低透气性煤层穿层钻孔区域预抽瓦斯消突技术研究
Study on Outburst Elimination Technique in Low Permeability Coalbed Using Zonal Gas Pre-drainage by Cross-measure Boreholes
煤炭作为我国的主导能源,有力地保障了国民经济快速可持续发展,同时煤炭开采所导致的灾害却制约煤炭的生产乃至社会经济的发展,其中尤以煤与瓦斯突出事故危害最大.我国煤层由于低透气性,煤与瓦斯突出危险性高,主要研究集中在卸压抽采消突技术,其中开采保护层的区域性消突措施取得了一些突破性进展,而对于未受采动卸压消突的高突煤层,穿层钻孔区域预抽瓦斯消突技术有待进一步研究.本文作为十一五国家科技支撑计划项目"矿井深部开采安全保障技术及装备开发"的一个子课题,通过理论分析和现场实践相结合的方法,主要研究以下三个方面:(1)穿层钻孔区域预抽瓦斯消突机理及影响因素依据煤体渗透率与有效应力之间的关系,提出对预抽瓦斯时煤体渗透性变化的认识,理论分析了预抽瓦斯对突出煤层有关参数的影响,并由煤与瓦斯突出机理的阐述,引出钻孔预抽瓦斯消突机理.(2)穿层钻孔区域预抽瓦斯数值模拟与优化布置建立穿层钻孔周围煤体瓦斯流动的数学模型和计算方法,模拟分析了钻孔周围煤体的瓦斯压力分布、钻孔瓦斯抽采量、抽采率和有效抽采时间,确定了不同透气性条件下的有效抽采半径.依据预抽瓦斯时煤体渗透性变化,理论联系实际,揭示了抽采负压对抽采效果的全过程影响.在现场试验的基础上分析了目前最为常用的瓦斯压力变化法测定有效抽采半径的不足,提出瓦斯抽采流量法测定有效抽采半径,并由此制定穿层钻孔优化布置方法.(3)穿层钻孔区域预抽瓦斯消突技术实践对穿层钻孔区域预抽瓦斯消突技术的三个实例进行了分析:实例一,新庄孜煤矿62110工作面底板巷穿层钻孔区域预抽瓦斯掩护切眼和下顺槽掘进试验,着重分析不同位置钻孔预抽瓦斯效果以及钻孔预抽瓦斯煤体透气性变化.消突效果检验后进行煤巷掘进,掘进期间通过对突出危险性指标和瓦斯涌出参数的分析,验证穿层钻孔区域预抽瓦斯消突技术的有效性;实例二,对比穿层钻孔区域预抽与边抽边掘的消突效果,体现区域性消突措施的优越性,深化"区域性措施先行,局部措施补充"的突出煤层瓦斯防治理念;实例三,针对低透气性煤层,常规钻孔布置方式预抽效果不好,试验一种高压脉动水锤裂化增透新技术,结果表明,采用脉冲式交变应力作用煤体,更能促进煤体裂隙发育,且增透效果较好.
- 作者：
- 余陶
- 学位授予单位：
- 安徽建筑工业学院
- 专业名称：
- 结构工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2010年
- 导师姓名：
- 卢平
- 中图分类号：
- TD712.6
- 关键词：
- 区域预抽；穿层钻孔；有效抽采半径；低透气性；优化布置；消突效果
- zonal pre-drainage；cross-measure boreholes；effective radius；low permeability；layout optimization；effect of outburst elimination
- 基金项目：
- 国家科技支撑