本煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术试验研究

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我国所有地下煤矿基本上均为瓦斯矿井,高瓦斯矿井以及煤与瓦斯突出矿井大约占到50%左右。国家相关规定:“高瓦斯矿井”和“煤与瓦斯突出矿井”必须建立抽采(抽放)系统,采取先抽后采的方针。煤矿随着开采深度的不断增加,瓦斯涌出量也不断加大,煤与瓦斯瓦斯突出危险也会不断增加,高瓦斯突出矿井数量也在增加,致使煤炭企业在生产过程中经常发生瓦斯窒息、瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出等事故,使中国成为世界上瓦斯灾害最严重的国家。另外一方面,瓦斯是一种非常规天然气资源,在我国储量很丰富,仅山西省的煤层气储量相当于整个美国,但是利用率与美国相比却不理想。瓦斯一般在埋深在350~1950m的范围内,气储量相当于我国常规天然气总量(31.57万亿m3),是一种清洁能源。不管是煤矿防治瓦斯灾害和煤矿的安全生产,还是瓦斯的利用,都离不开瓦斯抽采。  本煤层瓦斯预抽是解决瓦斯事故的重要手段,而本煤层瓦斯抽采的关键技术是封孔,封孔的好坏直接关系到瓦斯的抽采效果、抽采浓度和瓦斯利用的多个方面。本文主要研究本煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术,结合天安十二矿的实际情况进行封孔的工业试验。天安十二矿本煤层瓦斯抽采主要是采用的聚氨酯封孔方法,聚氨酯封孔方法操作简单,但聚氨酯等高分子发泡材料抗压强度低、可压缩性大,对瓦斯钻孔没有直接的支护作用,容易造成钻孔变形因而导致形成漏气通道,造成了严重的漏气,影响了瓦斯的抽采效果。目前国内已经解决了这个技术难题,一种比较新的封孔技术“囊袋式注浆封孔法”。这种封孔法能够有效消除钻孔时留下的裂痕,而且对瓦斯钻孔形成有效的支护,保证了钻孔的稳定性。本文结合了天安十二矿的实际情况分析了聚氨酯封孔方法和囊袋式注浆封孔法的效果差异,通过比较囊袋式注浆法具有明显的效果,适用于天安十二矿。并通过使用FLAC3D数值模拟软件确定了封孔器材的合理的注浆压力,能够有效消除或减小塑性区的范围。利用钻屑法确定了天安十二矿的己15—31010进风巷钻孔的合理封孔深度(8~12m),为矿方提供了参考依据。
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