瓦斯抽采钻孔

摘要： 针对煤矿瓦斯抽采用水平定向千米钻机钻孔孔壁状态检测问题,通过分析认为常用的伽马射线法、超声波法等测井技术难以应用于煤矿环境,因此设计了七电极径向电阻率测量方法,以测量瓦斯抽采钻孔孔壁电阻率,实现钻孔孔壁状态检测。介绍了七电极径向电阻率测量方法原理,推导了电阻率计算公式,分析了屏蔽电极间距、测量电极中心距、电极分布比3个参数对电阻率测量的影响。建立了三维仿真模型和二维轴对称仿真模型,研究了不同发射信号类型和电极分布参数下,测量电极周围电流的聚焦情况和电势分布,结果表明:直流和脉冲信号的穿透能力较弱,不能穿透孔壁,无法实现孔壁电阻率测量,而交流信号具有较好的穿透能力,可用于孔壁电阻率测量;电极分布比对电流聚焦效果有显著影响,当电极分布比为2.5~3时,发射电流聚焦效果较好,能取得较好的电阻率测量效果。根据上述结果确定了发射信号类型和电极分布参数,仿真分析了以空气、泥浆、岩层、煤层为介质时发射电流聚焦情况和电势分布,结果表明七电极电阻率测量方法对电极周围介质性质具有较强的分辨能力。根据仿真结果制作了实验电极,将电极安装在1节钻杆上,分别测量土壤、空气和煤碎粒的电阻率,所得测量值均在标准参考值范围内,验证了七电极径向电阻率测量方法能够实现钻孔孔壁电阻率测量,为煤矿瓦斯抽采用水平定向千米钻机钻孔孔壁状态检测提供了有效方法。

摘要： 为了实现煤矿井下钻孔自动化封孔,根据"十三五"重点研发计划课题"瓦斯防治钻孔及封孔机器人"要求,提出了整体式多通道自动封孔装置整体方案;设计了自动封孔控制方法,对封孔器注浆通道和封孔通道参数进行了研究和设计;采用有限元方法,进行了封孔装置坐封动力学分析,并对封孔装置样机进行了钻孔坐封、注浆模拟试验。研究表明:研制的封孔装置整体式结构可以配套钻孔机器人抓取、安装、通道自动切换完成"两堵一注"自动化封孔;满足不同封孔长度、不同倾角钻孔的封孔要求;3通道结构满足坐封、排气、注浆、瓦斯抽采等工艺过程对压力和压力损失的要求;从动力学分析坐封胶桶与孔壁接触应力、与孔壁的轴向摩阻力以及封孔模拟实验结果看,该装置抽采通道负压损失小于2 kPa,坐封压力6 MPa时,封孔注浆压力可承受3 MPa以上,完全满足目前煤矿井下"两堵一注"封孔技术要求;通过对坐封压力、封孔注浆压力、抽采流量、抽采压力等参数的监测实现自动化封孔的可靠坐封。

摘要： 为改善高瓦斯低透气煤层透气性差的问题,本文通过数值模拟、实验室试验相结合的方法研究穿层爆破中瓦斯抽采钻孔对煤岩体致裂增透的作用机理。运用数值模拟软件ANSYS对爆炸荷载作用下瓦斯抽采钻孔的裂隙扩展机理进行数值模拟,再通过在实验室构建瓦斯抽采钻孔穿层煤层的相似模型,进行煤层爆破致裂增透试验。试验结果发现:煤层底板岩层破坏比较严重,裂缝发育长,岩层表面产生贯通裂纹,爆破孔和瓦斯抽采钻孔之间裂纹贯通,爆破孔产生的裂隙向抽采孔方向扩展,试验结果与数值模拟结果相吻合。爆破结果说明,瓦斯抽采钻孔可以有效增加煤层的裂隙,提高煤层的增透,改善煤层的透气性问题。

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： 为了提高上社煤矿瓦斯抽采钻孔的抽采效果,引进"两堵一注"带压注浆封孔工艺,在15308进风顺槽进行本煤层瓦斯抽采钻孔封孔提浓试验.试验结果表明,采用两堵一注带压注浆封孔工艺后,本煤层钻孔的单孔平均抽采浓度以及抽采纯量比聚氨酯封孔提高了将近1.5倍,保证了瓦斯抽采系统的持久性,满足矿井安全高效生产需要.

摘要： 针对松软煤层瓦斯抽采钻孔煤粉堵塞煤层裂隙、煤渣堵塞抽采管路等瓦斯运移通道不畅问题,研究高压气体循环修复增透机理,合理确定循环修复增透气体压力,改造完善高压气体循环修复增透装置,并在赵家寨煤矿进行了现场试验.结果表明:高压气体作用下,煤体解吸收缩产生的拉伸应力是煤体新裂纹生成的主要原因;高压气体对煤体的破壁冲刷作用打通了瓦斯流动通道,实现了抽采钻孔的修复增透;确定了循环修复增透的气体压力的最小值,即解吸收缩产生的拉伸应力应大于煤体的最大抗拉强度;试验钻孔实施修复增透措施后,瓦斯抽采钻孔的瓦斯浓度为修复增透前的1.92倍,瓦斯纯流量为修复增透前的3.24倍,瓦斯抽采效果提升显著.

摘要： 针对松软煤层瓦斯抽采钻孔煤粉堵塞煤层裂隙、煤渣堵塞抽采管路等瓦斯运移通道不畅问题,研究高压气体循环修复增透机理,合理确定循环修复增透气体压力,改造完善高压气体循环修复增透装置,并在赵家寨煤矿进行了现场试验。结果表明:高压气体作用下,煤体解吸收缩产生的拉伸应力是煤体新裂纹生成的主要原因;高压气体对煤体的破壁冲刷作用打通了瓦斯流动通道,实现了抽采钻孔的修复增透;确定了循环修复增透的气体压力的最小值,即解吸收缩产生的拉伸应力应大于煤体的最大抗拉强度;试验钻孔实施修复增透措施后,瓦斯抽采钻孔的瓦斯浓度为修复增透前的1.92倍,瓦斯纯流量为修复增透前的3.24倍,瓦斯抽采效果提升显著。

摘要： 小断层识别对煤矿安全高效的开采有很大的指导作用,从煤矿瓦斯治理的角度出发,提出利用煤层穿层瓦斯抽采钻孔识别小断层.从基本理论和工程应用两方面研究论证了该方案的可行性,利用钻孔设计、施工相关参数,借助MATLAB软件技术,建立高精度煤层底板等高线图和三维图,通过图形分析识别煤层中是否存在小断层,并预测断层的基本信息,根据实际揭露的结果,证明该方案在小断层识别中较准确可靠.

摘要： 针对中国当前瓦斯抽采钻孔封孔材料及工艺技术存在成本高、封孔不严、操作繁琐、可靠性差等问题,研发了速凝早强且可实现双阶段膨胀性能的SNZQ-P型无机封孔注浆材料,通过材料物理和化学性能测试,揭示了材料水化硬化进程及微结构形成机理,提出了瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注浆封孔技术,从而实现瓦斯抽采钻孔主动承压式密封,彻底隔绝空气漏入途径,提高瓦斯抽采效果.

摘要： 突出煤层瓦斯抽采钻孔的施工是实现瓦斯抽采,消除煤与瓦斯突出危险的第一步.由于松软突出煤层钻孔施工工艺的特殊要求,风力排渣、千式钻进仍是当前突出矿井煤层瓦斯抽采钻孔的主要工艺.瓦斯抽采钻孔风力排粉施工过程中产生大量的粉尘,污染生产环境、损害员工身心健康,而且极易形成煤尘燃烧、爆炸重大事故隐患,严重威胁煤矿生产和职工生命安全.研究分析当前国内外孔口除尘技术研究现状,在现场实测研究钻孔施工过程中粉尘扩散、流动、沉降规律的基础上,开发集成高效的钻孔孔口除尘装置,对进一步降低瓦斯抽采钻孔粉尘危害进行了探索.rn 实验表明，粉尘从尘源处产生后，大于1.5-2 mm的颗粒迅速沉降，落向底板；其余大部分游离粉尘迅速从孔口向外扩散，充满巷道并沿风流方向运动，由于风流的湍流运动，粉尘运动不规则的呈雾状充满巷道，易对人体健康和生产安全造成危害。rn 集成除尘装备总体除尘率效果良好，全尘除尘率达90%以上，可呼吸性粉尘的除尘率达95%以上。rn 利用高压水射流原理引射形成负压的原理，针对性研究了煤层钻孔施工时孔口产尘特点、粉尘分布规律，研制出了以孔口收尘罩、导尘管、射流管、泵站为主体的高压水射流除尘装置。rn 能开启引射器使喷嘴正常打开的工作压力为0.40-0.60 MPa；调节泵站压力在14 MPa、16 MPa、18 MPa三个不同条件，孔口除尘器的处理风量在20-15 m3/min；除尘器空载时的工作阻力在1000-1300 Pa，运行时工作阻力在1200-1500 Pa；除尘器耗水量在2.5-4 L/min；这些参数随着泵站工作压力和升高而增大。rn 该孔口除尘器整机体积小、轻便、耗水量小、除尘效率高（90%以上），适合在水资源短缺，钻孔作业采用干式打眼的煤矿钻孔施工中使用，具有很好的推广和应用前景。

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： 本发明公开了一种通过辅助钻孔提高抽采钻孔瓦斯抽采浓度的方法，包括以下步骤：第一步、采用小直径钻杆的钻机在巷道煤层上并排施工多个抽采钻孔，在利用大直径钻杆的钻机在上述钻孔基础上进行扩孔；第二步、对钻孔进行有效封堵后，利用瓦斯抽采管对钻孔内瓦斯进行初步抽采；当瓦斯抽采浓度低于50％时，对抽采钻孔进一步封堵并在封孔段内注满半流体浆液；第三步、当瓦斯浓度低于30％时，用小直径钻杆的钻机在并排抽采钻孔的四周施工若干辅助钻孔，并对辅助钻孔进行封堵注浆。本发明可以提高钻孔抽采利用率以及瓦斯抽采浓度，缩短有效抽采周期，环节采掘接替紧张的现象，且操作简单，成本低廉。

摘要： 本发明公开了一种基于抽采管路阀门控制的顺煤层钻孔瓦斯抽采方法，1)从抽采工艺过程中的抽采钻孔布置的角度上对顺煤层瓦斯均匀抽采，从停采线的位置开始掘进进风巷道和回风巷道，随着巷道的向前掘进，在进风巷侧依次布置抽采钻孔，当掘进推进到开切眼的位置时，抽采钻孔布置结束，将临近停采线位置的抽采阀门调小，将临近开切眼位置的抽采阀门调大，使更多的负压分配到临近开切眼处的抽采钻孔中，增加临近开切眼位置的抽采钻孔中的抽采流量；2)从矿上压力分布规律和煤层透气性系数的角度上对顺煤层瓦斯高效抽采，关闭卸压区临近工作面区域的阀门和增压区的阀门，全力开启卸压区临近增压区区域的阀门，实现瓦斯高效抽采的目的。

摘要： 本发明公开了一种基于地面钻孔抽采瓦斯确定邻近层抽采瓦斯量的方法，地面钻孔周围施工高位钻孔，使两者处于同一抽采层位；然后对地面钻孔和高位钻孔分别抽采瓦斯后测得高位钻孔抽采的瓦斯浓度、地面钻孔抽采出的瓦斯浓度和地面钻孔抽采出的瓦斯流量；然后根据质量守恒定律构建地面钻孔抽采多煤层瓦斯分源计算模型，即单位时间流入地面孔的纯瓦斯量等于流出地面孔的纯瓦斯量、单位时间流入地面孔的非瓦斯量等于流出地面孔的非瓦斯量。将上述所测数据和已知数据代入分源计算模型即可得出邻近煤层瓦斯涌入地面钻孔的流量。本发明无需进行碳同位素测试，从而不仅有效缩短确定邻近层抽采瓦斯量的时间，而且能有效保证得出的邻近层抽采瓦斯量的精度。

摘要： 本发明公开了一种通过辅助钻孔提高抽采钻孔瓦斯抽采浓度的方法，包括以下步骤：第一步、采用小直径钻杆的钻机在巷道煤层上并排施工多个抽采钻孔，在利用大直径钻杆的钻机在上述钻孔基础上进行扩孔；第二步、对钻孔进行有效封堵后，利用瓦斯抽采管对钻孔内瓦斯进行初步抽采；当瓦斯抽采浓度低于50％时，对抽采钻孔进一步封堵并在封孔段内注满半流体浆液；第三步、当瓦斯浓度低于30％时，用小直径钻杆的钻机在并排抽采钻孔的四周施工若干辅助钻孔，并对辅助钻孔进行封堵注浆。本发明可以提高钻孔抽采利用率以及瓦斯抽采浓度，缩短有效抽采周期，环节采掘接替紧张的现象，且操作简单，成本低廉。

摘要： 本发明公开穿层钻孔抽采式钻具及防喷孔随钻瓦斯抽采方法，抽采式钻具包括多根抽采式钻杆、抽采式高低压转换阀、筛孔进气装置、开闭式钻头、抽采式水辫；抽采式钻杆由外管和内管组成，抽采式高低压转换阀由阀外管、阀内管和高低压转换组件组成，筛孔进气装置由凸筋形外管、凸筋形内管和进气筛孔板组成，不同名称的内管相互密封衔接共同构成钻具的瓦斯抽采通道，相同名称的内管与相同名称的外管之间的轴向空间为钻具的供流通道，钻具的外表与钻孔壁之间的空间为排渣通道，抽采式钻具在孔口配套安装有控喷式引流箱，本专利中防喷孔随钻瓦斯抽采方法针对前进式割缝及冲孔，退钻时需要下放护孔筛管。

摘要： 本发明涉及瓦斯抽采负压的监测设备技术领域，具体的说是一种定向长钻孔瓦斯抽采负压及抽采浓度等指标的监测设备，包括第一限位结构、密封结构、驱动结构、监测结构、第二限位结构和角度调节结构；用于监测定向长钻孔瓦斯抽采负压及抽采浓度等指标的监测结构上设有用于限位的第一限位结构，第一限位结构上设有用于密封的密封结构，且监测结构设于密封结构的内部；密封结构上设有用于驱动的驱动结构，进而便于通过驱动结构驱动密封结构膨胀与长钻孔抵触，使密封结构与长钻孔之间的密封性更好，同时驱动结构驱动第一限位结构使第一限位结构牢固的抵触长钻孔的侧壁，使第一限位结构的内部的监测结构的连接更加牢固。

摘要： 本实用新型涉及瓦斯抽采负压的监测设备技术领域，具体的说是一种定向长钻孔瓦斯抽采负压及抽采浓度的监测设备，包括第一限位结构、密封结构、驱动结构、监测结构、第二限位结构和角度调节结构；用于监测定向长钻孔瓦斯抽采负压及抽采浓度的监测结构上设有用于限位的第一限位结构，第一限位结构上设有用于密封的密封结构，且监测结构设于密封结构的内部；密封结构上设有用于驱动的驱动结构，进而便于通过驱动结构驱动密封结构膨胀与长钻孔抵触，使密封结构与长钻孔之间的密封性更好，同时驱动结构驱动第一限位结构使第一限位结构牢固的抵触长钻孔的侧壁，使第一限位结构的内部的监测结构的连接更加牢固。

摘要： 本发明公开了一种保护煤矿井下瓦斯抽采钻孔提高钻孔瓦斯抽采效果的方法，包括以下步骤：设计钻孔，确定钻孔参数，实现钻孔施工；钻孔后进行扩孔；然后在钻进至设计孔深后，停止钻进并通过钻杆内通孔将连接好的筛管和悬挂装置人工输送到孔底，提出扩孔钻头时，筛管和悬挂装置留在孔内，起到护孔作用。因而，本发明通过改变传统的下筛管工艺，成孔后不提钻，通过钻杆内通孔下入PVC筛管，作为护孔管和瓦斯抽采通道，既解决了塌孔问题，又不影响瓦斯逸出，对于钻孔高效利用、瓦斯高效抽采以及安全生产都具有重要的现实意义。

摘要： 本发明涉及一种瓦斯抽采钻孔坍塌修复与互联的一体化抽采方法，属于煤矿安全技术领域，本发明针对松软煤层内瓦斯抽采钻孔易变形、易发生坍塌，而导致的矿井瓦斯抽采效率低的难题，采用特有的万向结连接钻杆与疏通钻头的方式，通过钻机驱动钻杆与疏通钻头旋转进而对坍塌处煤体进行切削，从而恢复瓦斯抽采钻孔的功能属性；进一步，还通过特有的互联钻头与筛孔管相配合的方法，将发生坍塌的瓦斯抽采钻孔与相邻的瓦斯抽采钻孔进行互联，并在互联钻孔内留置筛孔管，提高了瓦斯抽采钻孔影响范围内煤体的渗透特性，增加了煤体内瓦斯运移的路径，有利于提高矿井瓦斯抽采效率。

摘要： 本发明涉及一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置及抽采方法，包括从后到前依次进行连接的后端套管、中间套管和前端套管，其中每根套管内形成相互隔离的双通道，每个套管的内通道是相互串联连通的，每个套管的外通道也是相互串联连通的，内通道为瓦斯抽采通道，外通道为注浆通道，后端套管和前端套管的外通道外侧还分别设置有能够膨胀的胶囊，胶囊膨胀后分别将后端套管和前端套管与钻孔之间的缝隙进行封堵，后端套管和前端套管的外通道与胶囊的空间内通过单向阀连通，后端套管的外通道上开有与钻孔连通的单向阀，每根套管外管尺寸与钻杆尺寸匹配，利用自动钻机依次连接前端套管、中间套管和后端套管，并将套管依次送入钻孔内。