《基于强化工艺的瓦斯抽采地质技术及应用》

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《防治煤与瓦斯突出规定》颁布以来,中国煤矿在高瓦斯突出煤层开采前和开采中实施了大量的瓦斯抽采工程,在很大程度上减轻了瓦斯灾害,但是缺乏行之有效的,用于指导瓦斯抽采工作的抽采地质理论,存在瓦斯抽采工作地质技术指导作用弱,各种抽采工艺的地质条件适用性不明确,未根据煤层地质条件形成一区一策、一面多法的抽采方案,最终导致由于瓦斯抽采效率低造成的生产接替紧张等问题。传统的瓦斯抽采方法已经不能满足煤矿生产的需求,基于强化工艺的瓦斯抽采方法让瓦斯抽采效率和效果都有明显改观,该成果是在2014年度河南省科技攻关计划项目(项目编号为142102310030)的基础上,结合生产实际情况和企业需求完成的。项目涉及了煤矿地质、瓦斯综合治理、安全开采等领域,主要从以下几个方面实现了理论和技术突破:

(1)根据矿井地质条件差异和煤体结构非均质性与改造性、可抽性特点,划分出了四级瓦斯抽采地质单元,构建了可统一强化改造的强化层,形成了瓦斯抽采地质分析技术体系。

(2)根据对矿井地质条件、地应力和煤岩体物性的研究,建立了一套瓦斯抽采地质评价指标技术体系,形成了瓦斯抽采地质地质(部署)图及制作规范,指导了瓦斯抽采工程部署和优化了抽采工程设计。

(3)阐明了水力强化工艺卸压增透机理,建立了基于不同煤体结构的强化工艺优选评价模型,揭示了水力强化层瓦斯运移产出过程,为瓦斯抽采奠定了理论基础。

国内外同类研究主要在地面煤层气开发选区地质评价、瓦斯地质方面取得一些成果,如煤层气资源量计算方法、煤层气储层物性评价指标体系、煤层气排水降压产出机理、瓦斯分布规律与影响地质因素、煤与瓦斯突出机理与危险性评价等,这些研究具有大尺度、宏观性特点,目的是为地面煤层气开发工艺和煤与瓦斯突出预测服务,对井下实施强化工艺的瓦斯抽采不具指导性。因此,项目针对矿井生产部署、煤岩层结构特点、瓦斯抽采新工艺等具体需求,对影响瓦斯抽采工程部署、抽采工艺设计的不同地质条件开展针对性研究,通过划分抽采地质单元、优选强化层体系、查明强化层物性特征、构建评价指标体系,形成瓦斯抽采地质地质(部署)图,科学指导瓦斯抽采工程部署、抽采工艺设计。研究成果不仅丰富瓦斯抽采地质理论和技术,而且具有较强的可操作性,不仅可以指导煤矿瓦斯抽采工作,而且能够实现采煤工作面快速消突和煤巷掘进的条带消突,因此,在全国煤炭企业具有广阔的推广应用空间。

成果说明

经在河南焦煤能源有限公司中马村矿、义煤集团新义矿业有限公司和河南龙宇能源股份有限公司陈四楼煤矿的现场应用表明,该成果能够科学指导井下瓦斯抽采工作,明显改善了煤层透气性,瓦斯抽采效率显著提升,根据煤层地质条件形成了一区一策、一面多法的抽采方案,最终有效缓解了瓦斯抽采效率低造成的生产接替紧张的问题,能够实现采煤工作面快速消突和煤巷掘进的条带消突,其经济和社会效益显著,因此,在全国煤炭企业具有广阔的推广应用空间。

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