1、煤礦瓦斯抽采新技術煤礦瓦斯抽采新技術一、引言一、引言二、二、井下瓦斯抽采鉆孔施工技術及裝備井下瓦斯抽采鉆孔施工技術及裝備三、三、井下抽瓦斯提濃增量技術井下抽瓦斯提濃增量技術四、四、井下水力壓裂增滲技術井下水力壓裂增滲技術五、五、地面鉆井抽采采動區瓦斯技術地面鉆井抽采采動區瓦斯技術目目 錄錄1 1、煤礦瓦斯抽采的意義、煤礦瓦斯抽采的意義 是預防煤礦瓦斯事故的治本之策；是將瓦斯變為資源的重要途徑是預防煤礦瓦斯事故的治本之策；是將瓦斯變為資源的重要途徑 是減少溫室氣體排放的重要內容是減少溫室氣體排放的重要內容一、引言一、引言2 2、煤礦瓦斯抽采存在的主要難題、煤礦瓦斯抽采存在的主要難題 順煤層抽瓦斯

2、鉆孔施工深度難以滿足高效區域抽采的要求，使得大量采用抽瓦順煤層抽瓦斯鉆孔施工深度難以滿足高效區域抽采的要求，使得大量采用抽瓦斯專用巖巷，工程成本高、施工時間長、產生大量廢渣；斯專用巖巷，工程成本高、施工時間長、產生大量廢渣； 缺乏長鉆孔軌跡測定技術，使得抽瓦斯難均勻、易留事故隱患；缺乏長鉆孔軌跡測定技術，使得抽瓦斯難均勻、易留事故隱患； 井下鉆孔施工存在風險，遠程（或地面）操控成為趨勢和難點；井下鉆孔施工存在風險，遠程（或地面）操控成為趨勢和難點； 井下抽采的瓦斯濃度低，不利于安全抽采與輸運，也給資源化利用帶來困難；井下抽采的瓦斯濃度低，不利于安全抽采與輸運，也給資源化利用帶來困難； 煤層透氣

3、性低，抽瓦斯效果較差，提高透氣性和抽采效果是難題；煤層透氣性低，抽瓦斯效果較差，提高透氣性和抽采效果是難題； 地面井抽采動區瓦斯效果好，但易受采動破壞，提高其高效服務壽命是難題。地面井抽采動區瓦斯效果好，但易受采動破壞，提高其高效服務壽命是難題。一、引言一、引言1 1、適用于中硬較穩定煤巖層的水平定向復合鉆進技術適用于中硬較穩定煤巖層的水平定向復合鉆進技術孔底馬達帶動鉆頭旋轉，鉆機帶動鉆桿和孔底馬達旋轉，使鉆頭孔底馬達帶動鉆頭旋轉，鉆機帶動鉆桿和孔底馬達旋轉，使鉆頭在在復合動力驅動復合動力驅動下下旋轉旋轉；僅僅孔底馬達驅動鉆頭旋轉時孔底馬達驅動鉆頭旋轉時實現調斜實現調斜。在寺河煤礦順煤層定向鉆

4、進主孔孔深達到。在寺河煤礦順煤層定向鉆進主孔孔深達到1881 m1881 m，基本滿足了基本滿足了f=0.8-6f=0.8-6的的中硬較穩定煤巖層順層瓦斯抽采鉆孔施工中硬較穩定煤巖層順層瓦斯抽采鉆孔施工的要求的要求。二、二、井下瓦斯抽采鉆孔施工技術及裝備井下瓦斯抽采鉆孔施工技術及裝備整體式鉆機適用于大斷面空間整體式鉆機適用于大斷面空間復合鉆進原理復合鉆進原理技術發展方向：減少巖巷工程，以鉆孔代替巷道，減少井下作業人員減少巖巷工程，以鉆孔代替巷道，減少井下作業人員l技術特點：技術特點：l鉆機鉆機具有適應于不同施工空間條件的具有適應于不同施工空間條件的大功率整體式和分體式結構大功率整體式和分體式結

5、構；最大；最大輸出轉矩輸出轉矩12000Nm12000Nm，能滿足不同規格鉆具孔口回轉、孔底馬達回轉和復合驅動三種，能滿足不同規格鉆具孔口回轉、孔底馬達回轉和復合驅動三種定向定向鉆進工鉆進工藝的要求。藝的要求。二、二、井下瓦斯抽采鉆孔施工技術及裝備井下瓦斯抽采鉆孔施工技術及裝備l 配備配備孔外供電孔外供電的高可靠隨的高可靠隨鉆測斜鉆測斜實現隨鉆測軌跡實現隨鉆測軌跡。分體式鉆機適用于小斷面空間分體式鉆機適用于小斷面空間多分支鉆孔多分支鉆孔l 可從主孔鉆進許多可從主孔鉆進許多分支鉆孔分支鉆孔，擴大鉆孔控制范圍。，擴大鉆孔控制范圍。l 提高孔底鉆具提高孔底鉆具切削速度切削速度，中硬煤層綜合鉆進效率較

6、滑動鉆進，中硬煤層綜合鉆進效率較滑動鉆進提高提高10%10%，頂板巖層，頂板巖層提高提高50%50%。 鉆孔鉆孔軌跡平滑軌跡平滑，鉆進過程中，鉆進過程中鉆具阻力小，鉆機系統壓力小鉆具阻力小，鉆機系統壓力小。 應用途徑：應用途徑：盡可能減少巖巷工程，減少矸盡可能減少巖巷工程，減少矸石外排、緩解接替關系、降低工程成本。石外排、緩解接替關系、降低工程成本。走向走向多分枝定向水平長鉆孔多分枝定向水平長鉆孔，可用于煤巷條帶或采煤工作可用于煤巷條帶或采煤工作面大面積預抽煤層瓦斯。面大面積預抽煤層瓦斯。淮北淮北頂板梳狀鉆孔頂板梳狀鉆孔二、二、井下瓦斯抽采鉆孔施工技術及裝備井下瓦斯抽采鉆孔施工技術及裝備晉城晉

7、城遞進遞進式預式預抽本抽本煤層煤層瓦斯瓦斯寺河寺河礦頂礦頂板水板水平長平長鉆孔鉆孔2 2、適宜于松軟突出煤巖層鉆孔施工的適宜于松軟突出煤巖層鉆孔施工的高轉速高轉速異形鉆桿壓風排渣鉆孔技術異形鉆桿壓風排渣鉆孔技術l問題：問題：對對f0.8f0.8、尤其是、尤其是f0.5f30m； 3.標注尺寸的管段必須保持直線型管段； 4.抽放泵基座高度一般2030cm,上部安設減震墊， 基座長寬尺寸根據具體抽放泵型號確定； 5.泄爆器與水環真空泵之間的管路按0.5/m的斜度安設； 6.氣水分離器與放空管之間的管路按0.5/m的斜度安設； 7.管道上的兩個放水龍頭安設在管道的正下方； 8.各參量監測孔應按照監測

8、要求按規格焊接在管路上。避雷塔噴粉抑爆裝置環境濃度傳感器環境濃度傳感器安全抽采設備：水環真空泵、防回火泄爆器、氣水分離器、噴粉抑爆裝置、分流管路系統等。安全監控系統：GD4瓦斯抽放多參數傳感器、CO傳感器、監控分站等。安全運行管理：實時監測、參數超限報警和自動保護停機；安全抽采參數界限值：CH4報警濃度小于或等于35%、停機濃度小于或等于30%；O2報警濃度7%、停機濃度9%。排空或集輸排空或集輸泵房泵房井口井口27 剪切模式拉伸模式拉剪綜合模式擠壓模式套管防護裝置加工l 形成了抗剪切及抗拉伸厚壁剛性及柔性綜合防護結構的裝置。五、五、地面鉆井抽采采動區瓦斯技術地面鉆井抽采采動區瓦斯技術序號井號

9、抽采及井身變形情況序號井號抽采及井身變形情況1 SHCD-01 暢通，平均抽采量1.35萬m3/d，濃度88%。 18CZCD-05 暢通，發生變形，平均抽采量0.6萬m3/d，濃度50% 2 SHCD-02 暢通，平均抽采量0.65萬m3/d，濃度64%。 19CZCK-01暢通，平均抽采量0.312萬m3/d，濃度44% 3 SHCD-03 暢通，平均抽采量0.45萬m3/d，濃度56%。 20CZCK-02暢通，平均抽采量0.342萬m3/d，濃度38% 4 SHCD-04 暢通，未接抽。21YCCD-01發生變形，平均抽采量0.32萬m3/d，濃度32% 5 SHCD-05 變形較嚴重

10、，破斷 22YCCD-02 暢通，均抽采量0.7萬m3/d，濃度75% 6 SHCD-06 暢通，平均抽采量1萬m3/d，濃度85% 23YCCD-03暢通，未接抽。7 SHCD-07 暢通，發生變形,平均抽采量0.41萬m3/d，濃度50%。 24YCCD-04已安裝設備，進入采空區，未接管網8 SHCD-08 破斷，地表下沉較嚴重25YCCD-05破斷，有積水。9 SHCD-09 暢通，平均抽采量0.45萬m3/d，濃度71% 26YCCD-06暢通，平均抽采量1.2萬m3/d，濃度51% 10 SHCD-10 暢通，平均抽采量0.64萬m3/d，濃度73% 27YCCD-07暢通，變形，

11、平均抽采量0.42萬m3/d，濃度37% 11SHCD-11暢通，平均抽采量0.55萬m3/d，濃度68% 28YCCD-08暢通，平均抽采量0.73萬m3/d，濃度47% 12SHCD-12暢通，平均抽采量0.75萬m3/d，濃度70% 29YCCD-09暢通，未接抽。13SHCDL-01暢通，平均抽采量2.2萬m3/d，濃度80%30YCCD-10暢通，未接抽。14CZCD-01 停抽，累計抽采量140萬m3/d 31YCCD-11暢通，平均抽采量0.96萬m3/d，濃度58% 15CZCD-02 暢通，平均抽采量0.68萬m3/d，濃度55% 32SHCK-01阻塞嚴重，未能抽出煤層氣。

12、16CZCD-03暢通，未接抽。33SHCK-02暢通，平均抽采量0.288萬m3/d，濃度32% 17CZCD-04 暢通，平均抽采量0.68萬m3/d，濃度55% 晉煤共施工晉煤共施工3333口口采動區地面井采動區地面井，運行采動區地面運行采動區地面井井2828口，有口，有4 4口井口井變形嚴重不可抽變形嚴重不可抽采，采，2424口井均暢口井均暢通可抽采，采動通可抽采，采動區地面井抽采成區地面井抽采成功率達功率達85%85%。五、五、地面鉆井抽采采動區瓦斯技術地面鉆井抽采采動區瓦斯技術地面單井抽采純量最高達3萬m3/d左右（平均0.85萬m3/d），采氣濃度最高達93%（平均75%），單井最大抽采純量900萬m3，單井平均抽采純量220萬m3，提高了煤礦區煤層氣抽采效率。YCCD-02井抽采數據曲線井抽采數據曲線SHCD-06井抽采數據曲線井抽采數據曲線SHCD-01井抽采數據曲線井抽采數據曲線CZCD-01井抽采數據曲線井抽采數據曲線五、五、地面鉆井抽采采動區瓦斯技術地面鉆井抽采采動區瓦斯技術針對寺河煤礦地質條件特點，在3313工作面設計施工1口頂板“L”型地面井。抽采氣量監測數據抽采氣量監測數據u實現本煤層采動影響區、采空實現本煤層采動影響區、采空區連續抽采，鉆井結構完好；區連續抽采，鉆井結構完好；u平均采