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创新促进发展 科技引领未来——孟村矿“2-111”瓦斯抽采技术研究
网易彩票网:2020-09-01 11:12:28     作者:王向阳   浏览量:466   分享到:

瓦斯災害一直是煤礦安全生産的第一殺手,“瓦斯不治,礦無甯日”,如何做好瓦斯防治工作始終是煤礦安全生産工作的重中之重。孟村礦本著“重抽采、高投入、強技術”的理念,敢勇當先,開拓創新,率先開展高壓水力割縫+水力壓裂+CO2驅替“2-111”瓦斯高效抽采技術”研究

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初出茅廬:液態CO2驅替瓦斯技術

为了优化矿井矿瓦斯治理技术,提升矿井煤层卸压解危和瓦斯抽放效果,同時實現热害治理、防灭火、冲击地压等多元化灾害治理。2019年4月,该矿与西安科技大学合作开展了“高瓦斯强冲击煤层注液態CO2驅替瓦斯技術研究”科研项目。

该科研项目利用高压通过钻孔向煤体内压注液態CO2,利用CO2液氣相變對冕醱進行損傷,擴充裂隙通道,達到增大冕醱裂隙的目的,利用CO在煤體親和力大于瓦斯特性,實現吸附瓦斯,起到置換的作用,大範圍降低冕醱瓦斯,達到煤層泄壓與瓦斯促抽雙重作用效果同時,基于液態CO2的惰性特自身溫度零下37攝氏度的性質煤层压注液態CO2對工作面的降温效果及预防煤层自然发火危險性預測進行觀察分析,最終得了适合孟村矿区煤层注液態CO2驱替瓦斯工艺实施的关键参数,形成了孟村矿区高瓦斯强冲击煤层液態CO2驅替瓦斯安全保障技術體系。

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小試牛刀:超高壓水力割縫技術

爲進一步增加冕醱裂縫的發育規模,更多地解析置換吸附瓦斯,消除瓦斯富集区和抽采空白带,大幅提高煤層瓦斯抽采效果,2019年8月,该矿与陕煤技术研究院合作开展了“超高壓水力割縫技術研究”科研项目。

该项目是利用85MP的超高压水作为冲击动力来源,用钻割一体钻头在煤(岩)层中先打一定孔径卸压钻孔,退钻时在钻孔内利用高压水射流沿孔壁對煤(岩)体進行切割,使垂直钻孔方向形成多条具有一定宽度和深度的扁平缝槽,利用水流将切割下来的煤(岩)渣排出孔外,从而達到煤体增透、降温、降尘、防冲(突)卸压的目的。

通過一系列的研究實驗,最終得出了適合孟村礦區進行高壓水力割縫的各項關鍵參數,并對数据分析後制定详细的壓裂工藝實施流程,爲孟村礦瓦斯抽采技術創新提供助力。

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技術精湛高壓水力割缝+CO2驅替“2-111”瓦斯治理技術

根據CO2驱替瓦斯与高壓水力割缝技术兩個單項技術特性,2020年4月,該礦進一步與陝煤技術研究院合作開展了《高壓水射流割縫+CO2驅替“2-111”瓦斯高效抽采技術》。此项技术結合了水力割缝技术与液态低温CO2驅替技術中各自的特點、优势,通过種技術的組合,让兩種技術取長補短、優勢互補,實現1+1>2的瓦斯治理效果。

高壓水射流割縫+CO2驅替“2-111”瓦斯高效抽采技術是在单孔内开展種技術作業,進行一次割縫增透卸壓,次氣相脫附驅替及次導向擴沖驅氣,從而形成瓦斯高效抽采新模式。通過將水力割縫增透和二氧化碳致裂增透种技术進行結合實現擴大冕醱的卸壓、增透範圍,控制裂縫的延伸方向和改變裂縫的無序擴展狀況,增加裂縫的發育規模,減少瓦斯富集區和抽采空白帶的目的。同時致裂後二氧化碳驅替出冕醱瓦斯進行吸附,大幅提高煤層瓦斯抽采效果,有效解决“卸”与“脱”抽采难题,形成“以割卸压、以气驱替、监测监控、高效利用”的新模式,實現矿井瓦斯高效抽采及高效利用。

通過初步實驗總結,最終編制出高壓水射流割縫+CO2驅替“2-111”瓦斯高效抽采技術施工工艺流程,並制定安全注意事項,爲瓦斯抽采技術的大力推廣提供理論基礎。

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融會貫通:高壓水力割縫+水力壓裂+CO2驅替“2-111”瓦斯治理技術

为了增加煤体裂缝的发育规模,更多地解析置換吸附瓦斯,该矿技术人员集思广益,在高壓水射流割縫+CO2驅替“2-111”瓦斯高效抽采技術的基础上水力壓裂技術。

该项技术是對水力割缝形成的缝蠈使用高压水進行一次压裂造缝。兩项造缝技术的相互結合,對钻孔或裂缝周围煤岩体的应力分布進行改变,大幅度增加煤体裂隙发育程度,以此来弥补水力割缝技术割缝半径和缝宽的局限及水力压裂在压裂过程中表现出时间和空间上的不均衡性的短板,从而達到“以割缝引导压裂,以压裂扩展割缝”的定向致裂效果。再经液態CO2驱替瓦斯,使得吸附瓦斯得以快速解析置換,进一步提高煤瓦斯抽采率,缩短瓦斯预抽时间,扩大区域预抽范围,消除瓦斯富集区和抽采空白带,减少瓦斯治理工程投入,同時對煤层卸压、煤尘防治、降温及防灭火有很大的促进效果,“一孔多用”,此项技术已经在井下初步实验成功。

创新促进发展,科技引领未来,该矿在瓦斯治理方面依靠科技,不断创新,以敢为人先的精神,全面推进矿井瓦斯综合治理工作,终将實現矿井长治久安和稳定发展。(孟村矿  王向阳)

 

編輯:徐超