高瓦斯低透氣性煤層卸壓增透技術基礎研究

《高瓦斯低透氣性煤層卸壓增透技術基礎研究》是依託中國礦業大學，由林柏泉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高瓦斯低透氣性煤層卸壓增透技術基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：林柏泉
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

本項目針對目前煤礦瓦斯治理過程中存在的世界性技術難題-高瓦斯低透氣性鬆軟煤層開採過程中的瓦斯治理，以時空交叉為主要方式，採用點線面、鑽孔周圍卸壓瓦斯流動過程中的巨觀與微觀現象相結合、定性與定量相結合、穿層鑽孔與順層鑽孔相結合的原則，探索卸壓增透過程中裂隙場及瓦斯流動場的耦合作用機制，建立高瓦斯低透氣性鬆軟煤層抽采時空演化模型；以穿層鑽孔和順層鑽孔進行鑽割抽三位一體為技術原理和手段，實現高瓦斯低透氣性鬆軟煤層區域卸壓增透和瓦斯流動場的可控，以提高高瓦斯低透氣性鬆軟煤層瓦斯抽采效率，實現高瓦斯低透氣性鬆軟煤層的安全開採。通過研究，形成2-3項國家專利，發表學術論文3-5篇，培養研究生2-3名。

結題摘要

我國煤層賦存條件複雜，瓦斯含量普遍較高，高瓦斯低透氣性煤層分布廣泛，瓦斯災害事故時有發生並成為礦井安全的主要威脅。由於高瓦斯低透氣性煤層具有煤層透氣性差、瓦斯抽采難的特點，嚴重製約了礦井高效集約化開採和經濟效益，因此，高瓦斯低透氣性煤層的增透和瓦斯高效抽采具有重要現實意義。本項目通過分析煤體孔隙結構特徵，建立了單通道瓦斯流動模型，研究分析了煤層縫槽卸壓、孔群割縫卸壓及雙動力鑽進卸壓特徵和應力演化規律模擬分析了割縫煤體的透氣性變化規律，建立高瓦斯低透氣性煤層抽采時空演化模型，為結合鑽孔的煤層縫槽卸壓合理參數和工藝的選擇提供科學依據；通過與機械鑽進技術結合和關鍵裝置的開發設計，研發了 “鑽割”一體化技術和煤層“鑽割抽”三位一體卸壓增透瓦斯抽采術，並開展了現場工業性試驗研究，現場試驗效果顯著，大大改善了煤層的透氣性。理論和實驗室研究表明，煤層割縫卸壓效果顯著，能夠擴大鑽孔卸壓範圍，打破鑽孔周圍瓶頸效應，割縫網路化和雙動力鑽進都是煤層卸壓增透的有效方法。現場試驗研究發現，割縫卸壓鑽孔單孔瓦斯抽采量可提高3-10倍，瓦斯抽采率達60%以上；割縫網路化增透後，煤層透氣性提高100倍以上，瓦斯抽采鑽孔數減少30-60%，顯著提高了鑽孔的抽采能力，明顯縮減了鑽孔瓦斯抽采和安全投入成本，消除了煤層突出危險性，為礦區瓦斯資源化利用和減少溫室氣體排放做出了重要貢獻。項目培養博士研究生5名，碩士研究生12名，發表學術論文50多篇，其中SCI檢索3篇，EI檢索21篇，ISTP檢索4篇，申請專利13項，其中已授權6項，項目研究成果獲省部級一等獎3項，省部級二等獎1項。