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文檔簡介

1、煤礦瓦斯抽采煤礦瓦斯抽采新技術(shù)新技術(shù) 胡千庭胡千庭 重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院 煤礦災(zāi)害動力學(xué)與控制國家重點實驗室煤礦災(zāi)害動力學(xué)與控制國家重點實驗室 2016.07.282016.07.28 05000 瓦 圖 一、引言一、引言 二、二、井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及裝備井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及裝備 三、三、井下抽瓦斯提濃增量井下抽瓦斯提濃增量技術(shù)技術(shù) 四、四、井下水力壓裂增滲井下水力壓裂增滲技術(shù)技術(shù) 五、五、地面鉆井抽采采動區(qū)瓦斯技術(shù)地面鉆井抽采采動區(qū)瓦斯技術(shù) 目目 錄錄 05000 瓦 圖 1 1、煤礦瓦斯抽采的意義、煤礦瓦斯抽采的意義 是預(yù)防煤礦瓦斯事故的治本之策

2、;是將瓦斯變?yōu)橘Y源的重要途徑是預(yù)防煤礦瓦斯事故的治本之策;是將瓦斯變?yōu)橘Y源的重要途徑 是減少溫室氣體排放的重要內(nèi)容是減少溫室氣體排放的重要內(nèi)容 一一、引言、引言 227 315 440 510 645 735 920 1140 1258 1326 1360 2171 1319 1084 778 755 623 533 350348 266 171 0 500 1000 1500 2000 2500 20052006200720082009201020112012201320142015 抽瓦斯量(10Mm3)瓦斯死人數(shù) 05000 瓦 圖 2 2、煤礦瓦斯抽采存在的主要難題、煤礦瓦斯抽采存在的

3、主要難題 順順煤層抽瓦斯鉆孔施工深度難以滿足高效區(qū)域抽采的要求,使得大量采用抽瓦煤層抽瓦斯鉆孔施工深度難以滿足高效區(qū)域抽采的要求,使得大量采用抽瓦 斯專用巖巷,工程成本高、施工時間長、產(chǎn)生大量廢渣;斯專用巖巷,工程成本高、施工時間長、產(chǎn)生大量廢渣; 缺乏長鉆孔軌跡測定技術(shù),使得抽瓦斯難均勻、易留事故隱患;缺乏長鉆孔軌跡測定技術(shù),使得抽瓦斯難均勻、易留事故隱患; 井下鉆孔施工存在風(fēng)險,遠(yuǎn)程(或地面)操控成為趨勢和難點;井下鉆孔施工存在風(fēng)險,遠(yuǎn)程(或地面)操控成為趨勢和難點; 井下抽采的瓦斯?jié)舛鹊停焕诎踩椴膳c輸運,也給資源化利用帶來困難;井下抽采的瓦斯?jié)舛鹊?,不利于安全抽采與輸運,也給資源化

4、利用帶來困難; 煤層透氣性低,抽瓦斯效果較差,提高透氣性和抽采效果是難題;煤層透氣性低,抽瓦斯效果較差,提高透氣性和抽采效果是難題; 地面井抽采動區(qū)瓦斯效果好,但易受采動破壞,提高其高效服務(wù)壽命是難題。地面井抽采動區(qū)瓦斯效果好,但易受采動破壞,提高其高效服務(wù)壽命是難題。 一一、引言、引言 1 1、適用于中硬較穩(wěn)定煤巖層的水平定向復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)適用于中硬較穩(wěn)定煤巖層的水平定向復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù) 孔底馬達(dá)帶動鉆頭旋轉(zhuǎn),鉆機帶動鉆桿和孔底馬達(dá)旋轉(zhuǎn),使鉆頭孔底馬達(dá)帶動鉆頭旋轉(zhuǎn),鉆機帶動鉆桿和孔底馬達(dá)旋轉(zhuǎn),使鉆頭在在復(fù)合動力驅(qū)動復(fù)合動力驅(qū)動下下旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn); 僅僅孔底馬達(dá)驅(qū)動鉆頭旋轉(zhuǎn)時孔底馬達(dá)驅(qū)動鉆頭旋轉(zhuǎn)時實現(xiàn)調(diào)斜

5、實現(xiàn)調(diào)斜。在寺河煤礦順煤層定向鉆進(jìn)主孔孔深。在寺河煤礦順煤層定向鉆進(jìn)主孔孔深達(dá)到達(dá)到1881 1881 m m, 基本滿足了基本滿足了f=0.8-6f=0.8-6的的中硬較穩(wěn)定煤巖層順層瓦斯抽采鉆孔施工中硬較穩(wěn)定煤巖層順層瓦斯抽采鉆孔施工的要求的要求。 二、二、井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及裝備裝備 整體式鉆機適用于大斷面空間整體式鉆機適用于大斷面空間 復(fù)合鉆進(jìn)原理復(fù)合鉆進(jìn)原理 技術(shù)發(fā)展方向:減少巖巷工程,以鉆孔代替巷道,減少井下作業(yè)人員減少巖巷工程,以鉆孔代替巷道,減少井下作業(yè)人員 l技術(shù)特點技術(shù)特點: l鉆機鉆機具有適應(yīng)于不同施工空間條件的具有適應(yīng)于不同施工空間條件的

6、大功率整體式和分體式結(jié)構(gòu)大功率整體式和分體式結(jié)構(gòu);最大;最大輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩 12000Nm12000Nm,能滿足不同規(guī)格鉆具孔口回轉(zhuǎn)、孔底馬達(dá)回轉(zhuǎn)和復(fù)合驅(qū)動三,能滿足不同規(guī)格鉆具孔口回轉(zhuǎn)、孔底馬達(dá)回轉(zhuǎn)和復(fù)合驅(qū)動三種種定向定向鉆進(jìn)鉆進(jìn)工工 藝的要求藝的要求。 二、二、井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及裝備裝備 l 配備配備孔外供電孔外供電的高可靠隨的高可靠隨 鉆測斜鉆測斜實現(xiàn)隨鉆測軌跡實現(xiàn)隨鉆測軌跡。 分體式鉆機適用于小斷面空間分體式鉆機適用于小斷面空間 多分支鉆孔多分支鉆孔 l 可從主孔鉆進(jìn)許多可從主孔鉆進(jìn)許多分支鉆孔分支鉆孔,擴大鉆孔控制范圍,擴大鉆孔控制范圍。 l 提高

7、提高孔底鉆具孔底鉆具切削速度切削速度,中硬煤,中硬煤層層綜合綜合鉆進(jìn)效率鉆進(jìn)效率較滑動鉆進(jìn)較滑動鉆進(jìn)提高提高10%10%,頂板,頂板巖層巖層提高提高 50%50%。 鉆孔鉆孔軌跡平滑軌跡平滑,鉆進(jìn)過程中,鉆進(jìn)過程中鉆具阻力小,鉆機系統(tǒng)壓力小鉆具阻力小,鉆機系統(tǒng)壓力小。 應(yīng)用途徑:應(yīng)用途徑:盡可能減少巖巷工程,減少矸盡可能減少巖巷工程,減少矸 石外排、緩解接替關(guān)系、降低工程成本。石外排、緩解接替關(guān)系、降低工程成本。 走向走向多多分枝定向水平長分枝定向水平長鉆鉆 孔孔,可用于煤巷條帶或采,可用于煤巷條帶或采 煤工作面大面積預(yù)抽煤層煤工作面大面積預(yù)抽煤層 瓦斯。瓦斯。 淮北淮北頂板頂板梳狀梳狀鉆孔鉆

8、孔 二、二、井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及裝備裝備 晉城晉城 遞進(jìn)遞進(jìn) 式預(yù)式預(yù) 抽本抽本 煤層煤層 瓦斯瓦斯 寺河寺河 礦頂?shù)V頂 板板水水 平長平長 鉆孔鉆孔 2 2、適宜于松軟突出煤巖層鉆孔施工適宜于松軟突出煤巖層鉆孔施工的的高轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速異異形鉆桿壓風(fēng)排渣鉆孔技術(shù)形鉆桿壓風(fēng)排渣鉆孔技術(shù) l問題:問題:對對f0.8f0.8、尤其是、尤其是f0.5f30m; 3.標(biāo)注尺寸的管段必須保持直線型管段; 4.抽放泵基座高度一般2030cm,上部安設(shè)減震墊, 基座長寬尺寸根據(jù)具體抽放泵型號確定; 5.泄爆器與水環(huán)真空泵之間的管路按0.5/m的斜度安設(shè); 6.氣水分離器與放空管之間

9、的管路按0.5/m的斜度安設(shè); 7.管道上的兩個放水龍頭安設(shè)在管道的正下方; 8.各參量監(jiān)測孔應(yīng)按照監(jiān)測要求按規(guī)格焊接在管路上。 避雷塔 噴粉抑爆裝置 環(huán)境濃度 傳感器 環(huán)境濃度 傳感器 安全抽采設(shè)備:水環(huán)真空泵、防回火泄爆器、氣水分離器、噴粉抑 爆裝置、分流管路系統(tǒng)等。 安全監(jiān)控系統(tǒng):GD4瓦斯抽放多參數(shù)傳感器、CO傳感器、監(jiān)控分站 等。 安全運行管理:實時監(jiān)測、參數(shù)超限報警和自動保護(hù)停機;安全抽 采參數(shù)界限值:CH4報警濃度小于或等于35%、停機濃度小于或等 于30%;O2報警濃度7%、停機濃度9%。 排空或集輸排空或集輸 泵房泵房 井口井口 27 剪切模式拉伸模式 拉剪綜合模式 擠壓模式

10、 套管防護(hù)裝置加工 l 形成了抗剪切及抗拉伸厚壁剛性及柔性綜合防護(hù)結(jié)構(gòu)的裝置。 五、五、地面鉆井抽采采動區(qū)瓦斯技術(shù)地面鉆井抽采采動區(qū)瓦斯技術(shù) 序號井號抽采及井身變形情況序號井號抽采及井身變形情況 1 SHCD-01 暢通,平均抽采量1.35萬m3/d,濃度88%。 18CZCD-05 暢通,發(fā)生變形,平均抽采量0.6萬m3/d,濃度 50% 2 SHCD-02 暢通,平均抽采量0.65萬m3/d,濃度64%。 19CZCK-01暢通,平均抽采量0.312萬m3/d,濃度44% 3 SHCD-03 暢通,平均抽采量0.45萬m3/d,濃度56%。 20CZCK-02暢通,平均抽采量0.342萬m

11、3/d,濃度38% 4 SHCD-04 暢通,未接抽。21YCCD-01發(fā)生變形,平均抽采量0.32萬m3/d,濃度32% 5 SHCD-05 變形較嚴(yán)重,破斷 22YCCD-02 暢通,均抽采量0.7萬m3/d,濃度75% 6 SHCD-06 暢通,平均抽采量1萬m3/d,濃度85% 23YCCD-03暢通,未接抽。 7 SHCD-07 暢通,發(fā)生變形,平均抽采量0.41萬m3/d,濃度 50%。 24YCCD-04已安裝設(shè)備,進(jìn)入采空區(qū),未接管網(wǎng) 8 SHCD-08 破斷,地表下沉較嚴(yán)重25YCCD-05破斷,有積水。 9 SHCD-09 暢通,平均抽采量0.45萬m3/d,濃度71% 2

12、6YCCD-06暢通,平均抽采量1.2萬m3/d,濃度51% 10 SHCD-10 暢通,平均抽采量0.64萬m3/d,濃度73% 27YCCD-07暢通,變形,平均抽采量0.42萬m3/d,濃度37% 11SHCD-11暢通,平均抽采量0.55萬m3/d,濃度68% 28YCCD-08暢通,平均抽采量0.73萬m3/d,濃度47% 12SHCD-12暢通,平均抽采量0.75萬m3/d,濃度70% 29 YCCD-09暢通,未接抽。 13SHCDL- 01 暢通,平均抽采量2.2萬m3/d,濃度80% 30YCCD-10暢通,未接抽。 14CZCD-01 停抽,累計抽采量140萬m3/d 31

13、YCCD-11暢通,平均抽采量0.96萬m3/d,濃度58% 15CZCD-02 暢通,平均抽采量0.68萬m3/d,濃度55% 32SHCK-01阻塞嚴(yán)重,未能抽出煤層氣。 16CZCD-03暢通,未接抽。33SHCK-02暢通,平均抽采量0.288萬m3/d,濃度32% 17CZCD-04 暢通,平均抽采量0.68萬m3/d,濃度55% 晉煤共晉煤共施工施工3333口口 采動區(qū)地面井采動區(qū)地面井, 運行采動區(qū)地面運行采動區(qū)地面 井井2828口,有口,有4 4口井口井 變形嚴(yán)重不可抽變形嚴(yán)重不可抽 采,采,2424口井均暢口井均暢 通可抽采,采動通可抽采,采動 區(qū)地面井抽采成區(qū)地面井抽采成

14、功率達(dá)功率達(dá)85%85%。 五、五、地面鉆井抽采采動區(qū)瓦斯技術(shù)地面鉆井抽采采動區(qū)瓦斯技術(shù) 地面單井抽采純量最高達(dá)3萬m3/d左右(平均0.85萬m3/d),采氣濃度最高達(dá)93% (平均75%),單井最大抽采純量900萬m3,單井平均抽采純量220萬m3,提高了煤礦區(qū) 煤層氣抽采效率。 YCCD-02井抽采數(shù)據(jù)曲線井抽采數(shù)據(jù)曲線SHCD-06井抽采數(shù)據(jù)曲線井抽采數(shù)據(jù)曲線SHCD-01井抽采數(shù)據(jù)曲線井抽采數(shù)據(jù)曲線CZCD-01井抽采數(shù)據(jù)曲線井抽采數(shù)據(jù)曲線 五、五、地面鉆井抽采采動區(qū)瓦斯技術(shù)地面鉆井抽采采動區(qū)瓦斯技術(shù) 針對寺河煤礦地質(zhì)條件特點,在3313工作面設(shè)計施工1口頂板“L”型地面井。 抽采氣量監(jiān)測數(shù)據(jù)抽采氣量監(jiān)測數(shù)據(jù) u實現(xiàn)本煤層采動影響區(qū)、采空實現(xiàn)本煤層采動影響區(qū)、采空 區(qū)連續(xù)抽采,鉆井結(jié)構(gòu)完好;區(qū)連續(xù)抽采

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