高瓦斯低透气性煤层卸压增透理论与技术研究

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科技成果——高压射流钻割一体化卸压增透成套技术

科技成果——高压射流钻割一体化卸压增透成套技术

科技成果——高压射流钻割一体化卸压增透成套技术适用范围本技术主要涉及双动力协同钻进、钻割一体化和钻孔动态裂隙密封技术等,为我国高瓦斯突出煤层瓦斯高效抽采提供了先进的技术及装备,可明显提高瓦斯抽采效率。

其适用于高瓦斯、低透气性突出煤层的预抽,卸压等方面,可有效扩大单孔影响半径,提高瓦斯抽采效率。

具有广阔的推广应用前景。

技术原理高压水射流钻割一体化卸压增透技术不但能在割缝期间排出大量瓦斯;而且割缝后,由于煤体发生膨胀变形,影响范围逐渐扩大,孔隙率增加,透气性增大,导致较远处的瓦斯也源源不断地涌向孔道。

因此,排出的吨煤瓦斯量远大于原煤瓦斯含量,如果再配合瓦斯抽采,将可显著提高瓦斯抽采效率,有效降低水力割缝附近煤体的煤层瓦斯含量。

由于高应力的缓解,瓦斯含量的减小,煤层透气性的提高,对消除煤与瓦斯突出及加速瓦斯解析起到了有效作用。

关键技术1、开发了高瓦斯突出煤层双动力协同钻进技术,创建了“钻孔+射流割缝+致裂”的卸压增透模式。

2、研制了瓦斯高效抽采卸压增透技术及装备;3、提出了采动区主动式组合封孔方法,发明了瓦斯抽采钻孔强渗透、高粘结、柔性膨胀封孔材料。

技术流程首先在煤层内施工水力割缝钻孔,即先利用低压水进行打钻,待钻进至距煤层顶板0.5m位置后退钻水力割缝。

钻杆割缝时间为20min 左右,钻杆割缝时初始压力应不大于10MPa,并逐步调节射流压力,保证煤屑顺利的从钻孔内排出来,一般当煤层硬度f值小于0.5时,射流压力不超过20MPa。

割缝完成后,利用研制的PD密封材料进行封孔,然后抽放瓦斯。

主要技术指标钻孔有效影响范围提高2倍;钻孔瓦斯抽采流量提高2.5-6倍;钻孔瓦斯抽采浓度达到30%-98%;煤层透气性提高200倍以上;抽采达标需要钻孔量减少30%-50%。

典型案例该技术在50多对高瓦斯矿井得到推广应用。

例如在平煤集团,将该技术作为瓦斯预抽技术在高瓦斯突出矿井推广应用,矿井瓦斯突出危险性显著降低,巷道掘进期间取消了局部防突措施,巷道掘进速度提高1倍以上。

煤与瓦斯突出矿井定向水力压裂卸压技术研究

煤与瓦斯突出矿井定向水力压裂卸压技术研究

煤与瓦斯突出矿井定向水力压裂卸压技术研究摘要:在借鉴国内外煤与瓦斯突出矿井定向水力爆破和高压水力压裂技术的基础上,通过在沙曲矿24305尾巷4#煤层注水压裂的实例分析,提出了高压脉动定向水力压裂卸压技术,为煤与瓦斯突出防治工作提出了一种新的手段和方法。

关键词:防治煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出矿井定向水力压裂技术研究煤与瓦斯突出矿井低透气性煤层的开采往往伴随着大量瓦斯涌出,特别是随着煤炭生产的高效集约化和开采深度的增加,瓦斯涌出量越来越大,煤与瓦斯突出危险的威胁越来越严重,瓦斯灾害已成为制约高效集约化开采技术发展和安全生产的最重要因素。

因此,如何有效地解决突出煤层在开采过程中的瓦斯突出和大量瓦斯涌出问题,对煤矿安全生产具有十分重要的意义。

沙曲矿是煤与瓦斯突出矿井,瓦斯绝对涌出量在全国也是排名前列,2010年矿井绝对瓦斯涌出量鉴定结果为440.39m3/min,相对瓦斯涌出量为78.47 m3/t。

先后被抚顺煤科院鉴定结果为:北翼2#煤+430m水平及以上区域无煤与瓦斯突出危险性;南翼3#煤+420m 水平及以上区域无煤与瓦斯突出危险性;4#、5#、6#煤层均为突出煤层。

因此,随着采深的不断增加,煤层瓦斯含量和瓦斯压力还在不断增加,部分掘进煤巷月进尺只有40~60m,存在一定的抽掘矛盾,瓦斯治理是制约沙曲矿高产高效安全生产的主要瓶颈。

为有效解决煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理的问题,必须采取合理、有效的防突措施。

一、对煤体进行高压水力压裂通过钻孔向煤层压入液体(主要为水),当液体压入的速度远远超过煤层的自然吸水能力时,由于流动阻力的增加,进入煤层的液体压力就逐渐上升,当超过煤层上方的岩压时,煤层内原来的闭合裂隙就会被压开形成新的流通网络,煤层渗透性就会增加,当压入的液体被排出时,压开的裂隙就为煤层瓦斯的流动创造了良好条件。

向钻孔注入高压水,一方面通过高压注水压力可以使水渗入到不同的裂隙孔隙中,增加煤体的润湿性高压水可以使得裂隙不断贯通、扩大,扩大润湿半径,最大范围地改变煤层的物理力学性质,使空白带内煤体卸压、增透和瓦斯排放有效影响范围扩大,提高钻孔瓦斯抽放效果;另一方面通过高压作用于煤体,可以最大限度的使得煤体力学性质发生改变。

高瓦斯低透气性煤层抽采增透技术研究现状与发展方向

高瓦斯低透气性煤层抽采增透技术研究现状与发展方向
料, 可 以用作工业燃料 、 生活燃料等 , 是2 1 世纪具有 重要战略资源的“ 绿色能源” 。 不论是从煤矿开采安全 的 角度 还是 从 能 源利 用 的角 度 , 都 应在 开采 前 或开 采 的同时对瓦斯进行抽采利用。 但是我 国 9 5 %以上的高
少通 过键 盘 鼠标 来漫 游定 位 的耗 时 。
技 经 济 市 场
高瓦斯低 透气 性煤层抽 采增透技术研 究现状与发展方 向
钟 敏
( 西 南科 技 大 学环境 与 资 源学 院 , 四川 绵阳 6 2 1 0 1 0 )
摘 要: 我国高瓦斯矿 井所采煤层普遍为低透 气性煤层 , 要对瓦斯充分抽采利用 , 必须研究增透 技术。 本 文总结 了高 瓦斯 低透气性煤层增透传统技术 , 研 究 了高 瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采及增透技术新进展 , 提 出 了瓦斯抽采及增透技术 的研 究方 向。 关键词 : 低透 气性煤层 ; 瓦斯抽采 ; 增透技术
瓦 斯 矿井 所开 采 的煤 层都 属 于低 透 气 性煤 层 , 煤 层 的 低 透气 性 导致 大 部分 煤层 抽 采 困难 , 严 重 影 响 了瓦斯 的抽采 利 用率 , 制 约着 这 个 清洁 能 源 的开 发利 用 的发 展 。所 以 , 研究 增加 煤层 的透 气性 的技 术 , 从 而 加大 瓦
经 济市 场
采 动 卸 压 增 透技 术 主要 是 指 利 用 临 近煤 层 或 临 近 区域 开 采 、 保 护层 开 采 , 使本 区域 煤 岩 体 或位 于被
钮, 提供 随时查 阅操作 及评 分 , 并 有 聊 天输 入 框 , 可 实
了本课程 的教学结构 , 解决 了传统教学中理论与实践 不能结合 的问题 , 并且通过半实物仿真技术将虚拟仿 真与实操训练有机结合 , 创新了实验实训 的模式。该 教学软件 已在教学 中投入使用 , 经过对 比, 运用该软 件 教 学后 , 该 课 程教 学 由传统 的 1 2周 共 计 9 6课 时 缩

高瓦斯低透气性煤层深孔爆破增透技术

高瓦斯低透气性煤层深孔爆破增透技术

[ 关键 词]
高瓦斯;低透 气性煤 层;深孔爆破 ;增透技术 ;瓦斯抽放 [ 文献标识码 ]B [ 文章编号]10 — 2 ( 00 l 0 20 0 66 5 2 1 )0 - 9 -2 2 0
[ 中图分类 号]T 7 2 6 D 1 .
Te hno o y o e ho e Bl s i o a n f i g Pe m e b l y i a e m c l g f De p— l a tng f r M g iy n r a ii n Co lS a t wih Hi h M e ha e c n e n w r e b l y t g t n — o t nta d Lo Pe m a ii t
内外 使 用 方 法 有 :煤 层 注 水 、水 力 压 裂 、水 力 割 缝 、深 孔 爆 破 和 酸 液 处 理 等 。对 于不 同 的瓦 斯 地
层 ,各 种 方法 的效果 也不 同 ,理论 研究 和试验 都表
隙和透气性 ( 1 ,降低煤体 的瓦斯压力 ,使煤 图 )
体 的应 力得 到重 新分 布 ,以减小 抽放 阻力 ,提 高瓦
高 瓦斯 低透气 性煤 层 赋存具 有低 压力 、低渗 透
性 、低 饱和度 及 非均质 性 强 的 “ 低一 强 ” 特性 , 三
件。
尤 其是 低渗 透性 ,给 高瓦斯 煤层 瓦斯 直接抽 采带 来
众 多技 术难 题 。深孔爆 破 增透技 术是 通过爆 炸 载荷 的作 用 ,在煤 层 中形成 压碎 区和 裂 隙区 ,并 通过 控 制孔 的作用 ,进一 步扩 大裂 隙 区的范 围 ,从 而使煤
9 2
马小涛等 :高瓦斯低透 气性煤层 深孔 爆破 增透技术
21 00年第 1期

高瓦斯低透气性煤层CO2相变致裂增透技术研究

高瓦斯低透气性煤层CO2相变致裂增透技术研究
岩 层 的 裂 隙 发 育 及 透 气性 ; 1 k g 液态 C O 相 变 致 裂 爆 炸 的 当量 相 当于 3 9 8 g T N T炸 药 ; 关 键 部 件 释
放 管最优结构为空心 圆柱结构 , 最 优 长度 1 8 m m, 最优直径 2 4 m m, 最优 压力 2 7 6 MP a ; 瓦斯 抽 放 影 响半 径 与 致 裂 管 数 满足三次函数关系 , 单孔一点致裂方案 能够实现增透促抽 ; 致裂后增 透促抽 瓦斯 效果显著 , 为 安 全 高 效 抽 采 瓦 斯 提 供
Ab s t r a c t :Ai mi n g a t t h e p r o b l e ms o f p o o r g a s d r a i n a g e e f f e c t a n d hi g h r i s k i n p e r me a b i l i t y i mp r o v e me n t b y e x p l o s i v e s b l a s —
me r i c a l s i mu l a t i o n a n d f i e l d t e s t ,t h e p r i n c i p l e s a n d c o a l s e a m d a ma g e o f l i q u i d C O2 f r a c t u r i n g f o r p e r me a b i l i t y i mp r o v e me n t i n c o a l s e a m we r e s t u d i e d,a n d t h e f r a c t u r i n g e q u i v a l e n t o f l i q ui d C O2 wa s c a l c u l a t e d,t h e n t h e g e o me t r i c t y p e s a n d p a r a me — t e r s o f t h e k e y p a r t ,r e l e a s e t u b e,we r e s i mu l a t e d a n d o p t i mi z e d,f i na l l y,t h e i n lu f e n c e o f p h a s e - t r a n s i t i o n f r a c t u r i n g p o i n t s

瓦斯防治理论与技术研究现状

瓦斯防治理论与技术研究现状

() 1 高透 气性 煤层 瓦斯 预抽 阶段 。0世 纪 4 2 0年
瓦斯运移理论等方面。 同时, 研究人员也提出了各种 煤与瓦斯突出的假说 , 这些假说主要分为两大类 : 一 类是单因素作用的假说 ,一类是多因素综合作用 的
假说 。这些假 说 包括 瓦斯 作用 假说 ,地应 力 作用 假
瓦斯 抽放 技术 的发 展趋 势 。
1 2 煤 与瓦斯 突出理论 的研 究现状 .
1 瓦斯 防治 理论 及 技术 研 究 的进展
瓦斯 灾 害 防治技 术 主要从 3 方 面人 手 :防治 个 煤 与瓦斯 积 聚 , 防治煤 与 瓦斯 突 出 , 防治 煤 与 瓦斯 煤 尘 爆炸 。 面从 解决 瓦 斯 问题 的抽放 技术 , 与 瓦斯 下 煤
中 图分 类号 : D 1 T 72
文 献标 志码 : B
煤 炭 是 我 国 的 主要 能 源 ,约 占一 次 性 能 源 的
合考虑 。单一的强化抽放瓦斯 目 前还未形成统一 的 标准。这种技术 目 前依 旧在探索完善之中。 () 4 综合 抽 放技 术 阶段 。严 格遵 守 “ 钻 孔 、 密 严
突出理论 ,瓦斯预警监控及控制爆破理论技术方面
介 绍 瓦斯 防治理 论及 技术 研究 的发展 。
1 1 瓦斯抽 放技术现 状 .
瓦斯抽放 是解决煤矿瓦斯 问题 的根本方法 , 在
总 体上 ,国 内煤 矿 瓦斯 抽放 技术 的发 展过 程 可 以分
为 以下 4个 阶段 。
自 13 法 国发 生世 界 第 一 次 煤 与 瓦 斯 突 出 84年 以来 ,研 究人 员 就开始 从 突 出机理 和 防治 方法 两 方
封闭 、 综合 抽 ” 等技 术规 定 , 合 抽放 瓦斯 。 综 它不仅 是 防止矿 井 瓦斯 事故 的可 靠安 全保 障措 施 ,也 为 开发

深部低透煤层水力割缝卸压增透技术研究现状及发展趋势

深部低透煤层水力割缝卸压增透技术研究现状及发展趋势

深部低透煤层水力割缝卸压增透技术研究现状及发展趋势杨慧明【摘要】中国煤矿煤层的渗透率普遍较低,瓦斯抽采难度高、抽采率低、抽采达标工程量大,深部高应力条件下瓦斯抽采难度更大.煤层卸压增透是深部低透气性煤层瓦斯灾害防治与煤层气高效开发的关键,而水射流割缝技术是煤层卸压增透的重要技术之一.围绕水射流割缝技术研究发展,系统总结了水力割缝的卸压增透机理、强化射流方法、割缝工艺、射流割缝装备等4个方面的研究现状,分析了当前水力割缝技术在卸压增透量化机理、割缝工艺方法、增透效果评价、装备性能等方面存在的问题,并对水力割缝技术的切割增透能力、装备研发方向、推广应用前景等发展趋势进行了展望.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)006【总页数】5页(P147-151)【关键词】深部煤层;透气性;水力割缝;瓦斯抽采;卸压增透;研究现状;发展趋势【作者】杨慧明【作者单位】瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400037【正文语种】中文【中图分类】TD712随着煤矿开采深度的增加,煤层地应力和瓦斯压力增大,透气性降低。

煤炭开采面临的瓦斯突出危险显著增高,并且其发生机制及类型也趋于复杂。

同时,随着煤炭生产的机械化、高效集约化发展,开采规模扩大、工作面扰动剧烈,工作面绝对瓦斯涌出量增大,导致窒息、瓦斯爆炸等危害的威胁也趋于严重。

瓦斯灾害已成为制约我国深部高瓦斯、高应力、低透煤层矿井高效节约化开采和安全生产的主要问题。

同时,煤层瓦斯(煤层气)也是一种宝贵的清洁能源,我国埋深2 000 m以浅的瓦斯地质资源量约36.81万亿m3,与陆上常规天然气资源量相当[1]。

从环保角度看,瓦斯的温室效应是CO2的21倍,巨量瓦斯排放将加剧地球气候变化速度。

因此,煤层瓦斯的高效抽采是解决煤矿安全隐患、清洁能源开采、环境保护等一系列问题的关键。

然而,深部煤层透气性普遍较低,常规钻孔抽采方法影响范围小、效率低,导致工作面钻孔工程量大,抽采达标周期较长。

高瓦斯低透气性煤层强化增透抽采技术的现状及发展

高瓦斯低透气性煤层强化增透抽采技术的现状及发展
2 0 1 6 年 第 六 期 基 础 地 质
蚕郝鸳
高瓦斯低透气性煤层强化增透抽采技术的现状及发展
Pr e s e n t s i t ua t i o n a n d de v e l o pm e n t o f t e c h no l o g y o f
技术 的原理以及使用条件的角度进行了重点阐述 , 总结 了高瓦斯低透气性的煤层在瓦斯抽采增透措施方面的新发展 , 得 出了合理开发增透抽采新技术是高瓦斯矿井治理瓦斯灾害的主要发展道路的结论。
关键 词 : 高 瓦斯 矿 井 ; 透 气性 ; 增透 措施 ; 瓦斯 抽 采
随着煤 矿 开 采深 度 的增 加 , 矿井 灾 害 日益 复杂 多样 , 煤 了应 力ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ集 中, 形 成 了较 大 的安 全 区域 和 防 护 区域 。 同 时造 矿安 全 生 产 的压 力也 与 日俱 增 。 由于 我 国大 多数 高 瓦斯 矿 成 工作 面前 方 煤体 裂 隙增 多, 渗 流通 道增 大 , 透气 性增 强 , 有
所 突破 。
1 . 1 . 2深 孔 聚能爆 破增 透技 术 深孔 聚 能爆 破增 透 机理 可 概括 为 : 在 聚能爆 破作 用 下 , 爆 破孔 周 边 煤 体 产生 了较 大 范 围 的连 通 裂 隙 网络 , 在 爆 破 近区、 中 区和远 区形 成 了粉 碎 区 、 径 向和环 向裂 隙横 纵交 错 的裂 隙发 育 区以及径 向裂 隙存 在 的裂 隙扩展 区。 由于 聚能
赵文 清 李 文辉 潘孝 康
1 . 古叙煤田观沙煤业有限责任公司 泸州 2 . 重庆大学 重庆 4 0 0 0 4 4
6 4 6 5 0 5
摘要 : 中国大多数高瓦斯矿井煤层的透气性都比较低 , 普通的瓦斯抽采措施短时间内很难达到规范要求 。要治理矿 井瓦斯灾害 , 并且充分利用瓦斯能源 , 就必须研究促使煤层卸压增透的有效措施 。本文从高瓦斯低透气性煤层增透常用

高应力低渗透煤层深孔爆破增透机理与效果

高应力低渗透煤层深孔爆破增透机理与效果

高应力低渗透煤层深孔爆破增透机理与效果王海东(煤炭科学研究总院沈阳研究院,辽宁抚顺113122)摘要:采用Hoek-Brown(HB)准则转化得到的等效Mohr-Coulomb(MH)准则表征煤体的本构特性,建立了高应力煤层深孔爆破的有限差分动力数值计算模型。

通过数值解与理论解的对比验证了FLAC3D动力模块模拟爆炸应力波在煤岩体介质中传播规律的有效性。

在爆炸应力波、爆生气体单独作用下以及两者共同作用下,对高应力煤层深孔爆破致裂增透过程进行了3种工况的动力数值模拟,通过模拟得出深埋高应力煤体深孔预裂控制爆破影响的主要因素及作用机理。

关键词:高应力低渗透煤层;深孔爆破;爆炸应力波;爆生气体中图分类号:TD235.37文献标志码:A文章编号:1003-496X(2012)S0-0017-05Enhancing Permeability Mechanism and Effectiveness of Deep-hole Blasting inHigh Stressed and Low Permeable Coal SeamWANG Hai-dong(Shenyang Branch of China Coal Research Institute,Fushun113122,China)Abstract:A finite difference dynamic numerical calculation model for high stressed coal seam deep-hole blasting was set up by using the equivalent MH criterion which transformed from HB criterion to represent the constitutive behavior of coal body.Through the com-parison between numerical solution and theoretical solution,the effectiveness of FLAC3D power module in simulating the propagation laws of blasting stress wave in coal or rock mass was verified.Under the respective action of blasting stress and detonation gas,or under the action of both of them,three dynamic simulations on coal permeability enhancement by deep-hole blasting were conducted,and the key factors and mechanisms affecting deep-hole controlled blasting in high stressed coal body are achieved by simulation.Key words:high stressed and low permeable coal seam;deep-hole blasting;blasting stress wave;detonation gas文献资料表明[1],迄今国外开采深度超过千米以上的金属矿山至少在114座以上,中国开采深度千米以上的金属矿3座,煤矿至少17座。

低透气性煤层机械造穴增透技术研究

低透气性煤层机械造穴增透技术研究

低透气性煤层机械造穴增透技术研究发布时间:2022-10-13T11:12:13.193Z 来源:《科学与技术》2022年6月第11期作者:陈文龙罗飞黄军[导读] 针对贵州盘江精煤股份公司松河矿123201采面32号煤层属于单一煤层开采煤层透气性差瓦斯难以治理的问题,分析现有煤层瓦斯抽采技术和措施陈文龙罗飞黄军贵州松河煤业发展有限责任公司贵州省六盘水市 553526摘要:针对贵州盘江精煤股份公司松河矿123201采面32号煤层属于单一煤层开采煤层透气性差瓦斯难以治理的问题,分析现有煤层瓦斯抽采技术和措施,采用机械造穴技术使煤体透气性增大有效治理123201采面瓦斯。

在松河矿机械造穴钻孔试验结果表明,采用机械造穴技术能够高效地治理煤层瓦斯,且施工时间和经济成本也略有降低,可在同类煤层条件的矿井进行推广应用。

关键词:机械造穴;卸压增透;造穴孔引言采用顺层钻孔和穿层钻孔抽采是煤矿瓦斯治理的主要手段,有效抽采瓦斯能够减少甚至阻止煤与瓦斯突出的发生,而我国大部分煤层透气性较差,通过常规加密钻孔强化抽采的方式不仅工程量大、费用高,且效果不理想。

松河矿引进国内先进的区域瓦斯治理的技术及装备实现矿井区域瓦斯有效治理,实现矿井安全高效开采。

本文针对123201工作面因煤层结构单一,煤层透气性差普通钻孔抽采效果差,采用机械造穴技术发挥机械造穴工艺的煤层增透效果,对单一低透气性煤层机械造穴增透抽采工艺进行井下试验研究。

1 松河矿123201采面概况松河矿123201采面布置在32号煤层中,煤层倾角30°,平均煤厚2.8m;属于玄武岩组成单一煤层开采,工作面距上覆可采煤层293号煤层67m,下伏无煤层,上下区段均未开采;在123201运输巷掘进期间本煤层钻孔预抽效果不好,防突及瓦斯治理困难,运输巷采用顶板穿层钻孔预抽煤层瓦斯的区域防突措施后,运输巷掘进期间瓦斯治理效果的制约,掘进效率低。

123201采煤工作面切眼设计长度120m,采面设计可采走向长度400m,实际可采储量23.2万吨,该工作面距地表垂深150-323m。

首山一矿煤与瓦斯突出机理及防治技术的探索与研究

首山一矿煤与瓦斯突出机理及防治技术的探索与研究
裂后再 进行巷道施工和打钻抽放 ;戊 广 8 采面地 面压裂钻孔施工 -1 0 10 完并进行压裂后在其 低抽巷 内进行打钻抽放 。 ( ) 2 本煤层钻孔 。在采面风机 巷 , 走向每4 布置一个顺层条 沿 米 带钻孔 ,孑径9r L 4 m,孔深不 低于9米 ,若发现打 钻过程 中有 喷孑 、 a 0 L 夹钻等现象时 , 在该孔附近补打一个加密钻孔 。 ( ) 3 穿层钻孔 。在低位抽放巷内 ,沿巷道掘 进方向每4 米布置一 组穿层钻孔 ,每组 设计7 ,孔径 8 m,呈扇形布置 ,帮空控 制到 个 9 m 煤巷轮 廓线外l米 。 5 ( ) 4 煤体增透 技术 ( 力割缝 、水力冲孔技 术 )。水 力割缝 即 水 是在煤层中先施工一个钻孔 , 后在钻孔 内利用高压水射流对钻孔 两 然 侧的煤体进行切割 ,在钻孔两侧形成一条具有一定深度的扁平缝槽 , 利用水 流将切割 下来 的煤体 带 出孔 外 。其 目的在 于提高 瓦斯抽放 效 果 ,改变准备巷道 工作面前方煤层 的瓦斯 动力性质。煤 层的超前水力 割缝所形成很深的卸压 、排瓦斯钻孔 槽 ,能使 煤层的地应力和瓦斯压 力重新 分布 ,从 而使煤体 中的 高应 力一变 形区得 以消失 ,对硬煤 湿 润 ,可使 强度 降低 ,塑 性增大 ,煤层整体 软化 ,在暴露前 就提前 破 坏 ,产生较长的破 裂带 ,以利于工作面 前方及两帮煤体 中的瓦斯提前 释放 ,形成面积大 、长度长 的卸压带 。
而达到有效抽放 瓦斯的 目的,通过现场工业性试验 ,验证 了水力冲孔技 术措 施的防突效果,具有较 高的使 用价值 。 关 键 词 高 突低 透 矿于 2 0 年开 工建 设 ,设 计年生 产 能力 20 04 4 万 吨 ,服务年限9 年 。主 采煤层 戊…煤层 、己. 己 煤层 ,具有 突出 1 j 及 危险性 ,矿井为煤与瓦斯突出矿 ,所有煤层均为突出煤层。矿井由于 戊组煤层瓦斯压力大 ,不具备安全开采条件 ,暂未开发 ,目前开采煤 层为 己组煤 层。平宝公 司首 山一矿于2 0 年6 0 8 月被抚 顺煤科院鉴 定为 煤 与瓦斯 突出矿井 ,矿井主采煤层具有突出危险性 、有煤尘爆炸性 , 煤 层 为 自燃 煤 层 , 自燃 发 火 期 为 7天 。其 中 己 . 层 瓦 斯 含 量 9 煤

“三软”低透气性难抽煤层水力压裂增透技术研究

“三软”低透气性难抽煤层水力压裂增透技术研究
Ab s t r a c t :I n o r d e r t o s o l v e t h e p r o b l e m o f s h o r t d r a i n a g e p e io r d ,f a s t a t t e n u a t i o n o f d r a i n a g e c o n c e n t r a t i o n,l o w me t h a n e d r a i n a g e a — mo u n t a f t e r d i r l l — h o l e c o n s t uc r t i o n,h y d r o - f r a c t u r e wa s a p p l i e d i n 2 1 1 2 1 l f o o r d r a i n a g e r o a d w a y o f Da p i n g C o l l i e y. r S e v e r a l mo n t h s o b — s e r v a t i o n a n d c o mp a r i S O I l w i t h d a t a f r o m a r e a s wi 山o u t h y d r o . f r a c t u r e s h o w e d t h a t h y d r o — f r a c t u r e c o u l d a d d p e r me a b i l i t y i n d i r l l - h o l e s . ma d e d r a i n a g e c o n c e n t r a t i o n a t t e n u a t i o n i t me i n c r e a s e a n d me t h a n e d r a i n a g e a mo u n t i n c r e se a l a r g e l y . Af t e r h y d r o — f r a c t u r e ,d u s t q u a n i t t y

煤矿安全生产先进适用技术工艺

煤矿安全生产先进适用技术工艺
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瑞利波井下地质构造超前探测仪
用于煤矿井下石门厚度探测、掘进头前方构造探测、回采工作面矿压带探测、围岩松动圈探测等,为回采工作面和掘进工作面预防煤与瓦斯突出的超前地质预报、防突设计提供技术和设备支持。成果先后获中国煤炭工业协会科技进步和国家安全生产科技成果二等奖。一次超前探测距离为60m到80m,对于构造简单的硬煤层,探测距离会更大。对构造异常体识别的距离误差小于深度的5%。首次实现了瑞利波多次覆盖技术和迭加技术,开发了掘进工作面小断面观测方法,实现了非等检波距的转换,从而增加了大距离超前探测的能力和探测成果的稳定性。已经成功地在河南等矿区用于掘进工作面瓦斯突出区的预测、回采工作面应力变化区的探测、工作面前方地质构造异常体的超前探测等。
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井下采动裂隙带探测技术
井下采动裂隙带探测技术可以为煤矿高位抽采瓦斯钻孔设计、施工提供准确的裂隙带分布数据,解决高瓦斯矿井回风巷及上隅角瓦斯超限问题,提高矿井瓦斯抽采效率;为“三下”采煤开采方案提供依据;为煤矿水灾害防治提供准确的导水裂隙带高度数据。该技术适用于:井下采动裂隙带精细探测;采动裂隙带最佳抽采层位精细探测;导水裂隙带顶界高度探测。基本原理为注水测漏法,观测装置主要有孔内封堵器孔和装置操作平台两部分。井下监测操作平台和采动裂隙带监测资料的解释软件,实现了煤矿井下快速、准确、低成本和集成化监测裂隙带高度。操作简单,测试速度快,监测数据准确,而且井下实用性强,可满足钻孔孔径65mm到110mm之间不同孔径的测试需要。
23
水力冲割煤层卸压强排强抽瓦斯技术及装备
主要适用于低透气性煤层抽放瓦斯,可实现煤层瓦斯的强排强抽,提高瓦斯抽采效率。水力冲割喷嘴采用了冲割煤体效果更好的高压旋转水射流技术,增大了扩孔、割缝及钻孔能力,可在煤的坚固性系数为1.47的煤层内扩出直径300mm以上的钻孔。通过高压水力泵站系统产生的高压水经喷嘴后形成高速射流,冲割煤体造成裂缝和空穴,排出粉碎煤,增大卸压范围,产生更多的裂隙,使煤层的地应力和瓦斯压力重新分布,增大了煤层瓦斯的流动性,可以提高瓦斯抽放效果。水力冲割煤层卸压抽放瓦斯技术经过现场应用,取得了很好的效果,试验证明,该冲割技术及装备操作技术要求低,适用于中等硬度以上的低透气性煤层,是一种技术成熟、切实可行的增透手段。该技术除了可用于施工本煤层大直径预抽钻孔外,还可用于对高瓦斯、突出煤层的穿层抽放钻孔、石门揭煤的抽排瓦斯钻孔等进行扩孔,应用范围广。

低渗透煤层瓦斯抽放理论与应用研究

低渗透煤层瓦斯抽放理论与应用研究

低渗透煤层瓦斯抽放理论与应用研究
低透气煤层瓦斯抽放是指通过采用各种技术手段将煤层中的瓦斯抽出,以达到安全生产、减少煤层瓦斯爆炸事故的目的。

低透气煤层是指渗透率比较低的煤层,一般渗透率小
于1mD。

低透气煤层的瓦斯抽放面临着各种问题,如煤层透气性差、地质条件复杂等。

低透气煤层瓦斯抽放的理论基础是煤层气地质学。

通过研究煤层气的成因、分布规律、运移机制等方面的问题,可以为煤层瓦斯抽放提供理论支持。

同时,煤层气地质学研究还
可以为低透气煤层瓦斯抽放的合理开发提供依据。

目前,低透气煤层瓦斯抽放主要采用的技术手段有水平井瓦斯抽放技术、钻孔直接瓦
斯抽放技术、局部区域瓦斯抽放技术等。

水平井瓦斯抽放技术是通过在煤层内钻探水平井,使煤层内形成井道,从而增加煤层透气性,利于瓦斯抽放。

钻孔直接瓦斯抽放技术是在煤
层内钻孔,通过抽放直接逸出的瓦斯。

局部区域瓦斯抽放技术是利用地质条件较好的煤层
区域进行瓦斯抽放,以减少瓦斯对采煤工作面的影响。

低透气煤层瓦斯抽放的应用可以减少煤矿瓦斯爆炸事故的发生,提高煤矿安全性。

同时,瓦斯抽放还可以利用煤层气资源,增加煤炭的附加值。

因此,低透气煤层瓦斯抽放技
术的应用前景广阔。

综上所述,低透气煤层瓦斯抽放是当前煤矿安全生产中的重要问题。

通过对煤层气地
质学的深入研究,可以为低透气煤层瓦斯抽放提供理论基础。

同时,水平井瓦斯抽放技术、钻孔直接瓦斯抽放技术、局部区域瓦斯抽放技术等多种技术手段的应用,可以为解决低透
气煤层瓦斯抽放面临的问题提供途径。

高瓦斯低透气性煤层深孔爆破增透技术研究

高瓦斯低透气性煤层深孔爆破增透技术研究
中 图分 类 号 文献 标 识 码 A 增 透 技 术 瓦斯 抽 放
S u yo h eh oo yo o g—h l P e pi igB a t nHilGa d L w i td n teT c n lg f n L oe r —s l t ls i gl s tn An o A r
t eigrt.B sd s t e u e h n c f ol—a d—g ub rt ute ovstep o lm fg sc n e t t na dg so tb rt nwokn ae r t ae e ie ,ird c steme a eo a a n c n s a o tu ,fr r le h rbe o a o c nr i n a u us rigfc s h s ao o
3 Hu i i nn ru ida ol n , u ie 2 5 0 ) . a e Mi gG o pL u i C a Mie H a i 3 1 0 b i n b
Ab ta t Ha nt d c dte te r f n ra ePeme bly,p rmeeso ao t fgo t gb rh l sr c si r u e h hoyo Ice s r a it o i aa tr fly u rui o n oe oe,po ese up n ,ee fe e p—h l is rcs q ime t r.A trd e oeba -
介绍了高瓦斯低透 气性深孔爆破增透技术的基本原理、 钻孔布置、 爆破及工艺设备 等具体参数。深孔爆破后, 增大 了钻孔 瓦斯 有效抽
放半径和高瓦斯煤层通透性 , 成倍地提高了瓦斯抽放率; 而且 降低 了煤与瓦斯突 出的威胁性 , 从而有效地 解决 了高瓦斯突 出煤层采掘工作面 瓦 斯超限与煤 与瓦斯突 出的问题。 关 键词 高 瓦斯 低透 气 性煤 层 深 孔爆 破

科技成果——煤层瓦斯增透解吸技术

科技成果——煤层瓦斯增透解吸技术

科技成果——煤层瓦斯增透解吸技术技术类别减碳技术适用范围煤炭行业,适用于难抽采煤层和煤与瓦斯突出煤层行业现状2014年全国煤矿瓦斯排放量大约在500亿m3,其中难抽采煤层和煤与瓦斯突出煤层中的瓦斯量约占三分之一。

煤层瓦斯增透解吸技术可使煤层瓦斯含量由国家规定的8m3/吨煤降到4m3/吨煤以下,抽采出来的瓦斯浓度达30%-90%,较长时间达到60%以上。

该技术已在全国40个煤矿进行了试验和使用,具有广泛的适应性,技术操作简便,安全可靠,减排效果明显。

成果简介1、技术原理液态CO2受热成为气体后体积可达原来的600倍(标准状况下),在其膨胀过程中,可对周围物体产生巨大的压强,使之形成裂隙。

由于煤层本身存在原生裂隙,高压CO2气体将撑大裂隙,并改善煤层的透气性。

由于CO2气体的带压膨胀会对吸附在煤层中的瓦斯产生驱赶作用,加之相对瓦斯较强的亲煤特性,使煤中的吸附瓦斯游离在已经改善了的煤层裂隙之中,解决了难抽采煤层透气性差和煤层中瓦斯游离度低的抽采的制约因素,实现瓦斯高浓度、高效抽出。

2、关键技术(1)二氧化碳致裂器用于充装液态CO2,实现对其加热、气化、增压,达到煤层增透解吸效果。

(2)压力、流量控制技术通过对压力和流量的设定,可在不同煤层中达到最佳的增透效果。

(3)远程启封技术利用专用封孔器,实现远程封孔和启封功能。

当预裂沟通煤层中瓦斯突出源时,可远程封孔,采用缓释模式,限流解压孔内瓦斯压力,避免井下风流瓦斯超限发生事故,同时也避免作业现场孔前启封发生事故。

3、工艺流程煤层瓦斯增透解吸工艺流程图见图1。

二氧化碳致裂器结构图见图2。

图1 煤层瓦斯增透解吸工艺流程图1-预裂器,2-连接件,3-封孔装置,4-封孔引出杆,5-推取固定器图2 二氧化碳致裂器结构简图1-主管,2-充气阀,3-泄能阀,4-发热装置,5-电极引出体主要技术指标1、有效作用半径20-30m,影响半径100m以内;2、1-3个月时间内,孔口瓦斯抽出浓度维持在30-90%;3、单孔瓦斯流量达到0.1-1m3/min,较非预裂区瓦斯抽出效率提高10-30倍,难抽采煤层中可提高40余倍;4、可安全泄压距预裂钻孔30-40m以里的瓦斯突出源,实现突出源瓦斯经济利用;5、实现低瓦斯含量煤层(煤层瓦斯含量在6m3/t煤左右)中的瓦斯抽采利用;6、可大幅提高煤层透气性和煤层内瓦斯游离性,提高抽采效率,减少抽采能耗。

科技成果——煤层可变径造穴卸压增透一体化装备技术

科技成果——煤层可变径造穴卸压增透一体化装备技术

科技成果——煤层可变径造穴卸压增透一体化
装备技术
技术开发单位
河南铁福来装备制造股份有限公司
适用范围煤矿井下底(高)抽巷、本煤层掘进工作面施工瓦斯抽采孔、造穴孔。

成果简介
利用可变径穴卸压增透一体化装备技术在含瓦斯突出煤体中卸出一定量的煤体,在钻孔周围形成一个孔洞,为煤体膨胀变形、卸压、位移提供了的空间;同时引起煤体裂隙网络发育,煤层透气性大幅度增高,促进瓦斯有效抽采,实现对含瓦斯突出煤体卸压增透区域瓦斯治理。

工艺技术及装备
1、液压控制钻机;
2、高强度钻杆、低牙螺旋钻杆;
3、密封耐压钻杆;
4、高低压转换造穴装置;
5、振动筛式固液分离机。

市场前景该技术实现了钻孔的高效钻进,显著减轻工人的体力劳动强度,满足狭小巷道的冲孔造穴钻孔施工要求,有效解决煤矿瓦斯突出治理难题。

具有较强的安全效益和经济效益,可复制推广性强,具有较强的推广应用前景。

单一低透气性高突煤层瓦斯综合抽采技术研究

单一低透气性高突煤层瓦斯综合抽采技术研究
7
对得到的数据进行图谱分析
2.1
8
根据测定结果制定对应的综合抽采技术措施
2.0
9
利用系统优化方法进行分析,提出高效快速的抽采工艺流程
2.0
10
总体调研费
3
11
总体资料费
3
12
其他费用
5.1
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
总计
30
十二、经费支出明细预算表
费用名称


金额(元)
2012年
八、承担单位和主要协作单位及分工
承担单位1:山西新元煤炭有限责任公司
1、提供装备和预测人员等。
2、提供矿井及试验区的地质,开采,通风及瓦斯技术资料。
3、提供食宿方便。
承担单位2:山西省煤矿瓦斯综合治理工程技术研究中心
1、负责方案设计,技术报告的编写。
2、提供现场测试技术指导,参与试验考察。
3、测试设备的购置,研究方案的编制;提供技术支持。
项目编号:
山西国阳新能股份有限公司
科研开发项目立项任务书
项目名称:单一低透气性高突煤层瓦斯综合抽采技术研究
承担单位:山西新元煤炭有限责任公司
开发机构:山西省煤矿瓦斯综合治理工程技术研究中心
起止年月:2012年3月——2013年3月
项目负责人:李宵尖
一、立项的目的意义及必要性
煤矿重大瓦斯事故是困扰煤炭行业发展的重要难题,也是严重威胁煤矿职工人身安全的隐患。煤层瓦斯抽放作为防止各种瓦斯灾害事故的重要措施,得到了突出矿区的高度重视,并成为进行煤矿瓦斯灾害治理的一项根本性的技术措施,同时在瓦斯综合利用方面的技术进步,也进一步促进了瓦斯抽放的发展。新元公司主采3#煤层透气性差,突出危险性严重,在现有的抽放技术条件下,工作面抽放时间长、效果差,无法满足安全生产的需要,因瓦斯问题束缚生产的现象屡屡出现,对矿井安全生产埋下巨大的隐患,并严重制约了突出煤层开采工艺的进步。研究针对性的突出煤层抽放技术,提高瓦斯抽采率,是安全生产和经济发展的迫切需要。

瓦斯增透

瓦斯增透

1.4 控制爆破增透技术
• 利用深孔控制爆破技术使爆炸产生的爆生气体对煤体扰动,利用 爆炸冲击波和爆炸应力波的动态冲击使煤体应力场重新分布,在 爆破震裂、高压爆生气体和煤层原始瓦斯压力的尖劈致裂的共同 作用下,克服煤体强度及煤层地应力,使煤体内的裂缝和裂隙的 数量、长度和张开度均得到增加,增大了煤体内裂缝、裂隙和孔 隙的连通面积,从而改变煤体的透气性系数。如深孔聚能爆破增 透技术、深孔松动爆破卸压增透技术、预裂爆破增透技术及水压 爆破技术等。
2.3 超声激励增透开采技术
• 早在 20 世纪五、六十年代,美国和前苏联就开始了超声波处理油层的研 究工作,并取得了良好的效果,但是超声波对低渗煤层增透机理研究较 少。20世纪90年代,鲜学福教授提出了利用可控功率超声波通过物理激 励的办法来提高煤层气抽采率的理念。此后,国内众多学者为了探讨超 声波对低渗甲烷储层的增透机理研究,进行了不同地应力场、温度场、 静电场、交变电场、声场作用下不同煤质煤岩吸附甲烷特性和储层渗透 特性的研究。任伟杰等在空化理论基础上,通过一系列实验研究了功率 超声对煤岩裂隙发育、发展、应力状态的改变以及对煤岩力学性能的影 响;于永江、张春会等从超声波机械效应和热效应的角度,采用理论和 实验研究方法探讨了声场关键参数对煤层增透效果的影响,提出了功率 超声损伤一机械震碎 - 热效应耦合的增透机理。
02
高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采及 增透技术新进展
2.1气爆增透技术
• 气爆技术是利用空压机对气体(如空气或工业废气二氧化碳 CO2 等)压缩加压至一定压力,通过手动或电动操作装置,高压气体在 煤层内瞬间释放,利用瞬间释放高压气体的冲击效应先生成初始 径向裂纹,再依靠高压气体的尖劈压裂效应扩展初始裂纹,提高 煤层的透气性,甚是抛掷破碎煤块。 • 沈阳煤业集团首次采用以二氧化碳 CO2为气体源的气爆技术,进 行顶板预裂和空顶煤问题的现场工业性试验,与高压注水预裂、 深孔爆破预裂及密集空孔切顶等多种方法的比较,验证了气爆预 裂的显著效。
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高瓦斯低透气性煤层卸压增透理论与技术研究
作者:吴海进, 林柏泉分类:安全技术及工程中国矿业大学 2009-11-01
浏览:字体:【大中小】
煤炭是我国的基础能源,随着开采深度的增加,瓦斯已成为严重威胁煤矿安全生产的主要因素。

由于我国大多数煤田均属于低透气性煤层,故作为瓦斯治理最主要技术措施的钻孔抽采,实际效果并不理想。

因此,通过对高瓦斯低透气性煤层卸压增透,提高抽采钻孔的单孔有效影响范围,已成为实现煤矿可持续发展的关键环节。

本文首先从不同硬度煤体孔隙裂隙微观结构的研究入手,采用分形学方法,对压汞实验所得的孔隙结构和电镜扫描所得的煤样表面裂隙结构进行分形维数的计算,并发现随着煤体硬度的增加,孔隙裂隙结构的复杂程度越来越低。

其次,基于对复杂裂隙结构的简化,建立了煤体裂隙结构瓦斯流动的毛细管和壁面模型,并基于相关假设,以达西渗流和菲克扩散定律为基础,研究在简化模型中瓦斯的流动和运移规律。

同时,还推导出瓦斯在两种模型中的运动方程,并进行了流速和流量的分析。

第三,利用模型分析结果对钻孔周围煤体中瓦斯的流动规律进行研究,得到钻孔影响范围煤层达到整体消突的时间t,同时通过钻孔周围煤体中两种模
型瓦斯流动规律的对比分析,发现两种简化模型流动规律的差异主要体现在与时间量、位移量无关的系数上。

继而以单通道毛细管瓦斯流动模型为基础,对水力割缝卸压范围内煤体中瓦斯的流动规律进行了理论研究,得到水力割缝卸压范围内达到整体消突的时间t,用以指导工程实践。

第四,在建立“煤层钻割一体化卸压增渗实验系统”的基础上,以熔化石蜡板代替缝槽,对高压磨料射流割缝技术的应用效果进行了物理模拟。

并通过应力传感器配合数据采集系统的数据分析发现:随着缝槽宽度的增加,卸压范围逐渐加大;当割缝高度一定时,垂直方向上,随着与缝槽距离的增加,卸压程度总体呈现逐渐减小的趋势,但受影响的范围却有一定程度的增加;但随着割缝高度的增加,上部煤层受影响的范围和强度均会不同程度的增加,尽管效果并不显著;另外,综合两侧的实验分析,还勾勒出了缝槽卸压的轮廓线。

笔者还通过自制的透气性测试球对不同缝槽形成后的透气性变化规律进行了分析,确定了对应的有效卸压影响范围。

并通过对位移测定装置测得的实验终态缝槽上方不同位置位移量数据的拟合,推导出了反应9mm缝槽形成后,下向位移量与距离关系的经验方程。

同时,本文还通过建立数值计算模型,采用快速拉格朗日差分分析FLAC模拟软件,较为全面地对割缝缝槽的卸压效果进行了研究。

首先,从理论上分析了钻孔与割缝的卸压效果,在相同的地应力和煤体力学参数下,钻孔的卸压效果远远落后于缝槽。

通过二维模拟对缝槽的卸压影响因素进行了研究,包括缝槽的宽度、高度、垂直于缝槽平面的应力、最大主应力与缝槽平面法线方向的夹角以及缝槽之间的相互影响等。

为更直观地研究割缝缝槽对于煤体的卸压状况,还通过FLAC3D模拟了单个缝槽和多个缝槽的卸压效果。

另外,本文还基于芦岭煤矿的煤层赋存条件进行了顺层钻割孔、单排穿层钻割孔以及多排穿层钻割孔的的三维数值模拟分析,研究结果表明:穿层钻割和顺层钻割都能起到较为理想的卸压增透效果,尤其是在穿层多排钻孔的模拟中,由于相互的影响,形成了整体卸压,从而大幅度提高了区域煤层的整体透气性,为大面积区域性瓦斯预抽奠定了良好的基础。

最后,为配合煤层割缝卸压技术的应用,解决工程实践中遇到的问题,研
制了将机械钻进与磨料射流割缝相结合的高压磨料射流钻割一体化装备,并在此基础上将该装备应用于淮北矿业集团芦岭煤矿II8210工作面的底板岩巷穿层卸压增透和重庆天弘矿业有限公司盐井一矿主井K4-K2煤层石门揭煤的卸压增透工作中,对相关参数进行了测定分析。

通过以上研究,在理论上推导出了割缝卸压范围内达到整体消突时间t的表达式,技术上开发了用于高瓦斯低透气性煤层卸压增透的“钻”“割”“抽”三位一体的技术措施,装备上研制了将机械钻进和割缝相结合的高压磨料射流钻割一体化装备,通过实际应用,穿层钻孔瓦斯日抽采纯量可增加11倍。

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