CO_2致裂器泄能过程分析

理论分析结合数值计算,对泄能过程中储液管内CO2状态变化情况及压力变化进行了分析,并通过测试试验拟合得到了致裂器泄放压力随剪切片厚度变化的数学关系p=14.992e0.4912d。此外,依据TNT当量法计算了单个致裂器正常使用时泄放能量相当于0.15 kg TNT。     

CO_2致裂器深孔预裂煤体裂隙扩展范围试验研究

为了得出CO_2致裂器串接进行深孔预裂的影响半径,在山西某煤矿3~#煤层进行了2组试验,研究了在抽采区和未抽采区2种不同工况下深孔预裂的影响半径,并结合理论计算的结果进行了分析,结果表明,利用串接CO_2致裂器进行深孔爆破,钻孔深度100 m的情况下,影响半径约5 m,为致裂增透方案的设计和现场施工提供了有力的技术支持。     

井底煤仓CO_2致裂凿井技术安全管理对策

煤仓是煤矿硐室中施工难度较大的一项工程,常规方式是使用炸药爆破掘进。为了克服常规方式存在的缺点,创新性地利用CO2致裂技术进行煤仓掘进,该技术具有无明火、安全、高效的特点。针对此项创新性工艺的应用,探讨CO2致裂凿井技术的安全管理对策,对于井底煤仓质量控制和安全管理具有重要意义。     

CO_2气相致裂技术及在煤矿煤仓掘进中的应用

为解决昊华能源股份有限公司红庆梁煤矿井下煤仓凿井速度慢、施工效率低的问题,在国内首次开展了CO_2气相致裂掘进的技术应用。根据CO_2致裂器性能、岩层地质条件和现场试验条件,完成了气相掘进致裂钻孔设计、布孔,以及施工工艺应用和煤仓掘进施工。应用表明:致裂器可以在特殊领域替代炸药进行掘进;凿井过程安全,无有毒有害气体产生,单循环致裂掘进深度1~1.2m,不会对围岩稳定性产生影响;致裂后矸石松动显著易破碎,而且容易清理,提高了作业效率。     

王家岭煤矿CO_2相变致裂煤层增透技术应用研究

针对王家岭煤矿2#煤层低透气性的特点,采用CO_2相变致裂技术进行煤层增透现场实验研究,现场测试得出爆破深度在27~30 m内,当爆破孔与控制孔间距1.5 m时,单孔CH_4抽采纯量和浓度分别提高至6倍和5倍,160 min后CH_4浓度衰减明显;当爆破孔与控制孔间距2.5 m时,单孔CH_4抽采纯量和浓度分别提高至4倍,120 min后CH_4浓度衰减明显。说明在30 m爆破范围内,对于王家岭煤矿低透气性煤层CO_2爆破短时间抽采效果明显。     

CO_2致裂技术机理及其在底鼓治理中的应用

CO_2致裂技术是一种新型的物理爆破技术,爆破过程无外漏明火火焰产生,能够很好地应用在煤与瓦斯突出矿井中。通过对CO_2致裂机理的分析,确定了单孔爆破后产生的裂纹长度为0.5 m、裂纹条数为3.5条。根据理论分析,在成庄煤矿井下布孔治理底鼓,试验结果表明,底鼓治理效果良好,实测裂纹长度和条数与理论计算值吻合。     

CO_2爆破增透技术的试验研究

针对低透性高瓦斯煤层透气性差,瓦斯含量高,预抽采难度大、效率低等难题,研发出CO_2致裂器爆破增透技术,采用井下试验和数值模拟相结合的方法,研究发现:CO_2致裂器爆破煤层,会促使煤层产生大量裂隙,并使得原有裂隙得到扩展,从而达到提高煤层透气性的目的。     

液态CO_2爆破器落煤试验研究

沈阳煤业集团清水煤矿和蒲河煤矿对顶煤及采空区的悬顶一直采用炸药爆破处理,由于最小抵抗线难于控制和掌握,加之采空区悬顶给安全生产带来极大威胁。运用液态CO2爆破器对顶煤进行预裂,对顶板进行处理,施工工艺简单、安全可靠、无有害气体产生、成本低,获得了良好的技术经济效果,更为安全生产提供了保证。     

液态CO_2相变致裂强制煤层顶板垮落技术

针对我国部分煤矿存在煤层顶板不垮落问题,在现场试验的基础上提出了一种液态CO_2相变致裂强制煤层顶板垮落技术。在工作面内利用液态CO_2相变产生的威力对上覆老顶进行扰动和破坏,使工作面推进后老顶能够顺利垮落,保证工作面生产的正常接替。在焦煤集团九里山矿用该技术处理老顶悬空问题的试验取得理想的效果。该技术优势在于其安全可靠、操作简单。对于强制垮落过程利用COMSOL数值模拟软件进行模拟分析,模拟得到的结果也充分验证了该技术的可靠性。     

二氧化碳致裂器研制与应用

介绍一种用于煤矿煤层预裂增透强化抽采、强制放顶、落煤及煤仓清堵的设备——二氧化碳致裂器的基本结构、工作原理、特点及现场应用情况。     

二氧化碳致裂器快速充装系统的研制

为了提高二氧化碳致裂器充装效率,研制出二氧化碳致裂器快速充装系统,合理地设计充装系统结构,通过PLC程序控制器,对充装管路的液态二氧化碳的压力、充装重量、充装泵的环境温度进行自动化控制,提高了充装质量,保障二氧化碳致裂器快速充装系统安全可靠的工作。     

煤层CO_2与水力交替充装压裂增透技术

为了提高煤层透气性系数,采用CO2气与水力交替充装压裂技术,来增加煤层的透气性系数。分析CO2与水在交替充装下,CO2、水体和煤体三者相互作用的过程对于煤体产生的疲劳损伤机理,以及CO2对于吸附煤体中甲烷的驱替效应机理,有效提高瓦斯抽采率。     

松散煤体注CO_2置驱CH_4效应实验研究

为了研究现场试验"液态CO_2致裂煤体-置驱瓦斯"过程中相变成气态CO_2气体置换与驱替煤体CH_4主要机理及其主导作用。利用自制实验装置,进行了不同实验条件下煤体注CO_2气体置驱瓦斯模拟实验。实验结果表明:在注气初期0~50 min,2种气体组分浓度迅速上升,此过程中置换效应明显;50~300 min,气体浓度变化逐渐趋于平稳,主要依据CO_2自身特性优势,将吸附在煤体吸附域中的CH_4气体驱替出来使其沿着煤体孔裂隙渗流扩散,这一过程中驱替效应占主导作用;300 min后处于置换与驱替效应相互作用的低效置驱阶段。     

二氧化碳爆破深孔预裂强化增透试验研究

针对胡家河煤矿煤层具有煤与瓦斯突出危险性的事实,认真地分析了该煤矿采用二氧化碳爆破增加煤层透气性的瓦斯抽采相关参数,提出了二氧化碳爆破深孔预裂强化增透技术优化方案,优化后的瓦斯抽采钻孔孔径75 mm,孔深100 m,孔间距10 m。     

矿用救生舱中二氧化碳净化装置研究

根据我国煤矿现有条件及要求,对煤矿救生舱内空气净化技术进行了研究,提出了吸附性强、稳定性高的二氧化碳吸收剂,并通过对有限密闭空间空气净化风阻、风压、风量、吸收效率等计算,设计了一种用于适用于煤矿救生舱的二氧化碳净化装置,此装置具有操作简便、功耗小、吸收阻力低、性能稳定、独立性强、吸收效率高等特点,完全适用于煤矿救生舱内的二氧化碳去除。     

井下移动式液态二氧化碳灭火装置

为了解决现有移动式液态二氧化碳灭火装置在总体技术性能指标,对恶劣环境的适应性,便于人员操作以及防冰堵、液体保温存储和安全保障等技术措施方面的优势不足,研制了一种新型的井下应急救援用灭火装备。存储罐封结真空度1.6 Pa,优于国家标准规定值(3.0 Pa)。经保温存储性能测试,罐体总的实际日蒸发率约为0.09%,是标准规定值的30%,可有效减少外界热量的渗入,延长了保温存储时间。     

二氧化碳相变压裂技术在井筒揭煤中的应用

为解决松软低透气性煤层难以抽放的难题,采用了二氧化碳相变压裂技术,通过赵庄煤业南苏进风井揭煤中的应用,证明了该技术在煤层卸压增透中具有快速、高效、安全的优点,为二氧化碳相变压裂新技术的应用研究提供了借鉴。