煤矿瓦斯抽采新技术---胡千庭讲述.pptx

煤矿瓦斯抽采新技术 胡千庭 重庆大学资源及环境科学学院 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室 2016.07.28 一、引言 二、井下瓦斯抽采钻孔施工技术及装备三、井下抽瓦斯提浓增量技术 四、井下水力压裂增渗技术 五、地面钻井抽采采动区瓦斯技术 目 录 1、煤矿瓦斯抽采的意义 是预防煤矿瓦斯事故的治本之策；是将瓦斯变为资源的重要途径 是减少温室气体排放的重要内容 一、引言 2、煤矿瓦斯抽采存在的主要难题 顺煤层抽瓦斯钻孔施工深度难以满足高效区域抽采的要求，使得大量采用抽瓦斯专用岩巷，工程成本高、施工时间长、产生大量废渣； 缺乏长钻孔轨迹测定技术，使得抽瓦斯难均匀、易留事故隐患； 井下钻孔施工存在风险，远程（或地面）操控成为趋势和难点； 井下抽采的瓦斯浓度低，不利于安全抽采与输运，也给资源化利用带来困难； 煤层透气性低，抽瓦斯效果较差，提高透气性和抽采效果是难题； 地面井抽采动区瓦斯效果好，但易受采动破坏，提高其高效服务寿命是难题。 一、引言 1、适用于中硬较稳定煤岩层的水平定向复合钻进技术 孔底马达带动钻头旋转，钻机带动钻杆和孔底马达旋转，使钻头在复合动力驱动下旋转；仅孔底马达驱动钻头旋转时实现调斜。在寺河煤矿顺煤层定向钻进主孔孔深达到1881 m，基本满足了f=0.8-6的中硬较稳定煤岩层顺层瓦斯抽采钻孔施工的要求。 二、井下瓦斯抽采钻孔施工技术及装备 整体式钻机适用于大断面空间 复合钻进原理 技术发展方向：减少岩巷工程，以钻孔代替巷道，减少井下作业人员 技术特点： 钻机具有适应于不同施工空间条件的大功率整体式和分体式结构；最大输出转矩12000Nm，能满足不同规格钻具孔口回转、孔底马达回转和复合驱动三种定向钻进工艺的要求。 二、井下瓦斯抽采钻孔施工技术及装备 配备孔外供电的高可靠随钻测斜实现随钻测轨迹。 分体式钻机适用于小断面空间 多分支钻孔 可从主孔钻进许多分支钻孔，扩大钻孔控制范围。 提高孔底钻具切削速度，中硬煤层综合钻进效率较滑动钻进提高10%，顶板岩层提高50%。 钻孔轨迹平滑，钻进过程中钻具阻力小，钻机系统压力小。 应用途径：尽可能减少岩巷工程，减少矸石外排、缓解接替关系、降低工程成本。 走向多分枝定向水平长钻孔，可用于煤巷条带或采煤工作面大面积预抽煤层瓦斯。 淮北顶板梳状钻孔 二、井下瓦斯抽采钻孔施工技术及装备 晋城递进式预抽本煤层瓦斯 寺河矿顶板水平长钻孔 2、适宜于松软突出煤岩层钻孔施工的高转速异形钻杆压风排渣钻孔技术 问题：对f0.8、尤其是f0.5的松软煤层，钻进过程中孔壁变形严重，极易使钻杆抱死，深孔成孔困难，通常为40～60 m，钻孔覆盖范围难以满足采掘前大面积区域预抽煤层瓦斯的要求。原因：钻孔壁变形大，钻孔缩径严重，沿程钻杆旋转过程中阻止旋转的阻力大。 二、井下瓦斯抽采钻孔施工技术及装备 研制成大功率高转速钻机,功率90kw、最高转速达700r/min，转速无级可调，提高排渣速率；对高转速动力头轴承强制供油润滑与冷却，避免高转速轴承升温易损。 高转速大功率全液压钻机 研制成具有高强度、可正反转、参数优化的宽叶片螺旋钻杆、三棱螺旋钻杆等异形钻杆，使钻杆在旋转过程中具有切削孔壁变形煤岩的功能，确保钻孔不缩径；同时螺旋钢带或螺旋槽的钻杆结构形成机械螺旋强力排渣的有利通道。 研制成易破碎煤块的钻头，预防产生大块钻渣卡堵排渣通道。 二、井下瓦斯抽采钻孔施工技术及装备 采用合理参数的雾化压风排渣工艺，减少水对孔壁煤体的破坏，提升排渣速度，确保排渣及时。 研制成回转钻机用的无磁随钻测斜技术，测定数据储存在测管的数据存储器内，待钻杆全部退出后将数据传输到电脑，并绘制钻孔轨迹，但难以实现随钻纠偏。 储存式无磁随钻测斜技术 二、井下瓦斯抽采钻孔施工技术及装备 无线轨迹随钻测定系统 随钻测定信息无线传输原理 研制成回转钻机用的无线随钻实时测定轨迹技术，测管测定的数据通过发射管实时发射到外侧钻杆，外侧钻杆传输到孔口接收器，接收器将信号传输到电脑，实现无线随钻实时测斜。解决了回转钻进测轨迹难题。 无线测定技术的数据传输不受钻孔介质影响，在井下试验传输距离可达200m以上，依据测定的轨迹信息，可利用导向块等进行钻孔轨迹调向。 松软煤层钻进技术现场应用，在淮南丁集矿f=0.28-0.4的煤层中钻孔26个，孔深200 m以上的22个，200 m以上孔深成孔率为84.6%；在淮南张集矿f=0.6-0.8的煤层中钻孔18个，孔深250 m以上的14个，250 m以上孔深成孔率77.8%。 二、井下瓦斯抽采钻孔施工技术及装备 应用 二、井下瓦斯抽采钻孔施工技术及装备 对f＜0.3时，短工作面递进式预抽煤层瓦斯 对f=0.3-0.5时，正常工作面递进式预抽煤层瓦斯 对f=0.5-0.8时，长工作面递进式预抽煤层瓦斯 对f＞0.8