发育规律,确定了基于定向钻进技术的近距离煤层卸压瓦斯联合抽采方案。结果表明:(1)研究区域内己_(15)煤层顶板上部55.80 m,底板下部19.71 m范围内均有裂隙产生;(2)底板拦截钻孔抽采浓度均超过90%,单孔最大纯量为163.12 m^(3)/d;(3)采用联合抽采方案时,应优先将拦截钻孔布置在高位孔孔底附近来弥补前期抽采能力不足。

“长掘长探”技术在TBM掘进巷道中的应用研究

针对韩城矿区所属煤矿普遍存在奥灰含水层积水、小窑积水等水害隐患对TBM掘进巷道安全构成严重威胁的情况,迫切需要一种适用于TBM掘进工程的新型水害超前探查技术。结合矿区实际情况,提出了一种适用于煤矿井下TBM掘进巷道的水害探查技术即“长掘长探”新技术。该技术将煤矿井下定向长钻孔钻进技术和井下孔内瞬变电磁技术进行有机地结合,分别对分支孔成孔技术和数据重构技术进行技术改良,通过优选工程技术方案,选取适配的设备及钻具,使用新型孔内瞬变电磁探测仪器,有效解决了韩城矿区TBM掘进巷道无法“随掘随探”的煤矿井下超前水害隐患探查技术难题,提高了巷道快速掘进地质超前的探测效率和成果精度。应用证明,该技术探测成功率高达95.11%,掩护成功率可达91.53%,同时节约了24%的工期,探得一处富水异常区误差最大仅有0.3 m,该技术适合在类似矿井巷道掘进中推广应用。

高应力松软突出煤层定向长钻孔水力冲孔技术研究

为解决松软突出煤层高应力区瓦斯动力灾害问题,以象山矿5#煤21511工作面为研究对象,采用数值模拟、现场考察方法分析了定向长钻孔水力冲孔前后及不同冲孔出煤量的煤体应力变化规律、塑性损伤发育特征和现场实际瓦斯抽采效果。结果表明:冲孔技术显著影响了周围煤体地应力分布,煤体卸压范围和塑性破坏范围大幅提升;冲孔出煤量与钻孔卸压区域半径、塑性破坏区域直径呈正相关关系;冲孔长钻孔单孔抽采量较普通长钻孔提升了23.5%,有效抽采半径平均提高了近12.3%。定向长钻孔水力冲孔技术不仅可远距离治理瓦斯,而且显著提升了钻孔抽采效果,具有技术可行性。

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。

神东矿区长距离定向钻探技术研究

基于神东矿区井下长距离定向钻机精准探测施工实践,充分发挥长距离定向钻机具备的探测精度高、探测距离远、可以随时灵活调整钻头方位的特点,以掘进工作面先探后掘超前探测施工、远距离疏放上覆采空区积水施工以及断层构造准确探测施工为工程实例,研究了长距离定向探测钻孔的轨迹设计方法和施工工艺,并通过对各种钻孔施工工艺及工程经验进行总结,分析研究了探测过程中相关的判定标准,得出了以钻孔孔口返水量、返水颜色、返渣沉淀物特征、孔口气体成分含量和钻进阻力为主的钻探成果判定因素指标,形成了长距离定向探测施工的科学判定依据。

定向钻在天台抽水蓄能电站工程长斜井施工中的应用

以天台抽水蓄能电站工程大倾角480 m级斜井为例,对其定向先导孔施工布置、方位校核、轨迹控制、纠偏控斜措施、卡钻处理及贯通成果进行分析总结,结果表明,贯通实际偏斜控制为0.028%,最大狗腿度0.66°/30 m。相关成果补充了国内480 m级超长斜井定向先导孔施工案例,对后续超长斜井定向钻施工具有借鉴作用。

矿井地下水复合勘查与定向探放技术研究及工程应用

以榆树岭煤矿东翼下5煤层老空积水防治为工程背景,提出矿井地下水“复合勘查+定向探放”的工程技术,其中,矿井地下积水区域复合勘查技术方法包括宏观物探勘查、细观钻探勘查和微观化探勘查三阶段等,长距离定向钻孔精确探放水技术方法包括长距离定向钻孔装备工艺及钻孔布置设计等,并对工程实施效果进行监测评价,总体实现了老空积水的疏排,解决了工作面采掘布置的水害隐患。工程应用表明:实施“复合勘查+定向探放”工程技术共6个月,累计疏放老空水约22.6万m^(3),水压由1.42 MPa下降至0.9 MPa,放水效果良好。

煤矿瓦斯综合治理技术研究

晋能控股装备制造集团寺河煤矿3号煤层瓦斯含量高、煤层开采瓦斯涌出量大、易出现煤与瓦斯突出,严重威胁矿井安全生产。为有效治理该煤层瓦斯,针对该煤层概况与瓦斯赋存情况,采用千米定向长钻机进行顺层钻孔和底抽巷穿层钻孔,对煤层瓦斯进行预抽,形成了综合瓦斯治理技术,开创了寺河煤矿特有的瓦斯治理模式,可为类似工况下对采掘工作面瓦斯进行有效治理提供参考。

煤矿中定向长钻孔瓦斯抽采防突技术的应用

在矿井开采环境随深度增加而愈发复杂的情形下,煤矿巷道中存在较大的瓦斯突出隐患,而受传统抽采工艺的制约,矿采安全性无法提高。为此,结合案例煤矿15^(#)煤层的瓦斯突出危险,决定应用定向长钻孔瓦斯抽采防突技术。结果显示,应用该技术后,煤矿整体的瓦斯抽采效果良好。研究可为后续瓦斯抽采方案的优化提供数据支持。

顶板高位定向长钻孔瓦斯治理技术研究

为解决新景矿15124工作面瓦斯超限问题,基于“O”形圈理论和瓦斯抽采机制,提出工作面定向长钻孔瓦斯治理技术,并根据现场实际情况确定了定向长钻孔技术参数,现场实践结果表明:采用定向长钻孔瓦斯治理技术,单孔最大瓦斯纯流量达到10.1%、瓦斯浓度达到0.2 m^(3)/min,有效保证了井下工作面的安全回采。

复杂地质条件巷道探测钻孔施工及防治水技术研究

针对21106运输巷掘进区域内水文地质条件复杂的情况,提出采用长距离定向钻孔对顶板含水层进行超前疏排,从巷道掘进前即可降低顶板含水层富水量、水头压力,为掘进创造良好条件。为避免掘进期间围岩出现较大淋水问题,在巷道迎头布置2排探测钻孔,实现顶板及掘进前方一定范围内探测。现场应用后,21106运输巷顶板定向长钻累积疏排水量为1.69万m^(3)、迎头短距离探测钻孔疏排水量为3 690 m^(3),疏排后运输巷掘进期间围岩保持干燥,基本不出现淋水问题。

富水含水层下掘进巷道防治水技术研究

针对61206运输巷在富水含水层下掘进面临的防治水压力大、围岩控制难度高等问题,结合现场条件综合采用超前定向长钻孔+短钻孔方式进行疏排,后通过深孔注浆+锚网索喷浆方式封堵导水裂隙、控制围岩变形,现场应用取得较好成果。

石门揭煤作业中定向长钻孔瓦斯抽采防突技术的应用

研究专注于煤矿工作面瓦斯防突技术的应用,特别是定向长钻孔瓦斯抽采防突技术在石门揭煤作业中应用。旨在评估这一技术在防止瓦斯突出方面的有效性,以确保煤矿安全和生产符合相关法规。为确保工作面的安全推进,在工作面前方的煤层区域设置检验钻孔,用于测定残余瓦斯压力和含量,并确保其符合标准。研究结果显示,实际操作中的残余瓦斯含量和压力均满足相关标准,5个检测钻孔的瓦斯压力平均值为0.522 MPa,瓦斯含量为4.5 m3/t,满足瓦斯含量小于8 m3/t、瓦斯压力小于0.74 MPa的要求。表明该技术可以有效防止瓦斯突出。另外,采用钻屑瓦斯解吸指标法进行突出危险性评估,结果显示在揭煤阶段的工作面不再有突出危险,可以继续进行揭煤工作。

高瓦斯矿井煤层的瓦斯治理技术分析

针对7105工作面瓦斯涌出量大的问题,结合现场情况以及煤层赋存情况,提出采用高位瓦斯抽采钻孔+顶板定向长钻孔+地面瓦斯抽采相结合的方式进行治理。高位瓦斯抽采钻孔分为高位裂隙瓦斯钻孔和高位拦截钻孔,可实现采空区顶板裂隙瓦斯抽采并拦截上覆3号煤层卸压钻孔;利用顶板定向长钻孔钻进距离长、钻孔轨迹可控的优点,实现顶板瓦斯长距离接抽;利用地面钻孔钻进方便、效率高以及抽采量大的优点,实现7105采空区内及3号煤层卸压瓦斯等抽采。采用以上瓦斯治理措施布置方案后,7105工作面回风隅角、回风巷瓦斯浓度均在安全范围内且波动较小,采面瓦斯涌出量较小,可为采面安全高效生产创造良好条件。