本煤層近水平瓦斯抽采鉆孔強(qiáng)弱強(qiáng)帶壓封孔技術(shù)

在煤礦生產(chǎn)掘進(jìn)過程中,由于鄰近層層間距較小,在開采過程中,鄰近層瓦斯隨采動裂隙涌入,導(dǎo)致巷道瓦斯涌出較大。寺河煤礦通過千米鉆機(jī)施工穿層鉆孔,釋放底抽巖巷頂板以上3~#煤的瓦斯,瓦斯得到了有效控制。但是,在離底抽巖巷底板2～3m處的5~#煤層,通過千米鉆孔常規(guī)施工技術(shù)釋放瓦斯效果不理想,沒有從根本上解決5~#煤層的瓦斯問題。通過對成孔和瓦斯抽放濃度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,找出不足之處,然后進(jìn)行工藝技術(shù)革新,并不斷試驗(yàn),直至工藝成熟,解決了5~#煤層瓦斯問題的最佳施工技術(shù),有效提升了人均工效和礦井安全生產(chǎn)。

針對本煤層瓦斯抽采鉆孔的合理布置問題,通過建立鉆孔抽采瓦斯的滲流場控制方程和煤層變形場控制方程,結(jié)合鉆孔抽采瓦斯的初始及邊界條件,推導(dǎo)出鉆孔抽采瓦斯?jié)B流的固氣耦合數(shù)學(xué)模型。以石壕煤礦本煤層單一順層鉆孔瓦斯抽采為工程實(shí)例,基于研究區(qū)域的煤層瓦斯賦存特征,采用數(shù)值模擬計(jì)算方法,獲得了本煤層單一順層鉆孔周圍煤層瓦斯壓力、煤層瓦斯?jié)B透率、煤層瓦斯?jié)B流速度和煤層變形的分布規(guī)律。確定了本煤層單一順層鉆孔抽采瓦斯的有效影響半徑,從而為本煤層單一順層瓦斯抽采鉆孔的優(yōu)化布置提供了依據(jù)。研究結(jié)果表明,石壕煤礦本煤層單一順層鉆孔抽采瓦斯的有效半徑分別為4m左右;在延長鉆孔抽放時間不到20%的情況下,減少了鉆孔工程量50%左右,抽采效果良好。

松軟煤層由于煤質(zhì)松軟、破碎、硬度低、鉆孔成孔率低,使得用常規(guī)方法不能有效運(yùn)用到松軟煤層中。松軟煤層鉆孔的施工對設(shè)備的要求比較高,此外,搞清楚鉆孔的破壞規(guī)律對解決這一難題有很大的幫助。本文從鉆進(jìn)設(shè)備和護(hù)壁工藝的選擇、鉆孔破壞規(guī)律著手,介紹了松軟煤層瓦斯抽采鉆孔成孔的研究進(jìn)展,探討了仍需要解決的問題。

在松軟煤層中施工順層瓦斯抽采長鉆孔是煤礦井下鉆探領(lǐng)域的一大難題,已嘗試應(yīng)用了多種鉆進(jìn)工藝方法,雖取得了一定成效,但在一定程度上仍存在成孔深度淺、成孔率低等問題,不能完全滿足瓦斯高效抽采的需要。在中風(fēng)壓空氣鉆進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了井下泡沫鉆進(jìn)工藝,研制了配套泡沫灌注系統(tǒng),發(fā)展了中風(fēng)壓空氣-穩(wěn)定泡沫復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)。現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)取得了良好效果:成孔深度顯著提高,鉆進(jìn)過程中泡沫介質(zhì)排渣順暢,鉆具回轉(zhuǎn)、起拔壓力低、孔口無粉塵,由于這些明顯的技術(shù)優(yōu)勢,井下泡沫鉆進(jìn)與中風(fēng)壓空氣-穩(wěn)定泡沫復(fù)合鉆進(jìn)工藝技術(shù)在松軟煤層順層鉆孔施工中具有廣闊的應(yīng)用前景。

晉煤集團(tuán)沁秀公司坪上煤業(yè)瓦斯抽采與鉆孔封孔工藝 坪上煤業(yè)抽放隊(duì)閆俊偉（048203） 摘要：通過對坪上煤業(yè)瓦斯抽采的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)原理以及對多種型 號vld-1000、zdy-3200、zdy-650鉆機(jī)所打鉆孔的封孔工藝和封孔材 料進(jìn)行了分析，介紹了坪上煤業(yè)瓦斯治理的方式以及坪上煤業(yè)目前井 下常用的瓦斯抽采鉆孔封孔工藝的優(yōu)劣。 關(guān)鍵詞：穿層鉆孔；抽放負(fù)壓；聚氨酯；水泥注漿封孔； 一、坪上煤業(yè)瓦斯抽采 1內(nèi)容背景 根據(jù)晉煤重組辦發(fā)〔2009〕38號文件，山西省沁水縣坪上煤業(yè)有 限公司（設(shè)計(jì)中簡稱坪上煤礦，隸屬于沁水縣）、山西晉煤集團(tuán)寺河 礦北區(qū)瓦斯抽放工程井（設(shè)計(jì)中簡稱寺河北區(qū)工程井，隸屬于山西晉 城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司）整合為一個礦井，整合后礦井預(yù)核 準(zhǔn)名稱為“山西晉煤集團(tuán)沁水曲堤煤業(yè)有限公司”，后經(jīng)省工商局核 準(zhǔn)名稱變更為“山西晉煤集團(tuán)坪上煤業(yè)有限公司”（簡稱

采面順層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施 一、采面預(yù)抽煤層瓦斯的目的和意義 根據(jù)瓦斯綜合治理工作體系，為提高抽采率，降低瓦斯含量，消除采面空白帶達(dá)到消突 目的，切實(shí)實(shí)現(xiàn)“不采突出面”，從根本上保證礦井的安全生產(chǎn)，特對該采面區(qū)域瓦斯治理 方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 二、平禹四礦二1煤層賦存情況 根據(jù)四礦安全生產(chǎn)的工作安排和集團(tuán)公司瓦斯區(qū)域治理工作部署，對井田范圍內(nèi)的煤層 賦存狀況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)摸底分析。由于我礦現(xiàn)只開采二1煤層，根據(jù)原生產(chǎn)過程中實(shí)際揭露的 情況及有關(guān)的鉆孔資料，我們對二1煤層進(jìn)行了分析研究，詳細(xì)了解了其分布規(guī)律，分布范 圍、面積、煤層厚度變化等基本情況，現(xiàn)敘述如下： 從四礦的鉆孔資料及實(shí)際揭露情況來看，四礦二1煤層煤層厚度變化不一，賦存不穩(wěn)定。 三、12190采面基本情況 12190采面位于ⅱ采區(qū)下山東翼，北鄰11090采面、11100采面防水煤柱，南

瓦斯突出是煤礦開采過程中非常嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害,在煤礦開采過程中,利用有效的勘探手段,勘探出煤礦瓦斯地質(zhì)的異常情況,消除瓦斯引發(fā)的煤礦安全事故是非常必要的.在各種勘探手段中,基于瓦斯的抽采鉆孔技術(shù)是一種有效的煤礦瓦斯地質(zhì)異?？碧绞侄?本文對該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析研究.

基于對抽采過程中瓦斯流動基本特征的研究和理論分析,建立了瓦斯抽采的流動模型,提出了利用數(shù)值模擬方法來確定順層平行鉆孔瓦斯抽采效果的預(yù)測方法,并在此基礎(chǔ)上提出了達(dá)到既定效果所需鉆孔布置參數(shù)的確定方法,同時進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算。該方法的提出將有助于煤礦瓦斯涌出的治理和井下煤層氣的開發(fā)。

嚴(yán)重突出煤層煤巷掘進(jìn)前消突措施復(fù)雜,消突時間長,安全風(fēng)險高,影響掘進(jìn)速度和礦井生產(chǎn)接替。對比分析了本煤層條帶區(qū)域預(yù)抽和利用底板巖巷穿層預(yù)抽2種措施進(jìn)行消突時的煤巷掘進(jìn)速度。在鶴煤五礦3301運(yùn)輸巷分段實(shí)施2種消突措施,結(jié)果表明:穿層區(qū)域條帶預(yù)抽合格后的煤巷月單進(jìn),是經(jīng)過本煤層區(qū)域條帶預(yù)抽后煤巷單進(jìn)的近4倍。采取消突措施后,進(jìn)一步降低了施工作業(yè)的危險性。

瓦斯抽采以煤層鉆孔為前提,鉆孔過程中會產(chǎn)生大量礦塵,不僅會極大地影響環(huán)境,同時也危害著工作人員的身體健康.為了有效解決此類問題,需在鉆孔過程中采用除塵裝置進(jìn)行除塵處理.從中國的瓦斯抽采鉆孔除塵技術(shù)及裝置現(xiàn)狀出發(fā),介紹了幾種常見的除塵裝置,并提出了一種新型除塵裝置.

介紹了使用引進(jìn)千米鉆機(jī)在大寧煤礦井下實(shí)現(xiàn)沿煤層千米枝狀長鉆孔的成孔試驗(yàn),最長的vld定向鉆孔達(dá)到了1005m(深度)。進(jìn)行了千米枝狀長鉆孔抽采瓦斯的工藝技術(shù)研究及相應(yīng)的抽采效果考察,并取得了良好的效果。大寧礦首采面經(jīng)過近2a的預(yù)抽,預(yù)抽率達(dá)到49%,礦井的瓦斯抽采率達(dá)到70.35%。

隨著瓦斯礦井開采深度的增加、產(chǎn)量的增大,礦井瓦斯涌出量大幅增加,需進(jìn)行瓦斯抽采系統(tǒng)的優(yōu)化研究,為保證礦井的安全生產(chǎn),在分析了抽采系統(tǒng)優(yōu)化的必要性和可行性基礎(chǔ)上,針對性的提出了搞好抽、掘、采平衡,改進(jìn)布孔方式,完善封孔工藝及加強(qiáng)抽采管理等手段,結(jié)果表明,這些措施的實(shí)施提高了瓦斯抽采利用率,技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

為了緩解白芨溝煤礦抽采接續(xù)緊張的局面,引進(jìn)了長距離定向水平鉆孔瓦斯抽采技術(shù),實(shí)踐證明,應(yīng)用此技術(shù)可短期內(nèi)將煤層瓦斯含量降到安全值,可有效治理礦井瓦斯災(zāi)害,對同類礦井具有借鑒與指導(dǎo)意義.

介紹了頂板巖石水平長鉆孔的布置方法,結(jié)合了瓦斯道抽采和回順斜交鉆孔抽采的優(yōu)點(diǎn),施工成本低,抽采效果好,開辟了高瓦斯采煤工作面瓦斯治理的新途徑。

介紹了淮北礦業(yè)集團(tuán)蘆嶺煤礦西部8層煤瓦斯抽采鉆孔的施工工藝,分析了強(qiáng)突松軟煤層的瓦斯治理,為今后高難度瓦斯治理工程提供了可靠的技術(shù)保障。

為了更高效地抽放煤層覆巖裂隙及離層的瓦斯,對煤層頂板水平長鉆孔的層位選擇,參數(shù)確定,布置形式,鉆場的設(shè)計(jì)要求,鉆機(jī)、鉆桿、鉆頭的選擇以及鉆進(jìn)工藝參數(shù)的合理控制進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)證明走向長鉆孔的抽放效果很大程度上取決于鉆孔所處的層位,只要保證鉆孔在工作面采空區(qū)的裂隙帶延伸,并采用合理的鉆進(jìn)工藝參數(shù),盡量延長有效抽放長度和采取有效的抽放參數(shù),就能取得理想的抽放效果。這可以解決上鄰近層和采空區(qū)的瓦斯抽放問題。

對煤層打鉆預(yù)抽瓦斯是礦井瓦斯治理較為有效的技術(shù)手段。封孔材料影響著瓦斯抽采效果,因而需要開發(fā)一種新型封孔材料。該材料具有良好的漿液穩(wěn)定性和較高的抗壓強(qiáng)度,能滿足鉆孔密封的要求。

通過鉆孔抽采瓦斯是煤礦治理瓦斯的重要手段,我國煤礦井下每年瓦斯治理的鉆孔工作量超過1.5億m,這些鉆孔主要使用國產(chǎn)設(shè)備、采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方法完成,最大鉆孔深度已達(dá)到865m。從鉆孔層位、抽采目的考慮,抽采鉆孔主要分為頂板高位鉆孔、沿煤層鉆孔和穿層鉆孔。針對不同類型的鉆孔,提出采用相應(yīng)的不同型號的鉆機(jī)和成孔工藝,并分析預(yù)見了未來2年在軟煤鉆進(jìn)和定向鉆進(jìn)方面可能取得的成果。

鉆孔抽采瓦斯是煤礦生產(chǎn)治理瓦斯災(zāi)害的根本措施,我國煤礦每年瓦斯治理的鉆孔工程量已超過1億5000萬m,對煤礦安全生產(chǎn)具有不可替代的作用。瓦斯抽采從鉆孔層位、抽采目的考慮,主要可分為頂板高位鉆孔、沿煤層鉆孔和穿層鉆孔,對于不同類型的鉆孔,可以使用不同型號的鉆機(jī)和成孔工藝。本文在論述煤礦井下瓦斯抽采鉆孔布孔方式、施工技術(shù)的基礎(chǔ)上,對未來的新技術(shù)發(fā)展趨勢作了展望。

隨著瓦斯抽采技術(shù)的發(fā)展和提高,其使用性和針對性越來越強(qiáng),對于煤層不同的特性、不同的結(jié)構(gòu)、不同的透氣性應(yīng)有選擇地使用不同的瓦斯抽采技術(shù)。目前,我國對瓦斯的抽采除少部分能夠在地面施工外,絕大多數(shù)還是要在煤礦井下大量鉆孔才能對瓦斯進(jìn)行有效抽放,瓦斯抽采技術(shù)的選擇和鉆孔的合理布置都是影響瓦斯抽采效果的關(guān)建因素。

瓦斯過高嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn),要想建設(shè)高產(chǎn)高效礦井,就必須做好瓦斯治理工作。本文針對墨紅鎮(zhèn)東興煤礦綜采工作面瓦斯含量高的問題,采用鉆孔抽采技術(shù)實(shí)現(xiàn)瓦斯治理。

針對近距離上保護(hù)層工作面開采期間瓦斯涌出量大的問題,通過分析近距離上保護(hù)層底板煤巖層采動效應(yīng)與被保護(hù)層瓦斯越流規(guī)律,提出近距離上保護(hù)層底板巖層鉆孔瓦斯抽采技術(shù)。在資江煤礦3527保護(hù)層工作面進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn),結(jié)果表明:底板巖層鉆孔最大瓦斯抽采體積分?jǐn)?shù)50%,瓦斯抽采純量0.81~2.03m3/min,平均1.47m3/min,并確定了底板巖層鉆孔的有效抽采范圍,該方法實(shí)現(xiàn)了保護(hù)層工作面的瓦斯防治。