煤礦瓦斯抽采新技術(shù)2-1課件

煤礦瓦斯抽采新技術(shù)(教授、博導(dǎo)、國家安全生產(chǎn)專家）國家煤礦瓦斯治理工程研究中心煤礦瓦斯抽采新技術(shù)1主要內(nèi)容

1、煤礦井下定向長鉆孔施工關(guān)鍵技術(shù)2、松軟煤層抽放鉆孔關(guān)鍵技術(shù)3、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)5、深孔預(yù)裂控制爆破增流提透技術(shù)

6、煤層氣地面抽采進(jìn)展

7、V錐流量計主要內(nèi)容21、煤礦井下定向長鉆孔施工關(guān)鍵技術(shù)1）簡介

（1）長鉆孔是實施“先抽后采、抽放達(dá)標(biāo)”的重要前提。近年來，西安院、重慶院等，研制成功了施工長500-1000m鉆孔系列裝備。（2）定向鉆進(jìn)工藝和穩(wěn)定組合鉆具也是實現(xiàn)長鉆孔施工成功的關(guān)鍵。1、煤礦井下定向長鉆孔施工關(guān)鍵技術(shù)1）簡介31、煤礦井下定向長鉆孔施工關(guān)鍵技術(shù)1）簡介

針對長鉆孔施工中的鉆孔定位和鉆具等關(guān)鍵技術(shù)難題，西安院在十五期間，完善了穩(wěn)定組合鉆頭、組合鉆具，開發(fā)了多點即時測斜儀等。①多點即時測斜儀,方位角測量誤差小于0.5o，傾角小于0.5o，工具面向角誤差小于3o，可以滿足施工要求。②由鉆頭、鉆桿和穩(wěn)定器組成的鉆具稱之為穩(wěn)定組合鉆具。根據(jù)功能的不同，定向鉆進(jìn)中使用的穩(wěn)定組合鉆具有下斜組合保直穩(wěn)定組合鉆具、上仰組合鉆具等5種組合。1、煤礦井下定向長鉆孔施工關(guān)鍵技術(shù)1）簡介4

測量系統(tǒng)組成示意圖線纜絞車鉆機(jī)鉆具測斜探管控制及顯示界面水力輸送鉆桿推送①鉆孔測斜系統(tǒng)(多點即時測斜儀)：由孔口控制單元、測斜探管、線纜絞車組成。根據(jù)需要可通過孔口控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)測量、記錄、顯示和存儲。

線纜絞車鉆機(jī)鉆具測斜5孔口控制單元功能①深度測量，實時顯示②實時記錄日期、時間③測量數(shù)據(jù)和測量結(jié)果顯示④固定深度值進(jìn)行報警⑤測量數(shù)據(jù)管理孔口控制單元功能①深度測量，實時顯示62）穩(wěn)定組合鉆頭及穩(wěn)定組合鉆具多級組合鉆頭下斜鉆具組合

=球冠側(cè)切削鉆頭+無磁鉆桿+鉆進(jìn)鉆桿復(fù)合片組合式擴(kuò)孔鉆頭內(nèi)凹復(fù)合片鉆頭2）穩(wěn)定組合鉆頭及穩(wěn)定組合鉆具多級組合鉆頭下斜鉆具組合=73）保直鉆具組合系列，可提高鉆孔定向精度和成孔率①

內(nèi)凹鉆頭+扶正器+鉆桿+扶正器+鉆桿+扶正器+無磁鉆桿+鉆進(jìn)鉆桿②

內(nèi)凹鉆頭+鉆桿+擴(kuò)孔鉆頭+扶正器+鉆桿+扶正器+無磁鉆桿+鉆進(jìn)鉆桿③

內(nèi)凹鉆頭+鉆桿+擴(kuò)孔鉆頭+鉆桿+擴(kuò)孔鉆頭+扶正器+無磁鉆桿+鉆進(jìn)鉆桿3）保直鉆具組合系列，可提高鉆孔定向精度和成孔率①內(nèi)凹鉆頭8

4）應(yīng)用實例及效果例1、在七臺河精煤集團(tuán)新興礦41051工作面分別完成了孔深520m、685m和374m的近水平高位巖石定向鉆孔。例2、在銅川局玉華礦完成了一個孔深820m定向鉆孔。例3、在彬長公司大佛寺礦鉆進(jìn)了深度為705m的長鉆孔例4、在寺河礦2305工作面對研制的Φ73mm高強(qiáng)度鉆桿、穩(wěn)定組合鉆頭和組合鉆具進(jìn)行了試驗驗證,共鉆進(jìn)三個鉆孔，孔深分別為603m、350m和612m的近水平煤層定向鉆孔。4）應(yīng)用實例及效果例1、在七臺河精煤集團(tuán)新興礦410519

5）煤礦井下瓦斯抽放長鉆孔裝備及工藝創(chuàng)新點①鉆孔施工過程中，鉆桿受到拉、壓、彎、扭等作用力，斷鉆事故時有發(fā)生，解決了Φ73mm高強(qiáng)度鉆桿結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造關(guān)鍵技術(shù)，為減少事故提高成孔率創(chuàng)造了先決條件。②優(yōu)化出多級組合鉆頭、鉆具和螺旋槽扶正器，增加了鉆孔定向精度和成孔率。③測斜儀采用新型半導(dǎo)體傳感器，測斜過程中實時顯示鉆進(jìn)軌跡及與鉆孔設(shè)計的方位差，解決了長鉆孔施工中的鉆孔定位關(guān)鍵技術(shù)難題。5）煤礦井下瓦斯抽放長鉆孔裝備及工藝①鉆孔施工過程中102、松軟煤層抽放鉆孔關(guān)鍵技術(shù)

1）問題的提出、技術(shù)途徑及其進(jìn)展

①松軟煤層鉆孔難施工一直制約著我國煤礦瓦斯抽放與突出防治的技術(shù)發(fā)展。②實踐證明，螺旋鉆進(jìn)、壓風(fēng)排渣是松軟突出煤層成孔的有效途徑，但還需要解決一些關(guān)鍵技術(shù)。③“十五”后期及近兩年，重慶院等創(chuàng)新研究思路，從工藝和裝備兩方面入手，通過2年多的攻關(guān)研究，取得了實質(zhì)性的技術(shù)突破。2、松軟煤層抽放鉆孔關(guān)鍵技術(shù)1）問題的提出、技術(shù)途徑及其進(jìn)11

2）重點核心技術(shù)研究進(jìn)展

①考察研究了鉆機(jī)鉆具轉(zhuǎn)速與排渣效果的關(guān)系，確定了螺旋鉆機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速，解決或減弱了螺旋鉆機(jī)施工時因排渣不暢而形成阻塞和憋鉆現(xiàn)象。②試驗研究了鉆進(jìn)速度與煤的性質(zhì)、成孔直徑、鉆具轉(zhuǎn)速的關(guān)系，對螺旋鉆桿主要參數(shù)進(jìn)行了分析，確定了螺旋鉆桿合理螺旋角。③通過對螺旋成孔所需臨界轉(zhuǎn)速、鉆桿螺旋升角、中心管徑、螺距的優(yōu)化研究，確定了鉆機(jī)的最優(yōu)參數(shù)，開發(fā)出適用于松軟煤層順層長鉆孔施工的螺旋鉆機(jī)和相應(yīng)的鉆具。2）重點核心技術(shù)研究進(jìn)展①考察研究了鉆機(jī)鉆具12150m深孔合理參數(shù)的螺旋鉆桿設(shè)計圖150m深孔合理參數(shù)的螺旋鉆桿設(shè)計圖13200m深孔合理參數(shù)的螺旋鉆桿設(shè)計圖200m深孔合理參數(shù)的螺旋鉆桿設(shè)計圖1437kw型螺旋鉆機(jī)37kw型螺旋鉆機(jī)15

3）現(xiàn)場實施效果鉆孔編號鉆孔直徑/mm施工角度終孔深度/m卡鉆情況終孔原因1#鉆孔90+0.5°125.6-鉆桿數(shù)量不夠2#鉆孔90-0.5°128.0-鉆桿數(shù)量不夠3#鉆孔90-1.0°20.8-見巖石4#鉆孔90-0.5°103.2鉆進(jìn)129根鉆桿后,卡鉆嚴(yán)重，排粉量劇增風(fēng)壓太小0.1MPa5#鉆孔90-0.5°120.0-風(fēng)壓太?、俅蛲ㄒ坏V試驗鉆孔參數(shù)表3）現(xiàn)場實施效果鉆孔編號鉆孔直徑施工角度終孔深度/m卡16②松藻渝陽煤礦現(xiàn)場鉆孔對比

在渝陽煤礦煤柱區(qū)成孔深度達(dá)168m，還能繼續(xù)鉆進(jìn)，但因見巖而終孔，。在同一地點，用相同能力的鉆機(jī)，采用礦上現(xiàn)有的螺旋鉆桿及鉆頭作對比試驗，最大成孔深度還不到80m，60m左右就卡鉆、抱鉆，70多m時鉆機(jī)就不能旋轉(zhuǎn)了。通過現(xiàn)場試驗，螺旋鉆進(jìn)成孔技術(shù)能成孔160m深度以上，為順層長鉆孔施工從裝備和工藝技術(shù)上奠定了很好的基礎(chǔ)。②松藻渝陽煤礦現(xiàn)場鉆孔對比在渝陽煤礦煤柱區(qū)成孔深度達(dá)17③王坡煤礦3207回風(fēng)巷順層長鉆孔試驗

3207回風(fēng)巷，煤層較穩(wěn)定，采用普通鉆機(jī)和工藝施工順層鉆孔，平均施工深度在60m左右。在2008年5月9日至6月28日期間，在3207回風(fēng)巷施工了55個下向孔，總計進(jìn)尺6272m，平均孔深達(dá)114.3m，最大成孔深度165m，平均每天成孔187m。

③王坡煤礦3207回風(fēng)巷順層長鉆孔試驗3207回18王坡礦3207回風(fēng)巷施工鉆孔竣工布置圖王坡礦3207回風(fēng)巷施工鉆孔竣工布置圖19兩種鉆機(jī)在王坡礦3207回風(fēng)巷施工鉆孔深度分布對比圖兩臺螺旋鉆機(jī)在3207回風(fēng)巷施工水平長度約為200m，取同一時間段(1個月)各施工的28個鉆孔深度對比如下圖兩種鉆機(jī)在王坡礦3207回風(fēng)巷施工鉆孔深度分布對比圖兩臺螺旋20②已在松藻打通一礦、渝陽煤礦；邯鄲局；豐城礦務(wù)局；淮南礦業(yè)集團(tuán)和陽泉新景礦等局礦應(yīng)用。4）推廣應(yīng)用情況①適用于松軟煤層鉆進(jìn)的3個系列鉆機(jī)：22kw，37kw，55kw型；②已在松藻打通一礦、渝陽煤礦；邯鄲局；豐城礦務(wù)局；淮南礦業(yè)集213、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)國內(nèi)外礦井試驗與應(yīng)用結(jié)果表明，立體交叉鉆孔預(yù)抽能提高瓦斯抽采量、抽采率和煤層透氣性系數(shù)。不同地質(zhì)條件下，最優(yōu)交叉鉆孔的間距不同。

1）交叉鉆孔布孔增流提透原理：①鉆孔交叉點及其鄰區(qū)塑性與流變范圍增大，即卸壓范圍加大與卸壓程度加深，卸壓提透增流；②各孔之間互通成網(wǎng)，其任一孔不會出現(xiàn)像平行孔的單一孔那樣：某點垮孔或被堵，整個鉆孔瓦斯都轉(zhuǎn)化為難流出狀態(tài)，形成斷流或微流③由于工作面推進(jìn)，從斜向孔孔底最先進(jìn)入卸壓增透區(qū)獲得卸壓流起，一直延續(xù)到孔口被回采止，比平行孔在邊采邊抽卸壓帶中的時間長，況且在現(xiàn)場軟煤中的孔位看不到孔洞，斜孔出露端基本不形成漏氣與短路。3、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)國內(nèi)外礦223、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)立體交叉鉆孔布孔示意圖3、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)立體交叉鉆孔布孔示意圖233、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)2）焦作九里山礦現(xiàn)場試驗研究成果

1994～1995，撫順院與焦作局合作，在九里山礦13051面進(jìn)行了交叉孔與平行孔預(yù)抽本煤層瓦斯對比的試驗研究，平行孔和交叉孔分段分別布置，鉆孔直徑Φ65mm，鉆孔平均長L63.8m，孔間距D2.35～3.0m，斜向孔與平行孔夾角15～20°封孔管內(nèi)徑25mm聚氨酯封堵長1m，封孔深6m,煤均厚m5.2m、傾角17o、瓦斯含量X=16.9m3/t、堅固性系數(shù)f=0.2~0.35、煤容重γ=1.3t/m3。結(jié)果表明，在同一工作面相同鉆孔工程量條件下，交叉孔較傳統(tǒng)的平行孔增加瓦斯抽放量0.46～1.02倍。布孔方式鉆孔自然涌出量m3/min.hm鉆孔瓦斯抽采量m3/min.hm百m孔t天累計瓦斯量m3/hm單孔瓦斯抽采率交叉鉆孔q=0.0309e-0.016tq=0.064e-0.0063tQhm=14629(1-e-0.0063t)η=14629(1-e-0.0063t)/XγmLD=1.19(1-e-0.0063t）/D平行鉆孔q=0.0116e-0.026tq=0.04e-0.0081tQhm=7111(1-e-0.0081t)η=0.58(1-e-0.0081t）/D九里山礦交叉孔與平行孔瓦斯涌出與抽采規(guī)律比較表3、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)2）焦作九里山礦現(xiàn)場試驗研究成果243、立體交叉鉆孔布孔增流提透技術(shù)九里山礦13051面交叉孔與平行孔預(yù)抽本煤層瓦斯分段布置圖3、立體交叉鉆孔布孔增流提透技術(shù)九里山礦13051面交叉孔與253、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)3）推廣實例①某礦試驗采面斜長168m，煤層總厚4.2m，上分層1.3-1.4m，下分層2.6-2.8m，夾矸厚0.1-0.4m。傾角11-17?，采深620-750m，瓦斯含量11.4m3／t，滲透率0.01375md。在走向200m試驗段布置90個交叉鉆孔（45個平行孔，45個斜向孔），鉆孔總長7368m。分三組每組30孔，其孔間距分別為2.0m，2.5m，3.0m。孔徑75mm，平行孔開孔距底板0.8m，方向垂直風(fēng)巷，孔長80-90m；斜向孔開孔距底板1.2m，方向與風(fēng)巷夾角73?，孔長85-95m，聚氨脂封孔，封孔長1.0m，封孔深度5.0m?？轨o電阻燃塑料封孔管徑25mm。

不同密度交叉鉆孔預(yù)抽率與時間關(guān)系曲線

η——瓦斯抽采率，%；Qct——t天鉆孔百米抽放總量m3；S——平均單孔長度，m；N——布孔方式系數(shù)，回風(fēng)巷或進(jìn)風(fēng)巷單向布孔時，N＝1，雙向布孔時，N＝2；Q0——煤層原始瓦斯含量，取11.38m3/t；M——煤層厚度，取4.2m；C——孔間距，m；L——工作面長度，m；d——巷道預(yù)排瓦斯等值寬度，取20m；r——煤的密度，取1.30t/m3。3、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)3）推廣實例不同密度交叉鉆26②不同孔間距交叉鉆孔自然瓦斯涌出量與時間的關(guān)系

孔間距2.0m百米交叉孔瓦斯涌出曲線孔間距2.5m百米交叉孔瓦斯涌出曲線孔間距3.0m百米交叉孔瓦斯涌出曲線孔間距/m初始流量m3/min.hm衰減系數(shù)d-1極限流量m32.00.04680.011757602.50.03740.012443433.00.02940.029427134、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)②不同孔間距交叉鉆孔自然瓦斯涌出量與時間的關(guān)系孔間距2.273、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)

③不同孔間距交叉鉆孔瓦斯抽采量與時間的關(guān)系孔間距2.0m百米交叉孔抽放量與時間關(guān)系孔間距2.5m百米交叉孔抽放量與時間關(guān)系孔間距3.0m百米交叉孔瓦斯抽放與時間關(guān)系

孔間距/m初始流量m3/min.hm衰減系數(shù)d-1極限流量m32.00.04070.011451412.50.03850.015939883.00.03370.019225273、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)

③不同孔間距交叉鉆孔瓦斯抽采284、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)1）增透原理

依據(jù)高瓦斯含量軟煤的自噴特性，利用高壓水誘導(dǎo)提高噴孔效果，在鉆孔周圍形成較大的松動卸壓區(qū)，并在孔群間形成導(dǎo)通裂隙，實現(xiàn)區(qū)域性提透增流效果。該方法的關(guān)鍵技術(shù)包括：孔群參數(shù)優(yōu)化、誘導(dǎo)鉆孔噴孔和封孔抽采技術(shù)。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)1）增透原理294、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)2）關(guān)鍵技術(shù)(孔群參數(shù)優(yōu)化、水力誘導(dǎo)噴孔技術(shù)、封孔抽采技術(shù)）①孔群參數(shù)優(yōu)化：孔群提透增流效果是通過孔間裂隙的相互溝通來實現(xiàn)的。若孔間距過大，導(dǎo)噴形成的裂隙不能充分溝通鉆孔，無法實現(xiàn)孔群范圍內(nèi)的區(qū)域性增流提透；若孔間距過小，則鉆孔工程量大。應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、瓦斯、噴孔和施工條件，運(yùn)用現(xiàn)場測試和理論研究方法，優(yōu)化孔群參數(shù)。鉆孔直徑90mm，孔底間距5～8m。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)2）關(guān)鍵技術(shù)304、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)2）關(guān)鍵技術(shù)②水力誘導(dǎo)噴孔技術(shù)：在導(dǎo)噴安全裝置保護(hù)下實現(xiàn)誘導(dǎo)噴孔施工。利用煤的自噴特性，在鉆孔進(jìn)入煤層時導(dǎo)噴水壓為5～10MPa、流量為10m3/h=0.17m3/min，噴出的煤、瓦斯和水經(jīng)導(dǎo)噴鉆進(jìn)安全裝置進(jìn)入分離器分離。瓦斯分離后進(jìn)入抽采管路，確保作業(yè)地點人員的施工安全。噴孔煤量1～5t/孔。③封孔抽采技術(shù)：鉆孔竣工后應(yīng)立即封孔，封孔材料為水泥漿，封孔長度不小于10m，封孔管長度12m、直徑40mm。封孔管接入?yún)R流管、氣水分離器和支管并入抽采管網(wǎng)進(jìn)行抽采。集氣箱應(yīng)具有排水除渣功能。鉆孔孔口負(fù)壓不低于25kPa，鉆孔平均預(yù)抽時間不低于5個月。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)2）關(guān)鍵技術(shù)314、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)3）底板巷鉆場水力導(dǎo)噴穿層鉆孔群瓦斯抽采管設(shè)施與抽采管路的連接。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)3）底板巷鉆場水力導(dǎo)噴穿層鉆孔群瓦斯324、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)4）導(dǎo)噴鉆進(jìn)安全裝置系統(tǒng)導(dǎo)噴安全裝置主要包括固定套管、導(dǎo)噴三通、煤水瓦斯分離裝置及連接管路。固定套管外徑108mm、內(nèi)徑100mm、長2m鋼管，一端焊有法蘭；導(dǎo)噴三通外徑108mm、內(nèi)徑100mm、直管長0.4m、導(dǎo)噴管長0.25m鋼管；導(dǎo)噴三通直管兩端焊接法蘭。導(dǎo)噴三通前端與固定套管連接，后端采用蓋板和密封墊實現(xiàn)與鉆桿之間的旋轉(zhuǎn)密封，導(dǎo)噴管通過連接管路與分離裝置連接。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)4）導(dǎo)噴鉆進(jìn)安全裝置系統(tǒng)導(dǎo)噴安全裝置334、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)5）煤水瓦斯分離器：

①根據(jù)噴煤量大小來設(shè)計，體積一般為1～6m3，由鐵板加工而成。②分離器上部設(shè)有進(jìn)、出口各一個，其直徑皆為150mm，進(jìn)口通過導(dǎo)噴連接管與導(dǎo)噴三通連接，出口通過直徑150mm的橡膠管與瓦斯抽采管路相連，瓦斯抽采管路的抽采能力按60m3/min設(shè)計；分離器內(nèi)進(jìn)、出口之間安設(shè)隔水擋板，出口內(nèi)口安設(shè)過濾網(wǎng)，防止煤、水進(jìn)入瓦斯抽采管路；在分離器側(cè)壁及底部開設(shè)若干直徑為5mm的小孔，用于進(jìn)氣、排水；分離器下部設(shè)有除煤口，用于清除煤渣。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)5）煤水瓦斯分離器：344、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)6）安全鉆進(jìn)工藝：在鉆孔設(shè)計位置首先施工直徑150mm、長1.9m的鉆孔；將長度為2.0m的固定套管放入鉆孔，用速凝水泥將套管與鉆孔巖壁固結(jié)；用法蘭將導(dǎo)噴三通與套管連接后，將帶有90mm鉆頭的鉆桿穿過導(dǎo)噴三通進(jìn)入鉆孔，利用蓋板和密封墊密封后端頭，實現(xiàn)與鉆桿的旋轉(zhuǎn)密封；啟動鉆機(jī)，正常鉆進(jìn)至煤層后停鉆；用導(dǎo)噴連接管將三通導(dǎo)噴管與煤水瓦斯分離器連接并開啟抽采系統(tǒng)，繼續(xù)鉆進(jìn)，噴孔時，鉆機(jī)保持旋轉(zhuǎn)，但不推進(jìn)。7）煤、水、瓦斯分離技術(shù)：煤、水、瓦斯通過導(dǎo)噴三通、導(dǎo)噴連接管進(jìn)入煤水瓦斯分離器后，瓦斯通過出口被吸入抽采管路，水通過側(cè)壁及底部小孔排出，煤渣沉淀于分離器底部，定期清理。8）安全效果：該裝置系統(tǒng)可在煤層瓦斯壓力10MPa條件下正常工作。能將鉆孔過程噴出的煤、水、瓦斯及時進(jìn)行有效分離，并將瓦斯吸入瓦斯抽采管路，一方面可以保證作業(yè)人員安全，另一方面可避免作業(yè)場所及附近巷道瓦斯?jié)舛瘸藜拔廴?，防止發(fā)生瓦斯爆炸。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)6）安全鉆進(jìn)工藝：在鉆孔設(shè)計位置首先359）應(yīng)用：底板巷穿層鉆孔條帶掩護(hù)巷道掘進(jìn)+順層鉆孔抽采4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)9）應(yīng)用：底板巷穿層鉆孔條帶掩護(hù)巷道掘進(jìn)+順層鉆孔抽采4、水36

用于單一突出危險煤層，在底板巖巷采用水力導(dǎo)噴提透增流技術(shù)施工條帶穿層鉆孔，預(yù)抽瓦斯消除順槽預(yù)掘區(qū)域的突出危險性；然后掘進(jìn)順槽。9）應(yīng)用：底板巖巷穿層鉆孔條帶掩護(hù)巷道掘進(jìn)+順層鉆孔抽采4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)通過板巖巷用于單一突出危險煤層，在底板巖巷采用水力導(dǎo)噴提透增流374、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)

10）實例

在祁南礦713工作面突出危險72煤層底板巷道實施了72煤穿層鉆孔群水力導(dǎo)噴增透效果的考察研究。煤層厚度3.5m，傾角5o，透氣性系數(shù)0.0486m2/Mpa2.d，平均瓦斯壓力2.42Mpa，平均瓦斯含量10.4m3/t。（1）最初施工的幾個鉆孔都有噴孔現(xiàn)象，在最大單孔噴煤量為5t的情況下，導(dǎo)噴系統(tǒng)能安全順利地將噴出的煤水瓦斯導(dǎo)入分離器、瓦斯被吸入礦井抽放管路、水與煤經(jīng)分離器排出；作業(yè)場所瓦斯?jié)舛饶芸刂圃?.5%以下；回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.3%以下。（2）最初施工的幾個鉆孔噴孔后，其周圍煤體得到一定程度的卸壓，故后期施工的鉆孔發(fā)生的噴孔強(qiáng)度要小或不噴孔，為增加噴孔比重和噴孔均勻性，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件及其噴孔特性優(yōu)化鉆孔施工順序與距離。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)10）實例384、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)鉆場編號孔數(shù)/個煤層段鉆孔總長度/m噴出煤量體積/m3

原始鉆孔直徑/mm噴孔后煤孔段鉆孔當(dāng)量直徑/mm煤孔段孔徑擴(kuò)大倍數(shù)/倍1＃鉆場5排╳6孔/排=351399.4394258.742.752＃鉆場351305.2294198.362.113＃鉆場351352.8194142.821.524＃鉆場3514011.4594283.103.015＃鉆場351357.4794232.862.486＃鉆場351289.2194265.532.827＃鉆場351406.2394208.822.22總計24594751.82平均231平均2.46（3）

孔群區(qū)域內(nèi)鉆孔噴煤量、及其當(dāng)量鉆孔直徑等實測值如下表。注：72煤頂板處孔間距5m，鉆場間距25m，控制抽采寬度35m、控制范圍875m3。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)鉆場孔數(shù)煤層段鉆孔總長度/m噴出煤394、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)

（4）實測統(tǒng)計得出：瓦斯抽放平均濃度為47.3%。抽放純量隨時間的變化曲線見下圖所示。前半段時間，投入抽放鉆孔數(shù)為105個，瓦斯抽放純流量2.34～6.39m3/min，從10月30日起又投入105個鉆孔，瓦斯抽采量隨之增加，達(dá)7.74～10.26m3/min，平均純流量為8.6m3/min，鉆孔總數(shù)210個，煤孔總長947m，噴孔總煤量平均當(dāng)量孔徑231mm，單孔平均純流量為0.041m3/min，平均百m鉆孔純流量0.908m3/min.hm。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)（4）實測統(tǒng)計得出：404、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)（5）效果：①通過近5個月的瓦斯抽采，煤巷掘進(jìn)位置寬35m條帶內(nèi)煤層平均瓦斯含量降至6.2m3/t,瓦斯預(yù)抽率達(dá)40％，實現(xiàn)了低透氣性煤與瓦斯突出煤層的安全、高效抽采瓦斯，變高瓦斯突出危險為低瓦斯無突出危險煤層條帶；②煤巷掘進(jìn)方式由原來的炮掘改為綜掘，月平均掘進(jìn)速度由原來的50～60m提高到150m以上。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)（5）效果：415、深孔預(yù)裂控制爆破增流提透技術(shù)1）簡介2）深孔預(yù)裂控制爆破增透原理與器材3)深孔預(yù)裂控制爆破專用器材的改進(jìn)4)布孔參數(shù)選擇5）增流提透效果現(xiàn)場考察研究（1）現(xiàn)場簡介（2）煤層透氣性考察結(jié)果（3）百m鉆孔瓦斯流量考察結(jié)果（4）百m鉆孔極限瓦斯量對比（5）百m鉆孔瓦斯抽采率對比5、深孔預(yù)裂控制爆破增流提透技術(shù)1）簡介427、V錐流量計8）V型錐流量傳感器應(yīng)用情況目前在煤礦、石化、熱能、供水等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。錐具有獨特的“自整流、自清潔”功能。流體在節(jié)流元件的作用下，流場將，流場將經(jīng)過“非穩(wěn)定流—>穩(wěn)定流)。恒（常）流”盼變化過程，在節(jié)流件的上游部分達(dá)到差壓式流量計測量原理所需要的理想前提條件，前后直管段要求較短，一般上游只需o一3D，下游只需o一1D。從本質(zhì)上保證了能廣泛適用各種復(fù)雜現(xiàn)場，特別適合以下場所：臟污介質(zhì)、直管段不足的場所、對精度要求高的場所。作為發(fā)展中國家和《京都議定書》締約國，在溫室氣體排放方面享有相關(guān)優(yōu)惠條件，CDM目對瓦斯流量的監(jiān)測在測量精度和穩(wěn)定性方面要求很高。重慶將V型內(nèi)錐瓦斯輸送管道流量傳感檢測技術(shù)廣泛運(yùn)用到CDM項目中，很受煤礦現(xiàn)場用戶歡迎。主要業(yè)績包括：山西陽城縣局與國際能源集團(tuán)建設(shè)的CDM項目，包括：皇城相府風(fēng)景區(qū)、白溝電廠、屯城電廠、易塬煤礦等多個瓦斯利用單位，效果良好，該項目在聯(lián)合國交易平臺中注冊順序為全球第七家，已經(jīng)通過聯(lián)合國專家組的驗收。四）11，莢蓉礦區(qū)(0MCDM項目，包括：白皎、杉木樹、紅衛(wèi)、芙蓉電廠、珙泉等多個瓦斯監(jiān)測測點，效良好，已經(jīng)通過聯(lián)合國專家組的驗收。河南登封磴槽集團(tuán)金嶺礦電廠CDM項目，效果良好，已經(jīng)通過聯(lián)合國專家組的驗收。他還包括水城礦業(yè)集團(tuán)民用瓦斯CDM項目、盤江煤電集團(tuán)山腳樹電廠CDM項目等。7、V錐流量計8）V型錐流量傳感器應(yīng)用情況43經(jīng)常不斷地學(xué)習(xí),你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe寫在最后經(jīng)常不斷地學(xué)習(xí),你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量寫44謝謝你的到來學(xué)習(xí)并沒有結(jié)束，希望大家繼續(xù)努力LearningIsNotOver.IHopeYouWillContinueToWorkHard演講人：XXXXXX時間：XX年XX月XX日

謝謝你的到來演講人：XXXXXX45煤礦瓦斯抽采新技術(shù)(教授、博導(dǎo)、國家安全生產(chǎn)專家）國家煤礦瓦斯治理工程研究中心煤礦瓦斯抽采新技術(shù)46主要內(nèi)容

1、煤礦井下定向長鉆孔施工關(guān)鍵技術(shù)2、松軟煤層抽放鉆孔關(guān)鍵技術(shù)3、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)5、深孔預(yù)裂控制爆破增流提透技術(shù)

6、煤層氣地面抽采進(jìn)展

7、V錐流量計主要內(nèi)容471、煤礦井下定向長鉆孔施工關(guān)鍵技術(shù)1）簡介

（1）長鉆孔是實施“先抽后采、抽放達(dá)標(biāo)”的重要前提。近年來，西安院、重慶院等，研制成功了施工長500-1000m鉆孔系列裝備。（2）定向鉆進(jìn)工藝和穩(wěn)定組合鉆具也是實現(xiàn)長鉆孔施工成功的關(guān)鍵。1、煤礦井下定向長鉆孔施工關(guān)鍵技術(shù)1）簡介481、煤礦井下定向長鉆孔施工關(guān)鍵技術(shù)1）簡介

針對長鉆孔施工中的鉆孔定位和鉆具等關(guān)鍵技術(shù)難題，西安院在十五期間，完善了穩(wěn)定組合鉆頭、組合鉆具，開發(fā)了多點即時測斜儀等。①多點即時測斜儀,方位角測量誤差小于0.5o，傾角小于0.5o，工具面向角誤差小于3o，可以滿足施工要求。②由鉆頭、鉆桿和穩(wěn)定器組成的鉆具稱之為穩(wěn)定組合鉆具。根據(jù)功能的不同，定向鉆進(jìn)中使用的穩(wěn)定組合鉆具有下斜組合保直穩(wěn)定組合鉆具、上仰組合鉆具等5種組合。1、煤礦井下定向長鉆孔施工關(guān)鍵技術(shù)1）簡介49

測量系統(tǒng)組成示意圖線纜絞車鉆機(jī)鉆具測斜探管控制及顯示界面水力輸送鉆桿推送①鉆孔測斜系統(tǒng)(多點即時測斜儀)：由孔口控制單元、測斜探管、線纜絞車組成。根據(jù)需要可通過孔口控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)測量、記錄、顯示和存儲。

線纜絞車鉆機(jī)鉆具測斜50孔口控制單元功能①深度測量，實時顯示②實時記錄日期、時間③測量數(shù)據(jù)和測量結(jié)果顯示④固定深度值進(jìn)行報警⑤測量數(shù)據(jù)管理孔口控制單元功能①深度測量，實時顯示512）穩(wěn)定組合鉆頭及穩(wěn)定組合鉆具多級組合鉆頭下斜鉆具組合

=球冠側(cè)切削鉆頭+無磁鉆桿+鉆進(jìn)鉆桿復(fù)合片組合式擴(kuò)孔鉆頭內(nèi)凹復(fù)合片鉆頭2）穩(wěn)定組合鉆頭及穩(wěn)定組合鉆具多級組合鉆頭下斜鉆具組合=523）保直鉆具組合系列，可提高鉆孔定向精度和成孔率①

內(nèi)凹鉆頭+扶正器+鉆桿+扶正器+鉆桿+扶正器+無磁鉆桿+鉆進(jìn)鉆桿②

內(nèi)凹鉆頭+鉆桿+擴(kuò)孔鉆頭+扶正器+鉆桿+扶正器+無磁鉆桿+鉆進(jìn)鉆桿③

內(nèi)凹鉆頭+鉆桿+擴(kuò)孔鉆頭+鉆桿+擴(kuò)孔鉆頭+扶正器+無磁鉆桿+鉆進(jìn)鉆桿3）保直鉆具組合系列，可提高鉆孔定向精度和成孔率①內(nèi)凹鉆頭53

4）應(yīng)用實例及效果例1、在七臺河精煤集團(tuán)新興礦41051工作面分別完成了孔深520m、685m和374m的近水平高位巖石定向鉆孔。例2、在銅川局玉華礦完成了一個孔深820m定向鉆孔。例3、在彬長公司大佛寺礦鉆進(jìn)了深度為705m的長鉆孔例4、在寺河礦2305工作面對研制的Φ73mm高強(qiáng)度鉆桿、穩(wěn)定組合鉆頭和組合鉆具進(jìn)行了試驗驗證,共鉆進(jìn)三個鉆孔，孔深分別為603m、350m和612m的近水平煤層定向鉆孔。4）應(yīng)用實例及效果例1、在七臺河精煤集團(tuán)新興礦4105154

5）煤礦井下瓦斯抽放長鉆孔裝備及工藝創(chuàng)新點①鉆孔施工過程中，鉆桿受到拉、壓、彎、扭等作用力，斷鉆事故時有發(fā)生，解決了Φ73mm高強(qiáng)度鉆桿結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造關(guān)鍵技術(shù)，為減少事故提高成孔率創(chuàng)造了先決條件。②優(yōu)化出多級組合鉆頭、鉆具和螺旋槽扶正器，增加了鉆孔定向精度和成孔率。③測斜儀采用新型半導(dǎo)體傳感器，測斜過程中實時顯示鉆進(jìn)軌跡及與鉆孔設(shè)計的方位差，解決了長鉆孔施工中的鉆孔定位關(guān)鍵技術(shù)難題。5）煤礦井下瓦斯抽放長鉆孔裝備及工藝①鉆孔施工過程中552、松軟煤層抽放鉆孔關(guān)鍵技術(shù)

1）問題的提出、技術(shù)途徑及其進(jìn)展

①松軟煤層鉆孔難施工一直制約著我國煤礦瓦斯抽放與突出防治的技術(shù)發(fā)展。②實踐證明，螺旋鉆進(jìn)、壓風(fēng)排渣是松軟突出煤層成孔的有效途徑，但還需要解決一些關(guān)鍵技術(shù)。③“十五”后期及近兩年，重慶院等創(chuàng)新研究思路，從工藝和裝備兩方面入手，通過2年多的攻關(guān)研究，取得了實質(zhì)性的技術(shù)突破。2、松軟煤層抽放鉆孔關(guān)鍵技術(shù)1）問題的提出、技術(shù)途徑及其進(jìn)56

2）重點核心技術(shù)研究進(jìn)展

①考察研究了鉆機(jī)鉆具轉(zhuǎn)速與排渣效果的關(guān)系，確定了螺旋鉆機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速，解決或減弱了螺旋鉆機(jī)施工時因排渣不暢而形成阻塞和憋鉆現(xiàn)象。②試驗研究了鉆進(jìn)速度與煤的性質(zhì)、成孔直徑、鉆具轉(zhuǎn)速的關(guān)系，對螺旋鉆桿主要參數(shù)進(jìn)行了分析，確定了螺旋鉆桿合理螺旋角。③通過對螺旋成孔所需臨界轉(zhuǎn)速、鉆桿螺旋升角、中心管徑、螺距的優(yōu)化研究，確定了鉆機(jī)的最優(yōu)參數(shù)，開發(fā)出適用于松軟煤層順層長鉆孔施工的螺旋鉆機(jī)和相應(yīng)的鉆具。2）重點核心技術(shù)研究進(jìn)展①考察研究了鉆機(jī)鉆具57150m深孔合理參數(shù)的螺旋鉆桿設(shè)計圖150m深孔合理參數(shù)的螺旋鉆桿設(shè)計圖58200m深孔合理參數(shù)的螺旋鉆桿設(shè)計圖200m深孔合理參數(shù)的螺旋鉆桿設(shè)計圖5937kw型螺旋鉆機(jī)37kw型螺旋鉆機(jī)60

3）現(xiàn)場實施效果鉆孔編號鉆孔直徑/mm施工角度終孔深度/m卡鉆情況終孔原因1#鉆孔90+0.5°125.6-鉆桿數(shù)量不夠2#鉆孔90-0.5°128.0-鉆桿數(shù)量不夠3#鉆孔90-1.0°20.8-見巖石4#鉆孔90-0.5°103.2鉆進(jìn)129根鉆桿后,卡鉆嚴(yán)重，排粉量劇增風(fēng)壓太小0.1MPa5#鉆孔90-0.5°120.0-風(fēng)壓太?、俅蛲ㄒ坏V試驗鉆孔參數(shù)表3）現(xiàn)場實施效果鉆孔編號鉆孔直徑施工角度終孔深度/m卡61②松藻渝陽煤礦現(xiàn)場鉆孔對比

在渝陽煤礦煤柱區(qū)成孔深度達(dá)168m，還能繼續(xù)鉆進(jìn)，但因見巖而終孔，。在同一地點，用相同能力的鉆機(jī)，采用礦上現(xiàn)有的螺旋鉆桿及鉆頭作對比試驗，最大成孔深度還不到80m，60m左右就卡鉆、抱鉆，70多m時鉆機(jī)就不能旋轉(zhuǎn)了。通過現(xiàn)場試驗，螺旋鉆進(jìn)成孔技術(shù)能成孔160m深度以上，為順層長鉆孔施工從裝備和工藝技術(shù)上奠定了很好的基礎(chǔ)。②松藻渝陽煤礦現(xiàn)場鉆孔對比在渝陽煤礦煤柱區(qū)成孔深度達(dá)62③王坡煤礦3207回風(fēng)巷順層長鉆孔試驗

3207回風(fēng)巷，煤層較穩(wěn)定，采用普通鉆機(jī)和工藝施工順層鉆孔，平均施工深度在60m左右。在2008年5月9日至6月28日期間，在3207回風(fēng)巷施工了55個下向孔，總計進(jìn)尺6272m，平均孔深達(dá)114.3m，最大成孔深度165m，平均每天成孔187m。

③王坡煤礦3207回風(fēng)巷順層長鉆孔試驗3207回63王坡礦3207回風(fēng)巷施工鉆孔竣工布置圖王坡礦3207回風(fēng)巷施工鉆孔竣工布置圖64兩種鉆機(jī)在王坡礦3207回風(fēng)巷施工鉆孔深度分布對比圖兩臺螺旋鉆機(jī)在3207回風(fēng)巷施工水平長度約為200m，取同一時間段(1個月)各施工的28個鉆孔深度對比如下圖兩種鉆機(jī)在王坡礦3207回風(fēng)巷施工鉆孔深度分布對比圖兩臺螺旋65②已在松藻打通一礦、渝陽煤礦；邯鄲局；豐城礦務(wù)局；淮南礦業(yè)集團(tuán)和陽泉新景礦等局礦應(yīng)用。4）推廣應(yīng)用情況①適用于松軟煤層鉆進(jìn)的3個系列鉆機(jī)：22kw，37kw，55kw型；②已在松藻打通一礦、渝陽煤礦；邯鄲局；豐城礦務(wù)局；淮南礦業(yè)集663、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)國內(nèi)外礦井試驗與應(yīng)用結(jié)果表明，立體交叉鉆孔預(yù)抽能提高瓦斯抽采量、抽采率和煤層透氣性系數(shù)。不同地質(zhì)條件下，最優(yōu)交叉鉆孔的間距不同。

1）交叉鉆孔布孔增流提透原理：①鉆孔交叉點及其鄰區(qū)塑性與流變范圍增大，即卸壓范圍加大與卸壓程度加深，卸壓提透增流；②各孔之間互通成網(wǎng)，其任一孔不會出現(xiàn)像平行孔的單一孔那樣：某點垮孔或被堵，整個鉆孔瓦斯都轉(zhuǎn)化為難流出狀態(tài)，形成斷流或微流③由于工作面推進(jìn)，從斜向孔孔底最先進(jìn)入卸壓增透區(qū)獲得卸壓流起，一直延續(xù)到孔口被回采止，比平行孔在邊采邊抽卸壓帶中的時間長，況且在現(xiàn)場軟煤中的孔位看不到孔洞，斜孔出露端基本不形成漏氣與短路。3、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)國內(nèi)外礦673、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)立體交叉鉆孔布孔示意圖3、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)立體交叉鉆孔布孔示意圖683、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)2）焦作九里山礦現(xiàn)場試驗研究成果

1994～1995，撫順院與焦作局合作，在九里山礦13051面進(jìn)行了交叉孔與平行孔預(yù)抽本煤層瓦斯對比的試驗研究，平行孔和交叉孔分段分別布置，鉆孔直徑Φ65mm，鉆孔平均長L63.8m，孔間距D2.35～3.0m，斜向孔與平行孔夾角15～20°封孔管內(nèi)徑25mm聚氨酯封堵長1m，封孔深6m,煤均厚m5.2m、傾角17o、瓦斯含量X=16.9m3/t、堅固性系數(shù)f=0.2~0.35、煤容重γ=1.3t/m3。結(jié)果表明，在同一工作面相同鉆孔工程量條件下，交叉孔較傳統(tǒng)的平行孔增加瓦斯抽放量0.46～1.02倍。布孔方式鉆孔自然涌出量m3/min.hm鉆孔瓦斯抽采量m3/min.hm百m孔t天累計瓦斯量m3/hm單孔瓦斯抽采率交叉鉆孔q=0.0309e-0.016tq=0.064e-0.0063tQhm=14629(1-e-0.0063t)η=14629(1-e-0.0063t)/XγmLD=1.19(1-e-0.0063t）/D平行鉆孔q=0.0116e-0.026tq=0.04e-0.0081tQhm=7111(1-e-0.0081t)η=0.58(1-e-0.0081t）/D九里山礦交叉孔與平行孔瓦斯涌出與抽采規(guī)律比較表3、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)2）焦作九里山礦現(xiàn)場試驗研究成果693、立體交叉鉆孔布孔增流提透技術(shù)九里山礦13051面交叉孔與平行孔預(yù)抽本煤層瓦斯分段布置圖3、立體交叉鉆孔布孔增流提透技術(shù)九里山礦13051面交叉孔與703、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)3）推廣實例①某礦試驗采面斜長168m，煤層總厚4.2m，上分層1.3-1.4m，下分層2.6-2.8m，夾矸厚0.1-0.4m。傾角11-17?，采深620-750m，瓦斯含量11.4m3／t，滲透率0.01375md。在走向200m試驗段布置90個交叉鉆孔（45個平行孔，45個斜向孔），鉆孔總長7368m。分三組每組30孔，其孔間距分別為2.0m，2.5m，3.0m?？讖?5mm，平行孔開孔距底板0.8m，方向垂直風(fēng)巷，孔長80-90m；斜向孔開孔距底板1.2m，方向與風(fēng)巷夾角73?，孔長85-95m，聚氨脂封孔，封孔長1.0m，封孔深度5.0m?？轨o電阻燃塑料封孔管徑25mm。

不同密度交叉鉆孔預(yù)抽率與時間關(guān)系曲線

η——瓦斯抽采率，%；Qct——t天鉆孔百米抽放總量m3；S——平均單孔長度，m；N——布孔方式系數(shù)，回風(fēng)巷或進(jìn)風(fēng)巷單向布孔時，N＝1，雙向布孔時，N＝2；Q0——煤層原始瓦斯含量，取11.38m3/t；M——煤層厚度，取4.2m；C——孔間距，m；L——工作面長度，m；d——巷道預(yù)排瓦斯等值寬度，取20m；r——煤的密度，取1.30t/m3。3、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)3）推廣實例不同密度交叉鉆71②不同孔間距交叉鉆孔自然瓦斯涌出量與時間的關(guān)系

孔間距2.0m百米交叉孔瓦斯涌出曲線孔間距2.5m百米交叉孔瓦斯涌出曲線孔間距3.0m百米交叉孔瓦斯涌出曲線孔間距/m初始流量m3/min.hm衰減系數(shù)d-1極限流量m32.00.04680.011757602.50.03740.012443433.00.02940.029427134、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)②不同孔間距交叉鉆孔自然瓦斯涌出量與時間的關(guān)系孔間距2.723、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)

③不同孔間距交叉鉆孔瓦斯抽采量與時間的關(guān)系孔間距2.0m百米交叉孔抽放量與時間關(guān)系孔間距2.5m百米交叉孔抽放量與時間關(guān)系孔間距3.0m百米交叉孔瓦斯抽放與時間關(guān)系

孔間距/m初始流量m3/min.hm衰減系數(shù)d-1極限流量m32.00.04070.011451412.50.03850.015939883.00.03370.019225273、立體交叉鉆孔布孔增透技術(shù)

③不同孔間距交叉鉆孔瓦斯抽采734、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)1）增透原理

依據(jù)高瓦斯含量軟煤的自噴特性，利用高壓水誘導(dǎo)提高噴孔效果，在鉆孔周圍形成較大的松動卸壓區(qū)，并在孔群間形成導(dǎo)通裂隙，實現(xiàn)區(qū)域性提透增流效果。該方法的關(guān)鍵技術(shù)包括：孔群參數(shù)優(yōu)化、誘導(dǎo)鉆孔噴孔和封孔抽采技術(shù)。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)1）增透原理744、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)2）關(guān)鍵技術(shù)(孔群參數(shù)優(yōu)化、水力誘導(dǎo)噴孔技術(shù)、封孔抽采技術(shù)）①孔群參數(shù)優(yōu)化：孔群提透增流效果是通過孔間裂隙的相互溝通來實現(xiàn)的。若孔間距過大，導(dǎo)噴形成的裂隙不能充分溝通鉆孔，無法實現(xiàn)孔群范圍內(nèi)的區(qū)域性增流提透；若孔間距過小，則鉆孔工程量大。應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、瓦斯、噴孔和施工條件，運(yùn)用現(xiàn)場測試和理論研究方法，優(yōu)化孔群參數(shù)。鉆孔直徑90mm，孔底間距5～8m。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)2）關(guān)鍵技術(shù)754、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)2）關(guān)鍵技術(shù)②水力誘導(dǎo)噴孔技術(shù)：在導(dǎo)噴安全裝置保護(hù)下實現(xiàn)誘導(dǎo)噴孔施工。利用煤的自噴特性，在鉆孔進(jìn)入煤層時導(dǎo)噴水壓為5～10MPa、流量為10m3/h=0.17m3/min，噴出的煤、瓦斯和水經(jīng)導(dǎo)噴鉆進(jìn)安全裝置進(jìn)入分離器分離。瓦斯分離后進(jìn)入抽采管路，確保作業(yè)地點人員的施工安全。噴孔煤量1～5t/孔。③封孔抽采技術(shù)：鉆孔竣工后應(yīng)立即封孔，封孔材料為水泥漿，封孔長度不小于10m，封孔管長度12m、直徑40mm。封孔管接入?yún)R流管、氣水分離器和支管并入抽采管網(wǎng)進(jìn)行抽采。集氣箱應(yīng)具有排水除渣功能。鉆孔孔口負(fù)壓不低于25kPa，鉆孔平均預(yù)抽時間不低于5個月。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)2）關(guān)鍵技術(shù)764、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)3）底板巷鉆場水力導(dǎo)噴穿層鉆孔群瓦斯抽采管設(shè)施與抽采管路的連接。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)3）底板巷鉆場水力導(dǎo)噴穿層鉆孔群瓦斯774、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)4）導(dǎo)噴鉆進(jìn)安全裝置系統(tǒng)導(dǎo)噴安全裝置主要包括固定套管、導(dǎo)噴三通、煤水瓦斯分離裝置及連接管路。固定套管外徑108mm、內(nèi)徑100mm、長2m鋼管，一端焊有法蘭；導(dǎo)噴三通外徑108mm、內(nèi)徑100mm、直管長0.4m、導(dǎo)噴管長0.25m鋼管；導(dǎo)噴三通直管兩端焊接法蘭。導(dǎo)噴三通前端與固定套管連接，后端采用蓋板和密封墊實現(xiàn)與鉆桿之間的旋轉(zhuǎn)密封，導(dǎo)噴管通過連接管路與分離裝置連接。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)4）導(dǎo)噴鉆進(jìn)安全裝置系統(tǒng)導(dǎo)噴安全裝置784、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)5）煤水瓦斯分離器：

①根據(jù)噴煤量大小來設(shè)計，體積一般為1～6m3，由鐵板加工而成。②分離器上部設(shè)有進(jìn)、出口各一個，其直徑皆為150mm，進(jìn)口通過導(dǎo)噴連接管與導(dǎo)噴三通連接，出口通過直徑150mm的橡膠管與瓦斯抽采管路相連，瓦斯抽采管路的抽采能力按60m3/min設(shè)計；分離器內(nèi)進(jìn)、出口之間安設(shè)隔水擋板，出口內(nèi)口安設(shè)過濾網(wǎng)，防止煤、水進(jìn)入瓦斯抽采管路；在分離器側(cè)壁及底部開設(shè)若干直徑為5mm的小孔，用于進(jìn)氣、排水；分離器下部設(shè)有除煤口，用于清除煤渣。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)5）煤水瓦斯分離器：794、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)6）安全鉆進(jìn)工藝：在鉆孔設(shè)計位置首先施工直徑150mm、長1.9m的鉆孔；將長度為2.0m的固定套管放入鉆孔，用速凝水泥將套管與鉆孔巖壁固結(jié)；用法蘭將導(dǎo)噴三通與套管連接后，將帶有90mm鉆頭的鉆桿穿過導(dǎo)噴三通進(jìn)入鉆孔，利用蓋板和密封墊密封后端頭，實現(xiàn)與鉆桿的旋轉(zhuǎn)密封；啟動鉆機(jī)，正常鉆進(jìn)至煤層后停鉆；用導(dǎo)噴連接管將三通導(dǎo)噴管與煤水瓦斯分離器連接并開啟抽采系統(tǒng)，繼續(xù)鉆進(jìn)，噴孔時，鉆機(jī)保持旋轉(zhuǎn)，但不推進(jìn)。7）煤、水、瓦斯分離技術(shù)：煤、水、瓦斯通過導(dǎo)噴三通、導(dǎo)噴連接管進(jìn)入煤水瓦斯分離器后，瓦斯通過出口被吸入抽采管路，水通過側(cè)壁及底部小孔排出，煤渣沉淀于分離器底部，定期清理。8）安全效果：該裝置系統(tǒng)可在煤層瓦斯壓力10MPa條件下正常工作。能將鉆孔過程噴出的煤、水、瓦斯及時進(jìn)行有效分離，并將瓦斯吸入瓦斯抽采管路，一方面可以保證作業(yè)人員安全，另一方面可避免作業(yè)場所及附近巷道瓦斯?jié)舛瘸藜拔廴荆乐拱l(fā)生瓦斯爆炸。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)6）安全鉆進(jìn)工藝：在鉆孔設(shè)計位置首先809）應(yīng)用：底板巷穿層鉆孔條帶掩護(hù)巷道掘進(jìn)+順層鉆孔抽采4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)9）應(yīng)用：底板巷穿層鉆孔條帶掩護(hù)巷道掘進(jìn)+順層鉆孔抽采4、水81

用于單一突出危險煤層，在底板巖巷采用水力導(dǎo)噴提透增流技術(shù)施工條帶穿層鉆孔，預(yù)抽瓦斯消除順槽預(yù)掘區(qū)域的突出危險性；然后掘進(jìn)順槽。9）應(yīng)用：底板巖巷穿層鉆孔條帶掩護(hù)巷道掘進(jìn)+順層鉆孔抽采4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)通過板巖巷用于單一突出危險煤層，在底板巖巷采用水力導(dǎo)噴提透增流824、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)

10）實例

在祁南礦713工作面突出危險72煤層底板巷道實施了72煤穿層鉆孔群水力導(dǎo)噴增透效果的考察研究。煤層厚度3.5m，傾角5o，透氣性系數(shù)0.0486m2/Mpa2.d，平均瓦斯壓力2.42Mpa，平均瓦斯含量10.4m3/t。（1）最初施工的幾個鉆孔都有噴孔現(xiàn)象，在最大單孔噴煤量為5t的情況下，導(dǎo)噴系統(tǒng)能安全順利地將噴出的煤水瓦斯導(dǎo)入分離器、瓦斯被吸入礦井抽放管路、水與煤經(jīng)分離器排出；作業(yè)場所瓦斯?jié)舛饶芸刂圃?.5%以下；回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.3%以下。（2）最初施工的幾個鉆孔噴孔后，其周圍煤體得到一定程度的卸壓，故后期施工的鉆孔發(fā)生的噴孔強(qiáng)度要小或不噴孔，為增加噴孔比重和噴孔均勻性，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件及其噴孔特性優(yōu)化鉆孔施工順序與距離。4、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)10）實例834、水力導(dǎo)噴增流提透技術(shù)鉆場編號孔數(shù)/個煤層段鉆孔總長度/m噴出煤量體積/m3

原始鉆孔直徑/mm噴孔后煤孔段鉆孔當(dāng)量直徑/mm煤孔段孔徑擴(kuò)大倍數(shù)/倍1＃鉆