煤礦瓦斯抽采新技術(shù)

1、煤礦瓦斯抽采新技術(shù)煤礦瓦斯抽采新技術(shù)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技術(shù)井下抽瓦斯提濃增量技術(shù)四、四、井下水力壓裂增滲技術(shù)井下水力壓裂增滲技術(shù)五、五、地面鉆井抽采采動(dòng)區(qū)瓦斯技術(shù)地面鉆井抽采采動(dòng)區(qū)瓦斯技術(shù)目目 錄錄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；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、引言一、引言2 2、煤礦瓦斯抽采存在的主要難題、煤礦瓦斯抽采存在的主要難題 順煤層抽瓦斯

2、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，使得大量采用抽瓦斯專用巖巷，工程成本高、施工時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)生大量廢渣；斯專用巖巷，工程成本高、施工時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)生大量廢渣； 缺乏長(zhǎng)鉆孔軌跡測(cè)定技術(shù)，使得抽瓦斯難均勻、易留事故隱患；缺乏長(zhǎng)鉆孔軌跡測(cè)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(xiǎn)，遠(yuǎn)程（或地面）操控成為趨勢(shì)和難點(diǎn)；井下鉆孔施工存在風(fēng)險(xiǎn)，遠(yuǎn)程（或地面）操控成為趨勢(shì)和難點(diǎn)； 井下抽采的瓦斯?jié)舛鹊?，不利于安全抽采與輸運(yùn)，也給資源化利用帶來(lái)困難；井下抽采的瓦斯?jié)舛鹊?，不利于安全抽采與輸運(yùn)，也給資源化利用帶來(lái)困難； 煤層透氣

3、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(dòng)區(qū)瓦斯效果好，但易受采動(dòng)破壞，提高其高效服務(wù)壽命是難題。地面井抽采動(dòng)區(qū)瓦斯效果好，但易受采動(dòng)破壞，提高其高效服務(wù)壽命是難題。一、引言一、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(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)，鉆機(jī)帶動(dòng)鉆桿和孔底馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，使鉆頭孔底馬達(dá)帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)，鉆機(jī)帶動(dòng)鉆桿和孔底馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，使鉆頭在在復(fù)合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)復(fù)合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下下旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)；僅僅孔底馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)孔底馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)斜實(shí)現(xiàn)調(diào)斜。在寺河煤礦順煤層定向鉆

4、進(jìn)主孔孔深達(dá)到。在寺河煤礦順煤層定向鉆進(jìn)主孔孔深達(dá)到1881 m1881 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)及裝備井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及裝備整體式鉆機(jī)適用于大斷面空間整體式鉆機(jī)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(diǎn)：技術(shù)特點(diǎn)：l鉆機(jī)鉆機(jī)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)

5、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(dòng)三種，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(dòng)三種定向定向鉆進(jìn)工鉆進(jìn)工藝的要求。藝的要求。二、二、井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及裝備井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及裝備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(cè)斜鉆測(cè)斜實(shí)現(xiàn)隨鉆測(cè)軌跡實(shí)現(xiàn)隨鉆測(cè)軌跡。分體式鉆機(jī)適用于小斷面空間分體式鉆機(jī)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(kuò)大鉆孔控制范圍。，擴(kuò)大鉆孔控制范圍。l 提高孔底鉆具提高孔底鉆具切削速度切削速度，中硬煤層綜合鉆進(jìn)效率較

6、滑動(dòng)鉆進(jìn)，中硬煤層綜合鉆進(jìn)效率較滑動(dòng)鉆進(jìn)提高提高10%10%，頂板巖層，頂板巖層提高提高50%50%。 鉆孔鉆孔軌跡平滑軌跡平滑，鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆進(jìn)過(guò)程中鉆具阻力小，鉆機(jī)系統(tǒng)壓力小鉆具阻力小，鉆機(jī)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。走向走向多分枝定向水平長(zhǎng)鉆孔多分枝定向水平長(zhǎng)鉆孔，可用于煤巷條帶或采煤工作可用于煤巷條帶或采煤工作面大面積預(yù)抽煤層瓦斯。面大面積預(yù)抽煤層瓦斯?；幢被幢表敯迨釥钽@孔頂板梳狀鉆孔二、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)及裝備晉城晉

7、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頂板水板水平長(zhǎng)平長(zhǎng)鉆孔鉆孔2 2、適宜于松軟突出煤巖層鉆孔施工的適宜于松軟突出煤巖層鉆孔施工的高轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)速異形鉆桿壓風(fēng)排渣鉆孔技術(shù)異形鉆桿壓風(fēng)排渣鉆孔技術(shù)l問(wèn)題：?jiǎn)栴}：對(duì)對(duì)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(zhǎng)寬尺寸根據(jù)具體抽放泵型號(hào)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的管路按0.5/m的斜度安設(shè)； 7.管道上的兩個(gè)放水龍頭安設(shè)在管道的正下方； 8.各參量監(jiān)測(cè)孔應(yīng)按照監(jiān)測(cè)

8、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(yùn)行管理：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、參數(shù)超限報(bào)警和自動(dòng)保護(hù)停機(jī)；安全抽采參數(shù)界限值：CH4報(bào)警濃度小于或等于35%、停機(jī)濃度小于或等于30%；O2報(bào)警濃度7%、停機(jī)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(dòng)區(qū)瓦斯技術(shù)地面鉆井抽采采動(dòng)區(qū)瓦斯技術(shù)序號(hào)井號(hào)

9、抽采及井身變形情況序號(hào)井號(hào)抽采及井身變形情況1 SHCD-01 暢通，平均抽采量1.35萬(wàn)m3/d，濃度88%。 18CZCD-05 暢通，發(fā)生變形，平均抽采量0.6萬(wàn)m3/d，濃度50% 2 SHCD-02 暢通，平均抽采量0.65萬(wàn)m3/d，濃度64%。 19CZCK-01暢通，平均抽采量0.312萬(wàn)m3/d，濃度44% 3 SHCD-03 暢通，平均抽采量0.45萬(wàn)m3/d，濃度56%。 20CZCK-02暢通，平均抽采量0.342萬(wàn)m3/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(wàn)m3/d，濃度32% 5 SHCD-05 變形較嚴(yán)重

10、，破斷 22YCCD-02 暢通，均抽采量0.7萬(wàn)m3/d，濃度75% 6 SHCD-06 暢通，平均抽采量1萬(wàn)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(wàn)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(wàn)m3/d，濃度71% 26YCCD-06暢通，平均抽采量1.2萬(wàn)m3/d，濃度51% 10 SHCD-10 暢通，平均抽采量0.64萬(wàn)m3/d，濃度73% 27YCCD-07暢通，變形，

11、平均抽采量0.42萬(wàn)m3/d，濃度37% 11SHCD-11暢通，平均抽采量0.55萬(wàn)m3/d，濃度68% 28YCCD-08暢通，平均抽采量0.73萬(wàn)m3/d，濃度47% 12SHCD-12暢通，平均抽采量0.75萬(wàn)m3/d，濃度70% 29YCCD-09暢通，未接抽。13SHCDL-01暢通，平均抽采量2.2萬(wàn)m3/d，濃度80%30YCCD-10暢通，未接抽。14CZCD-01 停抽，累計(jì)抽采量140萬(wàn)m3/d 31YCCD-11暢通，平均抽采量0.96萬(wàn)m3/d，濃度58% 15CZCD-02 暢通，平均抽采量0.68萬(wàn)m3/d，濃度55% 32SHCK-01阻塞嚴(yán)重，未能抽出煤層氣。

12、16CZCD-03暢通，未接抽。33SHCK-02暢通，平均抽采量0.288萬(wàn)m3/d，濃度32% 17CZCD-04 暢通，平均抽采量0.68萬(wàn)m3/d，濃度55% 晉煤共施工晉煤共施工3333口口采動(dòng)區(qū)地面井采動(dòng)區(qū)地面井，運(yùn)行采動(dòng)區(qū)地面運(yùn)行采動(dòng)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(dòng)通可抽采，采動(dòng)區(qū)地面井抽采成區(qū)地面井抽采成功率達(dá)功率達(dá)85%85%。五、五、地面鉆井抽采采動(dòng)區(qū)瓦斯技術(shù)地面鉆井抽采采動(dòng)區(qū)瓦斯技術(shù)地面單井抽采純量最高達(dá)3萬(wàn)m3/d左右（平均0.85萬(wàn)m3/d），采氣濃度最高達(dá)93%（平均75%），單井

13、最大抽采純量900萬(wàn)m3，單井平均抽采純量220萬(wàn)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(dòng)區(qū)瓦斯技術(shù)地面鉆井抽采采動(dòng)區(qū)瓦斯技術(shù)針對(duì)寺河煤礦地質(zhì)條件特點(diǎn)，在3313工作面設(shè)計(jì)施工1口頂板“L”型地面井。抽采氣量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)抽采氣量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)u實(shí)現(xiàn)本煤層采動(dòng)影響區(qū)、采空實(shí)現(xiàn)本煤層采動(dòng)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，鉆井結(jié)構(gòu)完好；u平均采出氣濃度平均采出氣濃度80%80%；平均抽采；平均抽采純量純量2.22.2萬(wàn)萬(wàn)m m3 3/d/d，截至，截至20152015年年3 3月月底，累計(jì)運(yùn)行底，累計(jì)運(yùn)行180180余天，抽采煤層余天，抽采煤層氣氣350350余萬(wàn)余萬(wàn)m m3 3 。u在全國(guó)在全國(guó)尚屬首次試驗(yàn)尚屬首次試驗(yàn)，具有廣，具有廣泛的推廣前景。泛的