《单一低渗透煤层水力增渗与突出预警技术及应用》

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该项目属煤矿安全领域(440.75矿山安全)。

随着矿井开采深度增加,地应力增高,煤层瓦斯压力、瓦斯含量增大,透气性降低,煤与瓦斯突出防治技术难度不断加大,尤其是单一、低透、厚煤层开采条件的突出矿井。该项目针对单一、低透煤层在执行“两个四位一体”综合防突措施过程中存在的区域预测、校检指标(瓦斯含量)测定不符合国标要求、水力化增透措施压裂方向不能定向、区域工作面预测中瓦斯地质异常不能准确超前预测和监测技术不全面、自动化水平较低等技术壁垒进行关键技术的研究,形成重要创新成果如下:

⑴创造性的将水力压裂和水力割缝融为一体,实现水力压裂方向可控、降低钻孔工程量,有效地实现煤层卸压和增加煤层透气性。

⑵实现了瓦斯含量深孔、快速、定点取样,并使取样深度均达到70m以上,取样成功率达到95%,取样时间小于4min,取样质量大于1.0kg;有针对性的修正了损失量测定模型,使测定误差<4%。

⑶分析总结无线电波透视异常与瓦斯地质异常之间的相关性,研发了标准的数据接口,实现了物探结果上传预警监测系统。

⑷钻孔轨迹地面监测系统首次实现了普通回转钻机钻孔轨迹的地面在线监测,采掘进度监测系统首次实现了煤矿井下工作面采掘进尺的实时在线监测,突出参数采集平台首次实现了矿井防突预测指标的井下自动上传。

⑸煤与瓦斯突出监控预警系统,通过对瓦斯参数、突出参数、物探信息、钻孔轨迹、采掘进度等信息的实时监测和自动采集,提升了预警系统的自动化水平,并使煤层瓦斯、物探异常、地质构造、抽采隐患、防突预测、瓦斯涌出、防突措施缺陷、超采超掘等要素纳入预警范围,真正实现了“两个四位一体”防突全过程监测和突出隐患的多层次、多角度自动判识预警。

项目成果已在河南能源化工集团演马庄矿、中马村矿进行了推广应用,实现了钻孔压裂方向可控,取样满足了GB/T23250《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》标准要求,整体实现了从“区域”到“局部”煤与瓦斯突出隐患的全方位、多角度自动判识预警,使瓦斯抽采效果大幅度提高,有效减少防突工程量,降低防突成本,提高矿井采掘速度,增加矿井产量和效益,经济和社会效益显著。项目应用后,近三年新增销售额1.6亿元,新增利润1.01亿元。彭苏萍院士、尹光志教授及王家臣教授一致认为“该项目研究成果达到国际先进水平。”项目研究成果符合国家政策要求,响应煤炭工业发展需求及趋势,对全国类似矿区的煤与瓦斯突出灾害防治提供了示范,有助于改善中国突出矿井的安全生产现状,推广应用前景十分广阔。

该项目已获得国家发明专利2项,实用新型专利4项,发表学术论文9篇(核心期刊8篇)。

成果说明

该项目研究的关键技术是针对目前中国北方地区单一低透煤层开采条件下的煤与瓦斯突出矿井在执行两个“四位一体”过程中存在的技术壁垒进行的关键技术的研究。项目融合了水力割缝和水力压裂的导向槽水力压穿防突技术、煤层瓦斯含量深孔压风快速取样技术、钻孔及坑道突出危险区透视技术、煤与瓦斯突出灾害监控预警技术,这些关键技术能够有效减少防突工程量,降低防突成本,提高矿井采掘速度,增加矿井产量和效益,具有极高的推广价值。 这些有针对性的研究成果相对于同类技术产品具有明显的优势,其在演马庄矿、中马村矿的成功应用,为焦作矿区乃至

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