针对软煤高转速螺旋钻进中易卡钻、埋钻的问题,通过分析卡钻事故处理的工艺方法,设计了回转超压给进减压、回转超压给进回退和回转超压给进回退抗波动3种不同的防卡钻液压系统方案;将3种方案与螺纹插装阀相结合,开发出新型防卡钻液压系统,并使用AMESim仿真软件建立系统模型进行分析。结果表明系统动态特性与理论设计相符,防卡钻液压系统反应灵敏,能自动预防和处理卡钻事故发生。

以5102采煤工作面为研究对象,对煤壁片帮的内在及外在因素展开了详细的分析,并制定了一系列防治措施,以增强松软煤壁自身的承载能力和降低顶板下沉对煤壁的影响。通过“超前大范围注水+局部注浆”的方式可以提高松软煤体的强度,采用ZF 2600/17/26型液压支架不仅能够增强顶板管理效果,还能够减少顶板下沉量,给煤壁提供一定的支护作用力。工程应用后,5102采煤工作面后续回采期间片帮发生率明显降低,实现了松软煤层片帮的有效防治。

为了研究高压水射流对破煤机制以及对该技术的推广应用,文中以斜沟煤矿为工程背景,通过理论计算、数值模拟和现场试验手段研究高压水射流破煤原理。模拟结果表明随着高压水射流和煤体相互作用时间的延长,高压水射流在煤体形成的坑底尺寸逐渐变大,随着后续水流的不断增加,能量不断升高,会继续对煤体进行损伤破坏。现场试验表明钻孔累计抽采瓦斯纯量约为42 598.13 m^3。与之前未进行高压水射流冲孔造穴比,平均瓦斯抽采浓度提高3.2倍,平均抽采纯量提高7.3倍。

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...

松软破碎煤层瓦斯抽采钻孔成孔过程中会存在钻孔塌陷、漏风等问题,严重影响瓦斯治理效果。钻孔支护密封一体化技术能够实现钻孔近孔口段支护与高质量封孔,为瓦斯高效抽采提供保障。余吾煤业有限责任公司S3102工作面应用钻孔支护密封一体化技术,同时将传统护孔管支护钻孔作为对照,对比分析了不同支护方式下钻孔100 d的瓦斯抽采数据。研究发现,采用钻孔支护密封一体化工艺的钻孔单孔瓦斯流量均值提升约32%,平均抽采浓度提升约46%。

在突出煤层中施工钻孔预抽煤体中的瓦斯是降低煤体瓦斯含量、瓦斯压力的有效措施,对煤矿安全生产至关重要,钻孔周围煤体的透气性系数是影响瓦斯抽放效果的重要因素。我国煤层地质条件复杂,煤体的透气性普遍较低,透气性系数为0.004-0.040m^(2)(MPad),导致钻孔抽采影响范围小、抽采效果差、瓦斯治理周期长,严重影响矿井的安全生产。近年来,国内众多研究人员围绕煤矿井下瓦斯抽采钻孔增透问题开展了大量研究,不仅丰富了瓦斯抽采理论,在工程实践中也取得了有益效果。大量研究和实践表明,对煤矿井下瓦斯抽采钻孔造穴增透可大幅提高瓦斯抽采效果,有助于扩大钻孔抽采影响范围,缩短瓦斯治理周期,具有显著的安全效益和经济效益。

随着煤矿采掘深度的增加,爆破技术在煤矿井下的应用越来越广泛,但因爆破扰动松软煤层诱发的煤与瓦斯突出事故也不容忽视。为研究爆破扰动松软煤层的力学特征以及爆破震动效应对巷道围岩稳定性的影响,以巷道掘进爆破扰动松软煤层诱发煤与瓦斯突出为工程背景,根据相似理论在实验室搭建了爆破模拟试验系统,通过超动态应变仪监测爆破载荷作用下试样的力学特性,结合理论分析和数值模拟探讨爆破对巷道稳定性的影响。研究发现,当爆破孔从岩层进入松软煤层,在该试验条件下产生了类似突出的破碎抛掷过程;爆破裂纹扩展是导致巷道围岩破坏的根本原因,而松软煤层的存在会加剧巷道围岩的破坏程度,促使巷道围岩的裂隙进一步扩展发育,在煤矿井下一次爆破装药量大,炮孔数目多和需要多次爆破的情况下,爆破振动的累积损伤会最终影响到巷道的稳...