为研究煤层水力压裂过程中其单位注液量的变化特征,采用工程试验的方法,以四川省宜宾市筠连县金钟煤矿1703采煤工作面为试验地点,通过对煤层钻孔水力压裂过程中各管路单位液体流量的监测和分析,发现在正常水力压裂过程中,进液管及回液管的单位液体流量拟合曲线均呈“抛物线”状,而单位注液量则可以划分为下降阶段和波动阶段;结合水力压裂过程中其注液压力的变化情况,发现注液压力在煤体出现开裂及裂缝扩展时会出现明显的“卸压-恢复”现象,而单位注液量则相应的出现“升高-恢复”的现象,并且两者具有同步性;此外,根据水力压裂过程中其单位注液量的变化特征将整个水力压裂过程划分为3个阶段:充液阶段、蓄能与煤体开裂循环阶段及停止开裂阶段。

针对煤矿管道瓦斯流量计量的现状,对常用的管道瓦斯流量计进行了比较分析,介绍了循环自激式新型流量计量技术。研制的CGWZ-100型循环自激式流量计,在井下钻场瓦斯抽采流量监测和煤矿瓦斯CDM计量监测系统中得到了广泛应用,性能稳定,测定数据准确可靠,无阻力损失,并且能够防尘防水,是一款性能优良、工作可靠的流量测量仪器,具备极高的应用推广价值。

针对现有碎软煤层回转钻进技术存在成孔深度浅、钻孔轨迹不可控、钻进效率低和瓦斯抽采效果差等问题,提出采用气动定向钻进技术进行碎软煤层瓦斯抽采钻孔施工。气动定向钻进技术以井下防爆空气压缩机输出压风为钻进动力和排渣介质;利用有线随钻测量装置随钻获取钻孔轨迹参数;应用压风监控装置实时监测供风压力、温度和流量等参数,为孔内工况判断提供依据;应用压风除尘装置对孔口煤尘进行分级净化以实现煤尘高效处理。在兖矿贵州能化有限公司青龙煤矿21608运输巷南段钻场开展了现场试验,在普氏系数为0.37的碎软煤层中采用气动定向钻进技术施工定向钻孔,最大孔深为345m,单班平均有效进尺比普通回转钻孔提高了30%以上;单孔平均瓦斯抽采体积分数保持在70%左右,与普通回转钻孔相比提高了60%左右;钻场主管路平均瓦斯抽采体积分数为71.2%,平...

为有效解决高瓦斯松软煤层瓦斯抽采钻孔密封段易塌孔问题,研制了一种以普通硅酸盐水泥为基料,掺入膨胀剂、早强剂等辅料的钻孔防塌支护材料。首先采用单因素试验法考察防塌支护材料中铝粉及CaO掺量、硫酸钠掺量、水料比对材料抗压强度的影响,再以此为基础,根据中心组合(Box-Benhnken)试验设计法,选取铝粉及CaO掺量、硫酸钠掺量、水料比三因素,以抗压强度为响应值设计三因素三水平试验方案进行响应曲面法分析,利用Design-Expert软件优化得到各添加剂掺量间的最优组合,最终确定铝粉及CaO掺量0.54%、硫酸钠掺量4%、水料比0.70为最佳配比参数。同时在潞安集团余吾煤业3#煤层N1103工作面进行现场验证,解决了钻孔密封段易塌孔问题,经测试单孔瓦斯初始体积分数约为80.705%,较普通钻孔提高约30%,历时60 d单孔瓦斯体积分数仍保持在43.89%,较普通钻孔提高约25%,...

为解决动态密封方法中现有黏液材料无法有效封堵煤岩漏气通道的问题,本文对钠基膨润土进行了改性研究。以钠基膨润土为基料,选取黏合剂羧甲基纤维素钠(CMC)、保水剂聚丙烯酰胺(PAM)和表面活性剂脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)作为添加剂,研制出一种能与煤壁紧密结合的动态密封黏液型材料。通过单因素实验分别考察了表面活性剂掺量、保水剂掺量及水料比的变化对材料黏度及流动性的影响,掌握了各因变量随自变量的变化趋势。在此实验基础上,根据正交实验原理设计了三因素三水平17组配比实验,对17组实验所得黏液的黏度进行了统计,根据30 min内所得材料黏度值进行拟合与回归性分析,得到了拟合二次回归方程。其次,通过方差分析、等高线分析及响应曲面分析判断出各因素交互性对实验结果的显著性,分析表明3因素显著性排序为保水剂>水料比>表面活性剂...

为了分析瓦斯抽采钻孔封孔段注浆密封过程中封孔材料对钻孔密封性的影响,采集不同矿区水泥基封孔材料,在实验室测试其黏度、膨胀率、析水率、凝结时间及凝固后的强度参数指标,从前期封孔材料注浆到后期固结密封全过程分析各指标对钻孔密封的影响。结果表明:封孔材料前期注浆时浆液黏度是衡量其流动性的关键指标,浆液黏度上升越快,流动性降低越快,封堵钻孔围岩裂隙的难度越大;中期注浆完成后,不同材料表现出膨胀性和析水性,材料的膨胀特性可为钻孔围岩提供支护作用,提高钻孔封孔段异质结构的稳定性和完整性,材料的析水性会造成钻孔壁面与封孔材料分离,漏气通道增加,密封性降低;封孔材料后期凝固后的强度与煤体差异较大形成不稳定异质结构,在应力作用下,不稳定异质结构裂隙发育,密封性降低。

针对目前国内顺层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。根据主动承压密封技术的密封原理,对此技术需要配备的设备以及封孔材料的各种性能进行了分析。该技术在国投河南新能开发有限公司王行庄煤矿进行了现场井下应用试验,结果表明,主动承压式封孔技术能够提高密封效果,切实可行解决瓦斯抽采浓度过低等问题。