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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
发布时间: 2020-09-01 11:12:28     作者: 王向阳   浏览量: 489   分享到:

瓦斯灾害一直是煤矿安全生产的第一杀手,“瓦斯不治,矿无宁日”,如何做好瓦斯防治工作始终是煤矿安全生产工作的重中之重。孟村矿本着“重抽采、高投入、强技术”的理念,敢勇当先,开拓创新,率先开展高压水力割缝+水力压裂+CO2驱替“2-111”瓦斯高效抽采技术”研究

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初出茅庐: 液态CO2驱替瓦斯技术

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,同时实现热害治理、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态CO2驱替瓦斯技术研究”科研项目。

该科研项目利用高压通过钻孔向煤体内压注液态CO2,利用CO2液气相变对煤体进行损伤,扩充裂隙通道,达到增大煤体裂隙的目的,利用CO在煤体亲和力大于瓦斯特性,实现吸附瓦斯,起到置换的作用,大范围降低煤体瓦斯,达到煤层泄压与瓦斯促抽双重作用效果同时,基于液态CO2的惰性特自身温度零下37摄氏度的性质煤层压注液态CO2对工作面的降温效果及预防煤层自然发火危险性预测进行观察分析,最终得了适合孟村矿区煤层注液态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态CO2驱替瓦斯安全保障技术体系。

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小试牛刀: 超高压水力割缝技术

为进一步增加煤体裂缝的发育规模,更多地解析置换吸附瓦斯,消除瓦斯富集区和抽采空白带,大幅提高煤层瓦斯抽采效果,2019年8月,该矿与陕煤技术研究院合作开展了“超高压水力割缝技术研究”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对煤(岩)体进行切割,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,从而达到煤体增透、降温、降尘、防冲(突)卸压的目的。

通过一系列的研究实验,最终得出了适合孟村矿区进行高压水力割缝的各项关键参数,并对数据分析后制定详细的压裂工艺实施流程,为孟村矿瓦斯抽采技术创新提供助力。

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技术精湛: 高压水力割缝+CO2驱替“2-111”瓦斯治理技术

根据CO2驱替瓦斯与高压水力割缝技术两个单项技术特性,2020年4月,该矿进一步与陕煤技术研究院合作开展了《高压水射流割缝+CO2驱替“2-111”瓦斯高效抽采技术》。此项技术结合了水力割缝技术与液态低温CO2驱替技术中各自的特点、优势,通过种技术的组合,让两种技术取长补短、优势互补,实现1+1>2的瓦斯治理效果。

高压水射流割缝+CO2驱替“2-111”瓦斯高效抽采技术是在单孔内开展种技术作业,进行一次割缝增透卸压,次气相脱附驱替及次导向扩冲驱气,从而形成瓦斯高效抽采新模式。通过将水力割缝增透和二氧化碳致裂增透种技术进行结合实现扩大煤体的卸压、增透范围,控制裂缝的延伸方向和改变裂缝的无序扩展状况,增加裂缝的发育规模,减少瓦斯富集区和抽采空白带的目的。同时致裂后二氧化碳驱替出煤体瓦斯进行吸附,大幅提高煤层瓦斯抽采效果,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,实现矿井瓦斯高效抽采及高效利用。

通过初步实验总结,最终编制出高压水射流割缝+CO2驱替“2-111”瓦斯高效抽采技术施工工艺流程,并制定安全注意事项,为瓦斯抽采技术的大力推广提供理论基础。

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融会贯通: 高压水力割缝+水力压裂+CO2驱替“2-111”瓦斯治理技术

为了增加煤体裂缝的发育规模,更多地解析置换吸附瓦斯,该矿技术人员集思广益,在高压水射流割缝+CO2驱替“2-111”瓦斯高效抽采技术的基础上水力压裂技术。

该项技术是对水力割缝形成的缝隙再使用高压水进行一次压裂造缝。两项造缝技术的相互结合,对钻孔或裂缝周围煤岩体的应力分布进行改变,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,从而达到“以割缝引导压裂,以压裂扩展割缝”的定向致裂效果。再经液态CO2驱替瓦斯,使得吸附瓦斯得以快速解析置换,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,同时对煤层卸压、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,终将实现矿井长治久安和稳定发展。(孟村矿  王向阳)

 

编辑: 徐超


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