中国煤矿瓦斯抽采技术装备现状与展望

瓦斯抽采是减少矿井风排瓦斯量、防治瓦斯灾害的治本措施。基于前期研究及大量文献调研,对现有煤矿瓦斯抽采技术进行了系统分类梳理,简要回顾了中国煤矿瓦斯抽采技术装备发展历程,综述了6种典型瓦斯抽采技术的研究进展与应用情况。在总结分析我国瓦斯抽采发展现状与技术瓶颈的基础上,展望了其未来发展趋势,认为大功率、高可靠性、高效率、智能化煤矿钻探技术与装备和煤层增渗技术、瓦斯抽采钻孔提浓增量技术、瓦斯抽采参数精准监控与智能控制抽采关键技术、煤矿瓦斯(煤层气)与煤炭协调开发技术、废弃(关闭)矿井瓦斯"甜点"资源区评判及高效抽采技术等是未来中国煤矿瓦斯抽采技术装备的主要发展方向。     

中国煤矿瓦斯抽采技术装备现状与展望

为解决近距离煤层工作面回采过程中, 相邻煤层瓦斯易从导通的采动裂隙带大量涌入工作面, 带来瓦斯超限等安全问题,以山西小回沟煤矿近距离煤层开采为研究对象, 采用相似模拟试验和现场试验研究了该矿03^#、2^#煤层在重复采动影响下围岩应力—裂隙演化特征规律, 圈定了采场上覆岩层裂隙带范围, 确定了抽采钻孔合理位置, 提高了瓦斯抽采效果。试验结果表明：03^#煤层回采时,工作面推进至33、50 m时,离层最大发育高度分别为4、14 m,随工作面推进,离层最大发育高度为28 m;02^#煤层在03^#煤层裂隙带范围内,裂隙形成了瓦斯运移通道;工作面推进33 m时,开切眼后方覆岩支承压力增高,压力集中系数约为1.6,开切眼与工作面之间出现卸压区,工作面前方出现应力增高区,压力集中系数约为1.6,随着推进距离的增加,支承压力集中系数增加至2.74;2^#煤层回采时,采空区两端出现明显的竖向裂隙,与03^#煤层原有裂隙相贯通,并扩大贯穿至模型顶部,覆岩支承压力集中系数由2.55下降至1.95。现场试验中,将2201工作面高位钻孔终孔控制在采空区上方30~35 m裂隙发育区,回风巷瓦斯浓度由0.78%降至0.35%,取得了良好的瓦斯治理效果。

     

中国煤矿瓦斯抽采技术发展现状与前景

文章简要回顾了中国煤矿瓦斯抽采技术的发展历程，介绍了近年来煤矿瓦斯抽采新技术的发展，较详细地阐述了适合于中国煤层瓦斯赋存条件的几种典型抽采方法，并对中国的瓦斯抽采技术的发展趋势做出了展望。     

松软煤层筛管护孔瓦斯抽采技术与装备

针对松软煤层顺层瓦斯抽采钻孔成孔难、抽采距离短、抽采效果较低等问题,介绍了松软煤层筛管护孔瓦斯抽采技术与装备及施工工艺,通过在丁集煤矿的工业性试验,解决了筛管护孔下入深度与钻孔深度相接近的技术难题,实现了高负压、高浓度、大流量高效抽采,提高了采煤工作面瓦斯预抽消突效果,采煤工作面煤体瓦斯抽采达标时间缩短28％,瓦斯抽采体积分数可提高10％ ～ 20％.     

坦家冲煤矿抽采瓦斯治理瓦斯灾害

介绍了该矿的瓦斯抽采情况,并对矿井瓦斯抽采的技术实践和现场管理经验进行了深入阐述,提出了进一步提高低透气性煤层瓦斯抽采技术的研究方向.     

霍尔辛赫煤矿松软煤层瓦斯钻孔维护装置研发与应用

为了有效解决霍尔辛赫煤矿松软煤层瓦斯抽采钻孔堵孔、塌孔的问题,研发了一种瓦斯抽采钻孔稳定性维护装置,其主要由煤层瓦斯采集系统、可旋转筛网清洁系统、瓦斯抽采动力系统和稳固系统组成,可实现对不同直径瓦斯抽采钻孔的稳定性维护,并成功进行了现场实测及应用。研究结果表明：经过维护装置支撑处理后,钻孔变形有显著减小,根据给出的钻孔变形维护效率表达式,得到钻孔维护效率在30%左右;维护处理后,钻孔瓦斯涌出速度、涌出总量与有效抽采时间均有所增加,与无维护处理相比,瓦斯涌出总量增长了20%以上,瓦斯有效抽采时间增加了4 d左右。     

浅析煤矿瓦斯抽采的必要性及抽采方法

文章对目前国内煤矿瓦斯抽采的必要性及意义进行了论述,明确了瓦斯抽采方法的选择原则,并对瓦斯抽采工艺做了较为详细的说明,提出了根据瓦斯涌出量分级确定瓦斯抽采方法的方针。     

浅谈松软煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术

封孔是煤矿瓦斯抽采过程中的关键环节,而封孔质量的好坏直接影响着瓦斯抽采效果,松软煤层瓦斯抽采过程中出现的浓度低、衰减快等问题更是严重影响瓦斯抽采效果,因此对其封孔技术的要求也更高。文章对松软煤层现有的封孔技术进行了分析,并对所存在的问题提出了改善措施。     

黄岩汇煤矿瓦斯抽采工艺效果分析

通过对黄岩汇煤矿瓦斯赋存及涌出量情况分析,分析了15#煤层瓦斯综合抽采工艺的抽采效果,结果表明,采用瓦斯综合抽采工艺后,工作面抽采率达到60%以上,矿井抽采瓦斯总量由原来25~30 m3/min增加到40~50 m3/min,矿井抽采率由原来30%左右提高到40%以上。     

煤矿瓦斯抽采达标与抽采管理技术途径探讨

为了实现煤矿瓦斯抽采达标,通过对煤矿瓦斯抽采现状分析,指出了在煤矿瓦斯抽采设计和实际瓦斯抽采过程中存在的问题,并针对性地提出了提高煤矿瓦斯抽采效果的技术途径和实现瓦斯抽采达标的管理工作要点。     

松软煤层瓦斯抽采钻孔高压气体循环修复增透技术研究

针对松软煤层瓦斯抽采钻孔煤粉堵塞煤层裂隙、煤渣堵塞抽采管路等瓦斯运移通道不畅问题,研究高压气体循环修复增透机理,合理确定循环修复增透气体压力,改造完善高压气体循环修复增透装置,并在赵家寨煤矿进行了现场试验。结果表明:高压气体作用下,煤体解吸收缩产生的拉伸应力是煤体新裂纹生成的主要原因;高压气体对煤体的破壁冲刷作用打通了瓦斯流动通道,实现了抽采钻孔的修复增透;确定了循环修复增透的气体压力的最小值,即解吸收缩产生的拉伸应力应大于煤体的最大抗拉强度;试验钻孔实施修复增透措施后,瓦斯抽采钻孔的瓦斯浓度为修复增透前的1.92倍,瓦斯纯流量为修复增透前的3.24倍,瓦斯抽采效果提升显著。     

定向钻进技术在煤与瓦斯突出矿井中的试验研究

定向钻进技术是一种高效的区域瓦斯治理措施,可大幅节约施工成本、缩短施工周期,地质条件及钻进层位对定向钻进效果有直接影响,因此对定向钻进技术适用性的现场试验研究决定了该技术能否在施工现场成功运用。以平煤股份十一矿己_16-17-24070、己_16-17-24090工作面为试验地点,采用2种不同型号的定向钻机,分别沿煤层走向、倾向在顶板施工梳状定向分支孔,在平顶山矿区开展以孔代巷现场工业性试验,积极探索适用于平顶山矿区的新的瓦斯治理模式。依据VLD-1 000型千米定向钻机前期沿煤层走向的钻进效果,分析钻进效果不甚理想的原因;后期采用ZYWL-6000DS型煤矿用双履带式全液压定向钻机,沿煤层倾向施工定向钻孔,取得了良好的钻进效果。以2种定向钻机的钻进效果为依据,平煤股份十一矿确定了施工定向钻孔的钻机类型及钻孔设计,初步形成了适用于平煤股份十一矿的新的瓦斯治理模式。     

低阶厚煤层立体分层抽采瓦斯技术及应用

低煤阶煤层气资源受到了越来越多的关注,有望成为新的研究热点和煤层气勘探开发新领域。基于神东煤炭集团保德煤矿主采的8号煤层属典型的结构复杂低阶厚煤层的特点,开展了低阶厚煤层立体分层抽采瓦斯技术的研究。通过对矿井原有封孔工艺的改进,应用煤矿井下钻孔抽采瓦斯效果预测平台,优化8号煤层回采工作面瓦斯预抽钻孔的布孔工艺,进一步应用井下双向立体交错钻孔联合抽采瓦斯工艺实施回采前的工作面瓦斯治理,使之形成立体分层抽采瓦斯的格局。工程应用结果表明,应用低阶厚煤层立体抽采瓦斯技术可有效降低煤层瓦斯含量,使工作面实现回采前的瓦斯抽采达标。试验期间,累计抽采瓦斯量1 651.93万m³,瓦斯的预抽率达58.96%。     

薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术应用实践

针对薄煤层快速回采工作面瓦斯涌出量大,工作面上隅角、回风流等多处局部瓦斯超限现象,采用分源瓦斯分析方法,确定工作面瓦斯来源及含量,并采用本煤层预抽、高位顶板裂隙抽放、采空区插管埋管抽放等综合抽放瓦斯措施,对工作面瓦斯进行综合治理。试验结果表明:综合抽放瓦斯措施分别解决了快速回采期间落煤及采动引起的工作面瓦斯涌出量大、上邻近层卸压瓦斯向采空区大量涌入、下邻层卸压瓦斯向采空区涌入、U型通风工作面上隅角瓦斯聚集和超限问题。薄煤层快速回采工作面瓦斯综合抽采技术能够有效治理矿井瓦斯,不仅实现了薄煤层工作面安全高效开采,同时为类似矿井瓦斯治理提供了借鉴。     

煤矿井下开槽工艺与施工装备关键技术研究

介绍了煤矿井下开槽工艺与其施工装备的发展以及关键技术的研究情况,分析了不同工艺条件下施工装备的特点及其效率.近年来随着煤矿井下生产的机械化、自动化生产水平越来越高,煤矿井下密闭槽、设备放置槽、水泵槽等开槽工艺的发展一直止步不前,没有跟上煤矿机械化和自动化的发展速度,一直采用的传统开槽工艺.为了从根本上改变目前的现状,跟...     

水力压裂技术在低透气性煤层瓦斯抽采中的应用

为了解决某煤矿低透气性煤层难抽采的问题,分析了水力压裂增透裂缝扩展规律以及煤层水力压裂卸压增透机理,采用PFPA-2D数值模拟软件,研究了单注水孔以及双注水孔的水力压裂过程中的裂缝扩展规律及煤体位移和应力变化规律,实现大范围裂隙网的形成、贯通和发育,提高了煤体的透气性。通过现场试验,实现了低透气性煤层卸压增透的目的,验证了低透气性煤层水力压裂增透技术的安全性、有效性和适用性。     

三软低透气煤层瓦斯抽采钻孔工程精细管理

告成煤矿煤层透气性差、煤体松软易碎成孔难、钻孔流量衰减快,造成瓦斯抽采困难。为提高瓦斯治理效果,对瓦斯抽采钻孔工程进行全过程精细管理。通过在钻孔设计—开孔定位—施工监管—验收分析—增透及二次修复—封孔工艺各环节上不断改进,消除消突空白带、提高钻孔抽采浓度和抽采量,回采工作面单产水平和煤巷进尺速度得以提高,保障了矿井安全生产及正常接替。     

Gas drainage technology of high gas and thick coal seam

Gas drainage in Jincheng Mining Group Co., Ltd. was introduced briefly and the importance of gas drainage in gas control was analyzed. Combined with coal-bed gas occurrence and gas emission, the double system of gas drainage was optimized and a progressive gas drainage model was experimented on. For guaranteed drainage, excavation and mining and realization of safety production and reasonable exploitation of gas in coal seams, many drainage methods were adopted to solve the gas problem of the working face.     

煤矿采空区瓦斯治理技术研究

为了解决采空区瓦斯积聚问题,分析了瓦斯尾巷、瓦斯抽放管和瓦斯高抽巷3种方法,将理论分析和数值模拟相结合,研究不同瓦斯抽放情况下采空区内瓦斯分布情况和风流运移规律。研究得出:采空区漏风位置主要集中在进风巷附近,在瓦斯抽放设计时,需要在进风巷侧设置挡风墙;当进行采取瓦斯尾巷、瓦斯抽放管和瓦斯高抽巷抽放瓦斯时,抽放口越靠近采空区,造成采空区的漏风量以及漏风速度越大,致使采空区遗煤发生氧化的范围越大,增大了采空区自然发火的危险性,因此需要注意进风侧以及瓦斯抽放口位置处自然发火的危险。研究对降低上隅角瓦斯浓度以及采空区自然发火灾害提供了借鉴。     

煤矿井下定向钻进过程中测量关键技术研究

随着定向钻进的快速发展,随钻测量技术得到了广泛的关注。随钻测量系统一般采用磁性测量技术,在有磁场干扰的情况下,测量系统的精度是有限的。提出了一种基于惯性技术的基于冗余加速度计的测量—钻井系统,该新型钻孔测量系统具有较好的抗扰动性能以及较高的测量精度,计算结果更可靠。为匹配该技术,开发了一种基于防爆计算机的随钻测量系统,用于井下测量数据的处理和显示。该技术集成到定向钻进系统中,并在我国煤矿的应用中得到了验证。