瓦斯抽采钻孔合理封孔参数优化

抽采钻孔的封孔质量是决定抽采效果的关键因素之一,而封孔参数则直接影响封孔质量。为了研究抽采钻孔的合理封孔参数,在分析山西王家岭矿巷道围岩应力及裂隙分布的基础之上,采用现场实测和数值模拟的方法,对抽采钻孔的始封深度、封孔长度和注浆压力等关键参数以及封孔效果进行了全面研究。研究结果表明,煤层抽采钻孔的合理封孔参数为始封深度不应小于4 m,封孔长度范围为8～12 m,注浆压力应达到3 MPa。现场应用表明,在始封深度和封孔长度均满足要求的情况下,采用3 MPa注浆压力封孔的钻孔封孔质量良好,而常压注浆封孔部分钻孔封孔质量达不到要求,进一步验证了封孔参数的合理性和有效性,对同类条件下的煤层瓦斯抽采钻孔封孔有借鉴和指导作用。     

钻孔CF新型密封材料的孔隙结构特性研究

为了改善瓦斯抽采钻孔的封孔效果,研究了瓦斯抽采钻孔普通水泥密封材料、CF新型密封材料的孔隙结构特性。实验模拟了煤矿井下钻孔封孔过程,综合采用压汞法和二氧化碳气体吸附法对普通水泥注浆后的煤样和CF新型密封材料注浆后的煤样孔隙结构进行对比分析。结果表明:CF新型密封材料相比普通水泥材料有着较好的渗透力,可以有效的消除钻孔封孔段周围微观裂隙和孔洞,提高封孔段的稳定性;经过注浆之后,普通水泥材料注浆的煤样和CF新型密封材料注浆的煤样平均孔径分别为9,8.6 nm,孔隙率分别为4.428 1%,3.775 6%.     

顺层瓦斯抽采钻孔封孔工艺优化选择

根据岩石力学、弹塑性力学理论建立了顺层钻孔周围煤体塑性区应力分布数学模型,分析了顺层抽采钻孔施工过程中周围煤体破坏规律及应力分布状态。数值模拟了采用水泥砂浆封孔、聚氨酯封孔、胶囊封堵-压力注浆封孔三种工艺下钻孔周围煤体应力分布规律,三种封孔工艺分别通过改变钻孔支护阻力、钻孔周围煤体物性参数等方式进行模拟。结果表明:胶囊封堵-压力注浆封孔工艺可有效封堵裂隙,加固钻孔周围破碎煤体,对钻孔周围煤体应力分布的控制效果优于现有的封孔工艺,对于顺层瓦斯抽采钻孔封孔工艺有一定的指导意义。     

瓦斯抽采钻孔封孔质量检测技术与应用

矿井瓦斯是威胁煤矿安全生产的重要因素之一,提高煤矿瓦斯抽采效率是解决煤矿安全生产的重要手段。因此,对瓦斯抽采钻孔密封段的密封质量及漏气位置检测就显得尤为重要。文中在山西余吾煤矿N1101回风顺槽进行现场测试,利用钻孔封孔漏气检测装置,在抽采钻孔正常的抽采负压下,通过探测抽采钻孔的不同深度,测定不同测点处的瓦斯浓度、抽采负压等参数,判断相应测点控制区域的漏气情况。结果表明:在钻孔16 m范围内瓦斯浓度变化不大,漏气通道较少,封孔质量较好,16~23 m有漏气现象。现有封孔工艺及材料整体上密封质量较高,封孔效果较好。抽采钻孔封孔质量检测方法和装置为改进封孔工艺和参数、提高封孔质量提高科学依据,具有广泛的应用前景。     

瓦斯抽采钻孔主动承压式密封技术及应用

针对目前瓦斯抽采钻孔密封效果差、漏气现象严重、瓦斯抽采浓度过低等问题,提出了主动承压式密封技术,通过承压注浆及主动支护抽采钻孔,可以有效封堵抽采钻孔初期漏气通道,并且避免后期漏气通道的产生,从而提高封孔质量。在国投河南新能开发有限公司王行庄煤矿进行了应用试验,结果表明,主动承压式封孔技术可以长时间可靠的密封抽采钻孔,大幅度提高瓦斯抽采浓度。     

马丽散囊袋—水泥浆—胶囊封孔瓦斯压力测定技术研究

裂隙发育比较丰富的煤层进行封孔测定瓦斯压力时,钻孔孔口因封孔材料无法良好渗透粘接裂隙,往往会出现钻孔密封不严,承受注浆压力低等问题。针对以上问题,利用马丽散囊袋作为孔口封孔材料,提出马丽散囊袋—水泥浆—胶囊封孔测压技术,并运用于山西柳林某矿9#煤层瓦斯压力测定当中。此方法中,马丽散具有渗透性强,粘接加固性好,反应时间充足,操作容易,孔口封孔长度更长等优点。此外,通过实验室研究对所注水泥浆的灌注性能进行研究,得出测压所注水泥浆液最优配比比例。煤层裂隙发育丰富利用此方法测压可取得较好的效果。     

顺层钻孔瓦斯抽采漏气影响因素研究

顺层钻孔瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害防治的主要技术措施,其中钻孔封孔质量是决定瓦斯抽采效果的重要影响因素。基于抽采钻孔漏气量计算数学模型,分析了封孔长度和抽采负压对钻孔漏气量的影响。现场试验和数值模拟表明,增加顺层钻孔的封孔长度能够有效减少钻孔漏气量,最佳封孔长度为8~10m;提高抽采负压不能有效增加钻孔的瓦斯抽采量,反而一定程度上增加了钻孔的漏气量,并降低了抽采瓦斯浓度。研究成果为顺层钻孔提高瓦斯抽采效果提供了理论依据。     

瓦斯抽采钻孔布置方案参数优化： 以保德煤矿为例

针对高瓦斯中低渗透率厚煤层工作面常规预抽钻孔预抽浓度低、钻孔衰减系数大、瓦斯预抽时间长等难题,以保德煤矿8号煤层为研究对象。通过8号煤层渗透率各项异性实验分析和现场测试,对8号煤层钻孔布孔方位以及封孔工艺最优参数进行研究。结果表明：预抽钻孔与煤壁裂隙呈90°,钻孔倾角为-6°时钻孔抽采效果最好;采用新材料+囊袋作为封孔材料,封孔距离8～16 m时,增大压力和“两堵两注”的注浆方式,能有效地提供封孔的气密性。通过3种不同的测试方法,确定4个月时的钻孔抽采有效半径约为4 m, 6个月有效抽采半径为4.5 m。以此为依据,得出工作面瓦斯抽采钻孔最佳布置参数。研究成果为高瓦斯低渗透率厚煤层工作面预抽钻孔设计提供了参考依据。     

厚煤层顺层长钻孔封孔新工艺瓦斯抽采技术

为解决潘三煤矿顺层钻孔封孔不严造成消突效果差和CO超标的问题,结合矿井煤层实际情况,提出了一种新封孔工艺瓦斯抽采技术,此项技术包括选择初凝时间可调、流动性强的速凝膨胀封孔剂,带压封孔以及增加封孔长度等措施。经1762(3)综采工作面现场实践证明,顺层钻孔抽采浓度大幅增加,CO超标现象明显减少,封孔效果良好。     

穿含水层松软煤层瓦斯压力测定技术

针对界沟煤矿72煤层上向瓦斯测压钻孔过82松软煤层穿越砂岩含水层时,围岩松软、易破碎、易垮落,难以成孔,真实煤层瓦斯压力难以测定的问题,通过分析穿含水层钻孔各封孔方法的适用条件,结合界沟煤矿实际地质条件,选择合适测压地点布置2个测压钻孔,1号钻孔采用单纯的"两堵一注"胶囊—聚氨酯封孔方法进行封孔测压,结果未能成功堵水,测得水压0.8 MPa;2号钻孔采用双级套管带压注浆联合胶囊—聚氨酯封孔工艺进行封孔测压,经试验,该方法较好地封堵了含水层裂隙、支固松软围岩,准确测得72煤层原始瓦斯压力为0.50 MPa。     

煤层瓦斯抽采封孔技术现状分析

介绍了煤层瓦斯抽采技术现状,将目前瓦斯抽采封孔技术分为非带压封孔、"两堵一注"带压封孔和二次封孔3大类,讨论了各类封孔工艺的优缺点和适用条件。分析结果表明:没有一种封孔技术能够适用所有煤层瓦斯抽采条件,应结合不同的煤层瓦斯抽采需求,研发操作简单高效、装置成本低廉、密封效果可靠的技术与装置,以提高煤层瓦斯的抽采浓度与效率。     

抽采钻孔损伤机理分析及高效封孔材料研制

为明晰钻孔破裂区漏气的本质原因,考虑煤岩的非均质性及瓦斯渗流作用,采用理论分析和数值计算方法,构建煤层钻孔围岩损伤数学模型,探讨煤层瓦斯抽采钻孔的损伤破裂机理.研究结果表明:提出的数学模型可较好地描述煤岩的损伤破裂;由于煤岩的非均质性,钻孔周边的损伤区域并非均匀分布,渗透率损伤区域呈现类似裂隙发育的形态;孔内支护压力可提高钻孔稳定性,减少钻孔围岩损伤区域,渗透率的损伤情况显著得到抑制.研制一种膨胀型高效封孔材料,与传统水泥材料相比该材料可产生显著的膨胀力.工业试验表明:采用该封孔材料可使得瓦斯抽采浓度提高约10%.研究结论显著改善了瓦斯抽采效果.     

煤矿瓦斯抽采钻孔带压封孔技术研究

煤层瓦斯主要采用钻孔对开采区域煤层瓦斯进行预抽。由于该矿地面压风机供风距离远,用风地点多,用风终端风压小,钻孔封孔不严密,围岩松动圈范围容易出现漏气现象,造成钻孔抽采浓度低,抽采效率低等缺陷。进行机械动力作为原动力进行钻孔带压封孔的应用技术研发,可进一步提高钻孔的封孔质量,提高钻孔的抽采浓度和抽采效率,确保煤层瓦斯的抽放效果。采用本封孔技术,可解决抽采钻孔孔封不严、浓度偏低、钻孔效率低等的技术难题。     

本煤层瓦斯抽采钻孔合理密封深度确定

为了确定本煤层瓦斯抽采钻孔的合理密封深度,进而改善本煤层瓦斯抽采钻孔的封孔效果,提出了瓦斯抽采钻孔合理密封深度的综合判定办法。通过理论分析钻孔周围煤体应力分布和破坏情况,并利用ZKXG30K矿用钻孔窥视仪直观确定了抽采钻孔内部情况,根据数值模拟法和现场钻屑法的实测结果,初步确定了井下工作面瓦斯抽采钻孔的合理密封深度,最终结合五阳矿53105工作面现场试验应用的验证,确定了五阳矿53105工作面较理想的钻孔密封深度为14m.研究成果为本煤层瓦斯抽采钻孔高效密封提供了依据。     

聚氨酯—胶囊二次注浆封孔测压技术

针对现有封孔测压方法聚氨酯堵头不能实现高压注浆,水泥砂浆封孔测压不适用于近水平钻孔,胶囊粘液测压成本高,不适用于瓦斯压力大于3.5 MPa等问题,提出聚氨酯-胶囊二次注浆封孔测压技术。推导出预注浆阶段有效封孔长度与钻孔倾角之间的函数关系,确定了近水平钻孔封孔长度,同时通过两个渗透扩散模型校验得到注浆扩散半径。在阳泉上社煤矿进行的现场应用中对比胶囊粘液测压技术,测压结果误差在2%以内;相对聚氨酯做堵头的带压注浆测压技术节约测压时间16 h,实现了准确快速测压。     

瓦斯抽放钻孔封孔方法技术革新

针对松软突出煤层顺层钻孔预抽瓦斯中存在的由于封孔质量问题而引起的瓦斯抽放浓度偏低等问题,在提高封孔质量方面采用新装备、新工艺和新方法,通过选择合适钻孔封孔技术、工艺,提高了抽放钻孔封孔质量、单孔抽放量、封孔质量和瓦斯抽放浓度。     

煤矿井下新型水力压裂封孔材料优化及封孔参数研究

针对目前煤矿井下水力压裂钻孔封孔材料易收缩、密封效果差、成本高及封孔长度不合理等问题,研究出一种由水泥、早强减水剂、聚丙烯纤维和拌合水组成的新型水力压裂封孔材料;通过室内实验优化出收缩率和抗压强度最优时的封孔材料配比及压裂钻孔封孔参数,建立新材料承压能力与封孔长度的计算关系式,并进行现场验证.结果表明,新材料的最优配比为m(水泥)∶m(水)∶m(早强减水剂)∶m(聚丙烯纤维)=1∶0.6∶0.03∶0.005;当钻孔孔径一定时,材料承压能力与封孔长度呈线性关系,现场实验结果与封孔参数计算关系基本一致,该新材料是一种性能好、成本低廉以及操作配比简单的水力压裂封孔材料.     

马丽散树脂材料在下向测压钻孔中的应用

准确测定煤层原始瓦斯压力,是瓦斯防治工作基础。煤层瓦斯压力测定重点在于解决煤层顶底板承压水对测压的影响,严密封堵好钻孔周边围岩裂隙成为下向钻孔测压能否成功的关键。采用马丽散树脂材料结合水泥浆对下向钻孔进行封孔,有效地封堵了钻孔围岩中的裂隙,排除了顶底板承压水对测压的影响,准确地测得了下向钻孔煤层实际瓦斯压力。     

软煤顶板水力压裂措施瓦斯运移机理

为改善软煤瓦斯抽采效果,开辟软煤瓦斯抽采新途径.应用现场试验的方法,在河南某矿区进行压裂顶板的瓦斯抽采试验,对瓦斯的抽采效果和运移机理进行了分析研究.结果表明:压裂后的瓦斯自然流量、浓度和纯量指标均取得了大幅度的提高,瓦斯抽采取得了良好的效果;基于现场实验结果,对瓦斯的运移机理进行了研究,当储层压力降低到瓦斯临界解吸压力后,瓦斯开始解吸,在煤体中主要通过扩散的方式运移至顶板裂隙,经顶板裂隙渗流汇集至钻孔,由钻孔将瓦斯抽出.     

高位钻孔瓦斯抽采参数测评与优化研究

瓦斯抽采是从根本上治理煤矿瓦斯灾害的主要手段,由于其高效和安全的特性,高位钻场瓦斯抽采模式在现场应用日益广泛,但对于抽采参数的测评和优化却没有统一标准。本文分析了采煤工作面围岩裂隙场的分布特性与瓦斯抽采设计参数的相互关系,以现场高位钻孔瓦斯抽采实测数据为基础,采用四种方法对设计参数和抽采效果进行关联性分析,结果表明钻孔垂距、钻孔平距和钻场间距是影响瓦斯抽采效果的主要参数,在其优化区间内,瓦斯抽采效果会大幅度提高。论文研究结果对优化瓦斯抽采设计、保障采煤工作面安全生产具有一定参考意义。