本煤层近水平瓦斯抽采钻孔强弱强带压封孔技术

在煤矿生产掘进过程中,由于邻近层层间距较小,在开采过程中,邻近层瓦斯随采动裂隙涌入,导致巷道瓦斯涌出较大。寺河煤矿通过千米钻机施工穿层钻孔,释放底抽岩巷顶板以上3~#煤的瓦斯,瓦斯得到了有效控制。但是,在离底抽岩巷底板2～3m处的5~#煤层,通过千米钻孔常规施工技术释放瓦斯效果不理想,没有从根本上解决5~#煤层的瓦斯问题。通过对成孔和瓦斯抽放浓度进行数据分析,找出不足之处,然后进行工艺技术革新,并不断试验,直至工艺成熟,解决了5~#煤层瓦斯问题的最佳施工技术,有效提升了人均工效和矿井安全生产。

针对本煤层瓦斯抽采钻孔的合理布置问题,通过建立钻孔抽采瓦斯的渗流场控制方程和煤层变形场控制方程,结合钻孔抽采瓦斯的初始及边界条件,推导出钻孔抽采瓦斯渗流的固气耦合数学模型。以石壕煤矿本煤层单一顺层钻孔瓦斯抽采为工程实例,基于研究区域的煤层瓦斯赋存特征,采用数值模拟计算方法,获得了本煤层单一顺层钻孔周围煤层瓦斯压力、煤层瓦斯渗透率、煤层瓦斯渗流速度和煤层变形的分布规律。确定了本煤层单一顺层钻孔抽采瓦斯的有效影响半径,从而为本煤层单一顺层瓦斯抽采钻孔的优化布置提供了依据。研究结果表明,石壕煤矿本煤层单一顺层钻孔抽采瓦斯的有效半径分别为4m左右;在延长钻孔抽放时间不到20%的情况下,减少了钻孔工程量50%左右,抽采效果良好。

松软煤层由于煤质松软、破碎、硬度低、钻孔成孔率低,使得用常规方法不能有效运用到松软煤层中。松软煤层钻孔的施工对设备的要求比较高,此外,搞清楚钻孔的破坏规律对解决这一难题有很大的帮助。本文从钻进设备和护壁工艺的选择、钻孔破坏规律着手,介绍了松软煤层瓦斯抽采钻孔成孔的研究进展,探讨了仍需要解决的问题。

在松软煤层中施工顺层瓦斯抽采长钻孔是煤矿井下钻探领域的一大难题,已尝试应用了多种钻进工艺方法,虽取得了一定成效,但在一定程度上仍存在成孔深度浅、成孔率低等问题,不能完全满足瓦斯高效抽采的需要。在中风压空气钻进技术的基础上开发了井下泡沫钻进工艺,研制了配套泡沫灌注系统,发展了中风压空气-稳定泡沫复合钻进技术。现场工业性试验取得了良好效果:成孔深度显著提高,钻进过程中泡沫介质排渣顺畅,钻具回转、起拔压力低、孔口无粉尘,由于这些明显的技术优势,井下泡沫钻进与中风压空气-稳定泡沫复合钻进工艺技术在松软煤层顺层钻孔施工中具有广阔的应用前景。

晋煤集团沁秀公司坪上煤业瓦斯抽采与钻孔封孔工艺 坪上煤业抽放队闫俊伟（048203） 摘要：通过对坪上煤业瓦斯抽采的设计要求和设计原理以及对多种型 号vld-1000、zdy-3200、zdy-650钻机所打钻孔的封孔工艺和封孔材 料进行了分析，介绍了坪上煤业瓦斯治理的方式以及坪上煤业目前井 下常用的瓦斯抽采钻孔封孔工艺的优劣。 关键词：穿层钻孔；抽放负压；聚氨酯；水泥注浆封孔； 一、坪上煤业瓦斯抽采 1内容背景 根据晋煤重组办发〔2009〕38号文件，山西省沁水县坪上煤业有 限公司（设计中简称坪上煤矿，隶属于沁水县）、山西晋煤集团寺河 矿北区瓦斯抽放工程井（设计中简称寺河北区工程井，隶属于山西晋 城无烟煤矿业集团有限责任公司）整合为一个矿井，整合后矿井预核 准名称为“山西晋煤集团沁水曲堤煤业有限公司”，后经省工商局核 准名称变更为“山西晋煤集团坪上煤业有限公司”（简称

采面顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施 一、采面预抽煤层瓦斯的目的和意义 根据瓦斯综合治理工作体系，为提高抽采率，降低瓦斯含量，消除采面空白带达到消突 目的，切实实现“不采突出面”，从根本上保证矿井的安全生产，特对该采面区域瓦斯治理 方案进行设计。 二、平禹四矿二1煤层赋存情况 根据四矿安全生产的工作安排和集团公司瓦斯区域治理工作部署，对井田范围内的煤层 赋存状况进行了统计摸底分析。由于我矿现只开采二1煤层，根据原生产过程中实际揭露的 情况及有关的钻孔资料，我们对二1煤层进行了分析研究，详细了解了其分布规律，分布范 围、面积、煤层厚度变化等基本情况，现叙述如下： 从四矿的钻孔资料及实际揭露情况来看，四矿二1煤层煤层厚度变化不一，赋存不稳定。 三、12190采面基本情况 12190采面位于ⅱ采区下山东翼，北邻11090采面、11100采面防水煤柱，南

瓦斯突出是煤矿开采过程中非常严重的地质灾害,在煤矿开采过程中,利用有效的勘探手段,勘探出煤矿瓦斯地质的异常情况,消除瓦斯引发的煤矿安全事故是非常必要的.在各种勘探手段中,基于瓦斯的抽采钻孔技术是一种有效的煤矿瓦斯地质异常勘探手段,本文对该技术的应用进行详细分析研究.

基于对抽采过程中瓦斯流动基本特征的研究和理论分析,建立了瓦斯抽采的流动模型,提出了利用数值模拟方法来确定顺层平行钻孔瓦斯抽采效果的预测方法,并在此基础上提出了达到既定效果所需钻孔布置参数的确定方法,同时进行了实例计算。该方法的提出将有助于煤矿瓦斯涌出的治理和井下煤层气的开发。

严重突出煤层煤巷掘进前消突措施复杂,消突时间长,安全风险高,影响掘进速度和矿井生产接替。对比分析了本煤层条带区域预抽和利用底板岩巷穿层预抽2种措施进行消突时的煤巷掘进速度。在鹤煤五矿3301运输巷分段实施2种消突措施,结果表明:穿层区域条带预抽合格后的煤巷月单进,是经过本煤层区域条带预抽后煤巷单进的近4倍。采取消突措施后,进一步降低了施工作业的危险性。

瓦斯抽采以煤层钻孔为前提,钻孔过程中会产生大量矿尘,不仅会极大地影响环境,同时也危害着工作人员的身体健康.为了有效解决此类问题,需在钻孔过程中采用除尘装置进行除尘处理.从中国的瓦斯抽采钻孔除尘技术及装置现状出发,介绍了几种常见的除尘装置,并提出了一种新型除尘装置.

介绍了使用引进千米钻机在大宁煤矿井下实现沿煤层千米枝状长钻孔的成孔试验,最长的vld定向钻孔达到了1005m(深度)。进行了千米枝状长钻孔抽采瓦斯的工艺技术研究及相应的抽采效果考察,并取得了良好的效果。大宁矿首采面经过近2a的预抽,预抽率达到49%,矿井的瓦斯抽采率达到70.35%。

随着瓦斯矿井开采深度的增加、产量的增大,矿井瓦斯涌出量大幅增加,需进行瓦斯抽采系统的优化研究,为保证矿井的安全生产,在分析了抽采系统优化的必要性和可行性基础上,针对性的提出了搞好抽、掘、采平衡,改进布孔方式,完善封孔工艺及加强抽采管理等手段,结果表明,这些措施的实施提高了瓦斯抽采利用率,技术经济效益显著。

为了缓解白芨沟煤矿抽采接续紧张的局面,引进了长距离定向水平钻孔瓦斯抽采技术,实践证明,应用此技术可短期内将煤层瓦斯含量降到安全值,可有效治理矿井瓦斯灾害,对同类矿井具有借鉴与指导意义.

介绍了顶板岩石水平长钻孔的布置方法,结合了瓦斯道抽采和回顺斜交钻孔抽采的优点,施工成本低,抽采效果好,开辟了高瓦斯采煤工作面瓦斯治理的新途径。

介绍了淮北矿业集团芦岭煤矿西部8层煤瓦斯抽采钻孔的施工工艺,分析了强突松软煤层的瓦斯治理,为今后高难度瓦斯治理工程提供了可靠的技术保障。

为了更高效地抽放煤层覆岩裂隙及离层的瓦斯,对煤层顶板水平长钻孔的层位选择,参数确定,布置形式,钻场的设计要求,钻机、钻杆、钻头的选择以及钻进工艺参数的合理控制进行了试验研究。试验证明走向长钻孔的抽放效果很大程度上取决于钻孔所处的层位,只要保证钻孔在工作面采空区的裂隙带延伸,并采用合理的钻进工艺参数,尽量延长有效抽放长度和采取有效的抽放参数,就能取得理想的抽放效果。这可以解决上邻近层和采空区的瓦斯抽放问题。

对煤层打钻预抽瓦斯是矿井瓦斯治理较为有效的技术手段。封孔材料影响着瓦斯抽采效果,因而需要开发一种新型封孔材料。该材料具有良好的浆液稳定性和较高的抗压强度,能满足钻孔密封的要求。

在分析松软煤层中钻孔塌孔、硬分层中成孔机理的基础上,提出利用高压脉冲水射流在硬分层或顶底板中钻孔,切至软分层提高瓦斯抽采率的新钻孔工艺。并基于高压脉冲射流破煤岩动力特性,分析计算了射流在松软煤层中切缝所需的射流压力及流量;研制出钻孔、切缝系统装置及工艺。在四川某煤矿的松软煤层进行了现场试验,应用结果表明钻孔深度是本煤层钻孔深度的2.7倍,平均单孔瓦斯的抽放纯量为0.19～0.26m3/min,是采用原工艺钻孔的5.2倍以上。

为了更高效地抽放采空区瓦斯,对ⅲ6210综采工作面的地质构造和瓦斯涌出量来源进行了分析,提出采用顶板近水平长钻孔技术抽放采空区瓦斯。根据岩层移动理论、采空区顶板煤岩体应力重新分布规律、顶底板变形和破坏等确立了布置钻孔层位的技术参数。结果表明:顶板近水平长钻孔瓦斯抽放技术在ⅲ6210综采工作面的应用,有效地解决了工作面上隅角瓦斯长期超限问题,确保了该工作面的安全回采。

为保证煤矿生产安全,获得洁净能源,煤矿井下瓦斯抽采应在煤层回采前进行,一般通过施工瓦斯抽采钻孔。根据钻孔的层位和抽采的目的,井下瓦斯抽采钻孔可以分为顺层钻孔、穿层钻孔和高位钻孔等。使用不同型号的成孔工艺和钻机,来施工各种种类的钻孔,形成了不同的井下瓦斯抽采钻孔施工技术。

通过钻孔抽采瓦斯是煤矿治理瓦斯的重要手段,我国煤矿井下每年瓦斯治理的钻孔工作量超过1.5亿m,这些钻孔主要使用国产设备、采用回转钻进的方法完成,最大钻孔深度已达到865m。从钻孔层位、抽采目的考虑,抽采钻孔主要分为顶板高位钻孔、沿煤层钻孔和穿层钻孔。针对不同类型的钻孔,提出采用相应的不同型号的钻机和成孔工艺,并分析预见了未来2年在软煤钻进和定向钻进方面可能取得的成果。

钻孔抽采瓦斯是煤矿生产治理瓦斯灾害的根本措施,我国煤矿每年瓦斯治理的钻孔工程量已超过1亿5000万m,对煤矿安全生产具有不可替代的作用。瓦斯抽采从钻孔层位、抽采目的考虑,主要可分为顶板高位钻孔、沿煤层钻孔和穿层钻孔,对于不同类型的钻孔,可以使用不同型号的钻机和成孔工艺。本文在论述煤矿井下瓦斯抽采钻孔布孔方式、施工技术的基础上,对未来的新技术发展趋势作了展望。