松软煤层

摘要： 为了解决松软煤层条件下水力割缝卸压增透效果差、割缝钻孔排渣困难的问题,开展了松软煤层条件的水力割缝工艺参数研究。在研究松软煤层水力割缝主要控制因素的基础上,分析了不同水力割缝工艺参数对割缝煤层卸压增透效果、钻孔瓦斯抽采的影响;通过现场考察不同工艺参数下水力割缝煤层瓦斯抽采效果、钻孔割缝出煤数据,得到了松软煤层最佳水力割缝工艺参数。对最佳水力割缝参数组合进行现场应用,结果表明,割缝压力、射流切割缝槽宽度、钻杆旋转速度是影响松软煤层水力割缝卸压效果的主要控制因素,优化后的割缝钻孔平均抽采瓦斯纯流量及钻孔平均抽采甲烷体积分数分别较未采取措施的普通对比组钻孔提高了2.58、0.58倍。

摘要： 本文介绍了晋城矿区松软煤层中施工瓦斯排放孔的技术,有效的确保了突出危险工作面掘进度,为类似的煤巷掘进工作面施工瓦斯排放孔积累了宝贵经验。

摘要： 根据冶坪煤矿开采技术条件,结合1308面回风巷原支护形式下的变形监测结果,采取锚索注浆方案对1308面回风巷进行加固。现场监测数据表明,采取锚索注浆方式加固的巷道段,其围岩控制效果明显。

摘要： 为解决皖北煤田某矿Ⅱ836风巷沿空掘巷期间围岩变形量大的问题,根据巷道地质条件,通过理论分析得出原支护方案中存在的主要问题为顶板浅部围岩无主动支护,帮部锚索锚固效果差,沿空侧注浆加固差。基于围岩在原支护下的变形特征,通过分析多圈层支护技术,设计巷道支护优化方案为“外部承载壳(36U型钢棚)+浅部承载层(锚杆锁梁)+深部锚固层(锚索梁)”的多圈层支护,并采用数值模拟进行可行性分析。结果表明,采用多圈层支护方案后,巷道掘进期间围岩最大变形量为100 mm,可有效解决围岩变形量大的问题。

摘要： 松软、低透煤层瓦斯治理难题一直未得到突破,为了探索解决此类问题办法,在多种卸压增透工程技术实践基础上和通过对煤与瓦斯突出机理的分析,提出钻孔群大孔径水力冲孔技术。经实践研究发现,钻孔孔径越大,越有利于冲孔,冲孔后卸压区越大,单孔瓦斯抽采量明显增加。采用此技术其平均单孔瓦斯抽采量是普通措施孔的4.4倍。

摘要： 为保障10503工作面专用回风巷围岩的稳定,针对巷道支护顶强帮弱的特征,拟对强帮护顶支护技术应用进行全面探讨。理论分析重点从强帮护顶良性作用和强帮合理耗能两个方面进行,基于巷道的地质条件,巷道支护采用“锚网索+帮部注浆加固”方案,对锚网索参数及注浆施工参数进行详细设计。在巷道掘进期间对围岩变形情况进行实时监测。结果表明,巷道掘进期间,围岩变形量小,该支护方案保障了围岩的稳定。

摘要： 为提高渭北松软煤层条件典型矿井西卓煤矿辅助运输效率,根据矿井辅助运输条件及矿井建设现状,研究提出无轨胶轮车、无极绳连续牵引车、单轨吊等辅助运输方式及主要技术参数。经综合技术经济对比,优选确定蓄电池电机车+单轨吊作为矿井辅助运输方式。在此基础上,通过运行参数计算,进行单轨吊车辆、轨道系统选型设计,并根据盘区巷道布置情况,确定单轨吊硐室位置及设计参数。研究表明:单轨吊运输系统简单,效率相对较高,投资中等,运营成本低,渭北松软煤层巷道顶板稳定,有利于单轨吊的运行。

摘要： 为解决五阳煤矿8003掘进工作面施工过程中存在的响煤炮、瓦斯异常涌出等问题,开展了上覆岩层关键层水力压裂卸压瓦斯治理技术措施,在理论判定掘进上覆岩层关键层的基础上,设计关键层水力压裂钻孔,利用高压水压裂煤层关键层岩层致使其发生损伤破坏,切断煤层上覆岩层的应力传递路径,改变煤层上覆岩层的应力使煤体卸压,改善煤层渗透率。结果表明:上覆岩层关键层水力压裂后,煤层卸压增透效果显著,掘进过程中响煤炮现象显著减少,回风流瓦斯浓度降低。研究结果可为松软煤层实施水力压裂卸压增透提供参考,以期取得比较理想的瓦斯治理效果。

摘要： 松软煤层瓦斯抽采钻孔易失稳、密封难的问题直接影响着松软煤层瓦斯高效抽采,在松软煤层施工钻孔成孔退钻后孔内塌孔导致无法及时密封,除此之外孔口煤体破碎区也形成大量漏气通道致使密封失效,由此对矿井生产带来安全隐患且造成了时间和经济上的浪费。从理论分析钻孔密封段受力情况入手,在利用黏弹性力学模型求解孔口破碎区煤体受力的基础上,结合影响松软煤层孔口塌孔外界条件理论研究松软煤层钻孔孔口易塌孔原因并提出合理解决办法,据此提出“同心环”加固密封技术,并从物理模型、技术原理与流程等方面进行详细阐述,最后在山西某矿区N2106松软煤层工作面开展现场应用试验。结果表明:松软煤层孔口破碎区在时间效应下易进入快速变形阶段,由于其吸附性强、易膨胀性等特点加之打钻偏移后钻杆对孔口的剧烈扰动,最终致使孔口退钻后易变形坍塌;采用“同心环”加固密封的试验钻孔均未出现退钻后塌孔的问题,瓦斯浓度在前30天均保持在30%以上,抽采第30天时钻孔最大瓦斯纯流量达到0.053 m^(3)/min,与传统密封钻孔比较后发现“同心环”加固密封钻孔密封技术密封效果优于传统密封技术。

摘要： 系统总结了软煤钻孔失稳机理及规律,提出钻孔失稳主要受煤体基本力学性质、孔周应力环境、孔隙压力及钻进方式等因素的影响,指出增大围岩力学强度,减小塑性区范围与钻孔径向位移是提高钻孔稳定性及成孔率的关键。分析了现有钻孔失稳控制技术的适用条件及优缺点,认为研发随钻护孔防喷与可视化修复一体化技术是瓦斯抽采钻孔失稳防治的发展方向。系统梳理了传统注浆加固材料的研究现状,认为研制并使用兼具固孔抑喷与释放瓦斯潜能的纳米浆泡材料,能延长钻孔服务周期,提高瓦斯抽采效率,应用前景可观。

摘要： 应深入研究松软煤层瓦斯抽采钻孔塌孔机制与控制技术基础,通过理论模型分析其形变、坍塌的内在原因,利用科学的防治技术有效解决钻孔变形或坍塌对瓦斯抽采的负面影响,在一定程度上提高松软煤层的瓦斯抽采效率,加快瓦斯抽采效果达到标准的进程,保障煤与瓦斯共采又好又快发展.这就需要从根本上认识松软煤层瓦斯抽采孔的变形破坏机理,必须综合运用岩土力学、流体力学、数学、地质学、安全科学与工程等学科的理论和方法,研究并解决松软煤层瓦斯抽采钻孔失效的理论与工程问题.

摘要： 松软煤层瓦斯低成本高效抽采属于世界性技术难题之一,中井煤矿回采工作面规模煤层可控冲击波增透效果为解决这一难题提供了一个成功示范.通过可控冲击波增透煤层钻孔,单孔日均瓦斯抽采量平均提高3.37倍,最高达到6.54倍,瓦斯浓度平均提高2.31倍,增透有效半径可达40～60m,将原来的难以抽采煤层转变为可以抽采～容易抽采煤层,需要的钻孔工程量只有传统抽采工程的11％～18％.在钻孔直径、冲击能量条件相同条件下,示范区煤层增透的最佳冲击密度在1.0～1.1次/m,增透段长度应大于120m;在最佳冲击密度条件下,回采工作面抽采孔增透效果主要与抽采开始时机、周围抽采环境有关,巷道掘进暴露越晚以及回采工作面增透孔相互干扰越明显,抽采效果越好.与传统钻孔抽采流量幂指数单调衰减曲线形态不同,增透孔瓦斯流量曲线表现为"两段式"变化的典型特征,其中多数孔第1阶段流量曲线出现类似于煤层气地面井排水降压的流量"峰",第2阶段流量衰减系数也远远小于对比基准.分析认为,产生上述效果的机理在于两个方面:①以冲击波增透孔为中心向外,煤层流场由井巷采动流场向冲击波改造流场过渡,大大扩展了原有的有效流场半径,冲击波改造流场类似于地面井煤层流场,可以通过排水降压形式产出煤层瓦斯;②冲击波改造流场为抽采影响带流场提供了更为充足的瓦斯气源,有效阻滞了瓦斯流量衰减系数的快速降低,显著提高了抽采效果.

摘要： 针对国内松软煤层瓦斯抽采钻孔施工难题,研制开发了适用于高螺旋干式钻进的高转速全液压履带钻机,具有给进行程长、调角自动化程度高、液压系统安全可靠等特点.该套装备在阳泉新元煤矿进行现场应用,共完成钻孔22个,最大孔深330m,结果表明整套装备性能稳定、工人劳动强度低,在松软煤层瓦斯抽放孔的施工中可有效提高成孔率及钻进效率.

摘要： 针对松软煤层综采工作面煤壁片帮严重的问题,分析了煤壁片帮产生的原因,基于采场的力学结构特征,建立了综采工作面采场围岩力学的本构模型,通过模型分析可知注水方式增大煤体粘聚力有利于提高煤体粘滞蠕变的性能;通过不同含水率的成型煤样力学实验,表明随着含水率的增加,成型煤样的抗剪强度呈先增大后减小的趋势,抗压强度逐渐减小,内摩擦角逐渐减小,粘聚力呈先增大后减小的趋势且呈开口向下的二次曲线,煤样含水率在12％-18％之间有利于提高煤体粘聚力及抗剪强度;Flac3D数值模拟表明煤层注水后,导致煤体抗压强度降低,工作面前方支承压力区分布平缓,应力峰值前移且降低,有利于缓解煤壁压力,增强煤壁稳定性.

摘要： 针对桑树坪二号井煤层松软破碎,现有设备能力小、自动化程度低、钻探工艺不合理导致瓦斯抽采钻孔钻进深度浅、钻进效率低等问题,在该矿3#煤层进行了大螺旋钻杆高速回转钻进、宽翼片螺旋钻杆空气钻进与宽翼片螺旋钻杆清水钻进工艺试验研究.研究表明,宽翼片螺旋钻杆清水钻进工艺简单、钻进效率高、钻进深度大且成孔率高、施工环境好,钻孔深度由80m左右提高到了200m以上,钻进效率是原来1.5倍,成孔率达80％以上,满足了桑树坪二号井工作面瓦斯抽采钻孔施工要求.

摘要： 针对龙滩矿井松软突出煤层,钻孔施工困难成孔率低,严重影响瓦斯消突治理问题.龙滩矿井经过考察学习后引进大扭矩·大功率钻机、“中风压”空压机、整体式宽翼片大通孔螺旋钻杆等施钻技术装备并综合应用在松软突出煤层施钻技术中，改进后的施钻技术，解决了在地质构造带和遇排渣不畅，垮孔顶等情况时，采用来回洗孔，只转不进，加强压风吹孔排渣的方法，有效解决了钻进过程的排渣困难，卡死钻孔等问题，该项目有效解决了钻孔施工深度短和成孔率低等问题,提高了钻孔施工效率.项目实施期间所创造的社会、安全效益显著.

摘要： 松软煤层在回采过程中易发生片帮,通过对松软煤层进行动压注水,使煤层含水率大大增加,改变煤层的力学性质,提高煤层的黏结力,不仅对防止煤层片帮起到了关键作用,还对降低煤层瓦斯、减少煤尘起到了很好的效果,为矿井安全高效生产创造了有利条件.

摘要： 采用干式螺旋钻进进行松软煤层瓦斯抽采钻孔施工时,产生的煤粉在孔口堆积,造成工人劳动强度大,且影响后续钻孔施工.矿用孔口螺旋排渣机采用螺旋叶片在筒体内旋转实现煤粉的机械排出,有望解决煤粉堆积影响钻进问题,现场试验应用取得良好效果.该排渣机主要有排渣装置、泵站、操纵模块、支架等部分组成。排渣装置、泵站及操作模块、支架间相互独立，排渣装置和泵站间采用油管连接，便于井下搬迁运输，可根据钻场灵活布置。

摘要： 分析了套管钻机的双马达回转液压系统,建立了双马达回转系统的AEMSim简化仿真模型.分别对钻机的马达串联状态和并联状态进行了动态仿真分析,仿真结果表明两马达在串联状态的输出转矩差别较大,并联状态的输出转矩基本相同;在串联状态,压力油后流经的马达在启动瞬间输出转矩会出现振荡,振荡与钻机夹持的钻杆转动惯量相关,钻杆的重量越大,振荡幅度越大,时间越长.

摘要： 松软破碎煤层瓦斯抽采钻孔存在易塌孔、孔深浅、成孔难等问题.根据煤层瓦斯地质条件,选取合适的螺旋钻进工艺能很好地解决这一难题.分析了螺旋钻具的结构特点和施工工艺的优缺点,结合螺旋钻具的排粉原理,推荐在松软破碎煤层中施工风水联动雾化排粉工艺和孔内全程下筛管工艺,对于解决松软煤层钻孔施工难题有很好的借鉴意义.

摘要： 本发明公开了一种松软与坍塌突出煤层反循环钻进设备及钻进工艺，其技术方案是：包括箱体，所述箱体内部设有钻进机构，所述钻进机构延伸出箱体外部；所述钻进机构包括固定箱，所述固定箱固定设于箱体外部，所述箱体一侧设有电机，所述电机通过输出轴固定连接有转动杆，所述转动杆设于箱体一侧并延伸入箱体内部，所述转动杆一侧固定设有第一螺旋杆，本发明的有益效果是：通过钻进机构的设计，便于将煤层中的瓦斯释放出，同时通过多个扇叶的设计，可将煤层中的瓦斯吸入到连接筒内部，并且通过排气管将煤层中的瓦斯排出，避免了煤层中的瓦斯大量的聚集而导致喷孔的现象，保证了操作者的安全，便于使用者的使用。

摘要： 一种松软厚煤层巷道分次支护结构和支护方法，包括：超前支护结构、初次支护结构和加强支护结构；超前支护结构的骨架注浆锚杆紧贴迎头棚梁上沿设置，与巷道顶板夹角呈仰角布置，且与巷道方向一致，确保在同一进度形成一个平面；初次支护结构包括钢筋网和U型钢棚，钢筋网布置在巷道的帮部上，巷道顶板和帮部安装U型钢棚，将顶板和帮部处的U型钢棚进行搭接形成拱型钢棚支护结构体；拱型钢棚支护结构体在初次支护结构支护的范围内沿巷道走向均匀设置；加强支护结构的高强锚索和中空注浆锚索穿过超前支护结构和初次支护结构加固区域并伸入巷道岩层中，同时加强支护结构的托盘将相邻的拱型钢棚支护结构体连接固定，增强拱型钢棚支护结构体的稳定性。

摘要： 本发明公开了一种松软厚煤层巷道围岩控制结构及其施工方法，包括一次围岩控制结构和二次围岩控制结构，所述一次围岩控制结构包括钢筋网、钢梁和钢拱架，所述二次围岩控制结构包括反底拱和预应力锚索；一次围岩控制结构中的钢拱架和钢梁相互重叠，这样对松散岩体的支护效果更好，二次围岩控制结构的反底拱与上部支撑相连形成封闭结构，预应力锚索固定一次围岩控制结构，整个完整的巷道围岩控制结构可实现松软厚煤层巷道支护永久稳固性，提高巷道支护施工质量，降低巷道返修率，从而降低支护成本。

摘要： 一种松软煤层钻孔测定煤层瓦斯压力的方法，在煤层中打一个浅孔，放入一个孔口管，用水泥浆将其在煤层中固定。然后通过孔口管打钻，直达煤层深部，退出钻杆，注入混合的A,B两种浆液，使得钻孔周围的煤体固化，再沿着原钻孔重新打钻，超过注桨深度3～5m。退出钻杆，向钻孔中插入一个带有瓦斯管和水管的胶囊封孔装置，顺序接上推杆，将其推至钻孔注桨深度附近。在孔口，将瓦斯管和水管分别与法兰盖上的接头相连，再将法兰盖固定在孔口管上，用手动泵通过水管接头向钻孔内的胶囊封孔装置注水，使其膨胀封住钻孔。再通过法兰盖上的注桨阀门注入高压水泥浆，将瓦斯管接头接上压力表，即可测定松软煤层的瓦斯压力，该方法测定设备简单，操作简便。

摘要： 本发明属于煤矿瓦斯治理领域，涉及一种基于关键层分段水力压裂与煤层水力造穴的松软煤层瓦斯治理工艺及应用，包括①关键层分段水力压裂利用高压水压裂煤层覆岩关键层致使其发生损伤破坏，切断煤层上覆岩层的应力传递路径，改变煤层上覆岩层的应力致使煤体卸压；②水力造穴以高压水作为破煤介质，通过钻孔对钻孔周围煤体进行分段冲孔、破碎煤体、扩大孔径，进而在钻孔上形成若干以钻孔为中心的隔段洞穴，从而释放煤层周围应力及瓦斯压力，提高煤层透气性、促进瓦斯抽采效率。本发明使煤体充分卸压，改善煤层渗透率，使承压瓦斯快速得以排放提升煤层瓦斯预抽效果，有效解决松软煤层掘进过程中喷孔、响煤炮等瓦斯动力现象频发的问题。

摘要： 本发明提供一种松软煤层和/或软硬复合煤层定向长钻孔水力化增透方法，属于瓦斯治理的技术领域，方法为采用钻孔及水力化增透一体化方法进行水力卸压钻孔施工，选用扭矩在20000N·m以上的千米定向钻机，千米定向钻机的前端从孔口向孔底依次连接孔口防喷装置、耐高压三棱螺旋密封空心钻杆、高低压转换装置、高低流量转换装置、上无磁钻杆、测量探管、下无磁钻杆、螺杆马达和钻头，千米定向钻机的后端连接水尾，水尾分别连接无极调速泵组和控制电脑，孔口防喷装置连接抽放系统，孔口防喷装置和无极调速泵组均连接煤‑水分离及水处理装置，煤‑水分离及水处理装置连接煤沉淀池。本发明可提高松软煤层和/或软硬复合煤层的钻孔施工、煤层卸压、瓦斯抽采效率。

摘要： 本发明公开了一种深部低渗松软煤层群的煤与煤层气协调生产方法，其包括以下步骤：步骤A：根据开采矿区的煤层气压力、煤层气含量、煤质松软度以及透气性，确定保护层和被保护层，对远景区进行开采规划，通过地面钻井注浆压裂技术增大保护层和被保护层的原始透气性；步骤B：靠近所述保护层掘进岩石巷道，并向计划施工于保护层的采准巷道周边布置穿层钻孔卸压抽采煤层气，在满足条件后，施工所述采准巷道，工作面生产条件形成后，通过所述采准巷道布置顺层钻孔抽采保护层工作面的煤层气；本发明深部低渗松软煤层群的煤与煤层气协调生产方法按照煤与煤层气协调共采的时空关系，提出的抽采模式便于施工，具有很好的矿山煤与煤层气协调共采的经济性。

摘要： 一种松软煤层钻孔测定煤层瓦斯压力的方法，在煤层中打一个浅孔，放入一个孔口管，用水泥浆将其在煤层中固定。然后通过孔口管打钻，直达煤层深部，退出钻杆，注入混合的A,B两种浆液，使得钻孔周围的煤体固化，再沿着原钻孔重新打钻，超过注桨深度3～5m。退出钻杆，向钻孔中插入一个带有瓦斯管和水管的胶囊封孔装置，顺序接上推杆，将其推至钻孔注桨深度附近。在孔口，将瓦斯管和水管分别与法兰盖上的接头相连，再将法兰盖固定在孔口管上，用手动泵通过水管接头向钻孔内的胶囊封孔装置注水，使其膨胀封住钻孔。再通过法兰盖上的注桨阀门注入高压水泥浆，将瓦斯管接头接上压力表，即可测定松软煤层的瓦斯压力，该方法测定设备简单，操作简便。

摘要： 本发明公开了一种低透气性松软煤层气动脉冲冲孔增透方法，包括采用空心钻杆、钻头、定向钻机、高压胶管、气动脉冲发生器和矿用防爆空气压缩机，钻头设置于空心钻杆出口处，钻高压胶管分别连接空心钻杆进口处与矿用防爆空气压缩机出口处，气动脉冲发生器设于高压胶管上，用于提供冲孔所需空气脉冲动力。通过采用煤层气动脉冲冲孔增透方式，解决了低透气性松软煤层常规冲孔过程中遇到问题，在低透气性松软高瓦斯煤层冲孔卸压增透，既提高了瓦斯抽采效率，又避免了水力冲孔过程中的塌孔、堵孔、埋钻现象；避免了废水对地表以及地下水体的污染。

摘要： 本发明公开了一种松软煤层中气动柔性刀具破煤卸压增透装置和方法，其包括：钻机，其内部安装有钻杆，且所述钻杆轴部开设有柱形结构的气流腔，且位于最外端处的钻杆顶端外侧环壁设有局部螺纹；空压泵，其输出端通过高压气管与气流腔密封连通；气动割缝设备，其包括气动旋转装置、割缝装置，所述气动旋转装置左端安装于位于最外端处的钻杆的顶端上，所述气动旋转装置右端安装有割缝装置，且所述钻杆、气动旋转装置、割缝装置均同轴设置。