贵州地区煤层多为低透高突煤层,针对这种情况以六盘水松河煤矿为背景研究了操作简单、适用性强的掏穴增透技术在贵州地区的应用前景。通过COMSOL Multiphysics数值模拟与工程实践验证相结合,证明了掏穴增透技术在增透强化抽采方面有较好的效果,值得在贵州地区广泛推广。

采用理论分析、实验室试验及数值模拟等手段,研究了从能量角度评价钻孔防治冲击地压效果的方法。钻孔前后应力总量计算表明,钻孔对煤岩体的作用在于"调压",并非仅"卸压"。相对于应力角度,从能量角度评价钻孔防冲效果的过程更为简便。不同矿井煤样单轴加卸载试验发现,采用线弹性体弹性应变能计算公式的计算结果要大于实际值,且冲击倾向性越弱,计算误差越大,提出了基于弹性能量指数的修正公式。钻孔围岩弹性应变能的变化受最大主应力的做功特征主导,围岩应力调整过程中,弹性应变能能否积聚与围岩方位及侧压系数有关。在此基础上,提出钻孔耗能率的概念,可定量评价不同钻孔防冲设计之间的优劣,并通过FLAC3D进行数值模拟实现。以钻孔耗能率为评价指标得出,钻孔防冲效果与钻孔孔径呈幂函数关系,与煤层强度呈负相关。与φ100 mm钻孔相比,φ150 mm钻孔耗能效果是其2.9倍,φ200 mm钻孔耗能效果是其6.5倍。

川西南某铅锌矿区地质条件复杂,第四系、基岩风化带和基岩段多以软硬夹层和裂隙发育的岩石为主,局部漏失比较严重。为了解决该区域地层钻孔的漏失问题,笔者在分析地层及现场工艺条件后,提出并设计了采用新型高分子材料马丽散E堵漏剂和水泥浆堵漏技术。该堵漏剂初凝和终凝时间较短,操作过程比较简单,注入孔内后,低粘度混合物能保持液体状态几秒钟或几分钟,能够很好地渗入到地层的细小裂隙中。通过现场漏失钻孔段的实际堵漏验证,该方案可以有效解决地层漏失等问题,减少了辅助时间,降低了工程成本,提高了钻进效率。

为治理辛安矿216采区可能发育有隐伏的陷落柱、断层和裂隙等导水构造的水害区域,以大青灰岩含水层为目的层,在地面施工定向多分支水平注浆钻孔,进行区域水文地质探查与全面预注浆加固治理,完成查明水文地质情况、封堵奥灰水导水通道的基本任务,大幅降低煤层底板的突水概率,提高了井下探巷掘进及采区回采的安全性。工程共设计钻孔16个,目前已完成1个主孔,6个分支孔,钻孔水平段最长达1 031 m,单孔水泥用量达3 280 t。钻孔质量、注浆质量均达到矿方要求,注浆工艺参数达到或超过相应技术指标。

对深部矿井红阳二矿瓦斯突出防治中的难题进行了分析,针对井下条件开展了水力压裂增透防突技术研究。对水力压裂钻孔注水量、注水压力、钻孔布孔方式等参数进行了设计,通过考察注水时间、保压效果等参数对水力压裂注水效果,提出了影响水力压裂注水效果的关键因素;通过水力压裂后压裂影响范围内3个关键区域瓦斯抽采量与未压裂区域的对比考察,对水力压裂增透范围和增透效果进行了分析。从增透范围和增透效果看,水力压裂技术提高了煤层透气性,增加了煤层瓦斯抽采量,加快了煤层消突速度,保证了煤矿的采掘接替和安全生产,对相似条件的深部矿井瓦斯突出防治工作具有较好的借鉴作用。

通过地面与井下2种瞬变电磁仪的灵活运用及其视电阻率值的分析,对黔南地区某煤矿采空区的位置及含水情况进行探测,并利用打反向钻孔与水质化验分析的方法对探测结果的准确性进行验证,分析了瞬变电磁法的使用效果,也为该煤矿的安全生产提供了可靠依据。

针对淮南矿区在施工穿层钻孔时遇到硬岩钻进速度低下的问题，分析了回转冲击钻进、气动冲击回转钻进和高压液动冲击回转钻进3种钻进方法的钻进原理，优选相应钻具和钻头，在典型矿井潘三矿对3种方法的钻进速度进行了对比试验。结果表明：高压液动冲击回转钻进的速度最高，达到12.47 m/h；气动冲击回转钻进的速度次之，最大速度11.42 m/h；回转冲击钻进的速度最低，最大速度3.75 m/h。因此，在淮南矿区硬岩钻进中，优先推荐气动或高压液动冲击回转钻进方法。

硫磺沟煤矿为高瓦斯矿井,相对瓦斯涌出量11.42 m3/t,绝对瓦斯涌出量26.23 m3/min。W(9-15)102工作面为矿井首采工作面,布置在9-15#煤层,该煤层平均厚度32.94 m,分层开采。工作面开采过程中,采空区瓦斯的大量涌出严重制约了工作面的生产。为保证矿井安全生产,硫磺沟煤矿采取了工作面预抽、采空区立管抽放、高位钻孔抽放等措施,有效控制了采空区瓦斯涌出。

随着余吾煤业开采深度和规模的不断增大,采空区瓦斯涌出问题已成为制约其安全高效生产的主要因素。针对目前井下常规钻机钻孔深度不够,瓦斯预抽期较短等现象,余吾煤业引进了澳大利亚生产的VLD-1000型千米定向钻机,提出了应用千米定向钻机施工高位裂隙钻孔进行采空区瓦斯抽采技术。分析结果表明,该项技术较常规钻机施工钻孔的优越性主要体现在瓦斯抽采效果好、定位能力强,而且所需钻场数量少、节约成本,能够有效治理采空区瓦斯涌出问题,具有广阔的应用前景。

分析了松软煤层钻孔失稳变形的机理,结合鑫顺矿15#煤层的地质特点,提出了千米钻机在松软煤层的综合成孔技术。研究结果显示:在松软煤层利用综合成孔技术,千米钻机的开孔深度可达1 200 m,千米钻孔的百米钻孔流量是短钻孔百米钻孔流量的6倍。表明综合成孔技术能够保证千米钻机在松软煤层的顺利使用,有效防止钻孔失稳破坏,提高成孔率。