（煤层气技术）煤层气开采技术3共56p.ppt

1、钻孔预抽 我国预抽煤层瓦斯一般不采用巷道法，基本上都采用钻孔法，其布孔方式有两种：n 穿层网格预抽 中梁山矿务局南矿 预抽时间19个月 平均预抽率48%瓦斯压力由2.752.8MPa降至0.40.8MPa 煤体收缩变形1.52.6 煤体硬度增加3倍 煤层透气性增大9倍第1页，共56页。第2页，共56页。第3页，共56页。穿层瓦斯抽采布孔示意图第4页，共56页。芙蓉矿务局白皎煤矿 预抽期12个月 预抽率25%以上 瓦斯压力由2.48MPa降至0.65MPa 煤层瓦斯含量从17.8m3/t降为8.96m3/t 煤体收缩变形1.011.37地应力下降2.103.8MPa 煤体透气性增大85倍第5页，

2、共56页。松藻矿务局打通二矿穿层条带预抽第6页，共56页。松藻矿务局打通二矿 穿层条带预抽 效果预抽期68个月预抽率34.0838.86%基本消除突出危险平均月进度82.4m，实现了安全快速掘进第7页，共56页。松藻矿务局打通二矿采面网格预抽第8页，共56页。松藻矿务局打通二矿采面网格预抽第9页，共56页。松藻矿务局打通二矿采面网格预抽效果 西瓦斯巷钻孔间距1210m，预抽时间2029个月，东瓦斯巷钻孔间距66m，预抽时间1526个月 抽采瓦斯总量144.8万m3，预抽率达40.95%补充的顺层钻孔，没有因出现动力现象而终孔 回采过程中，瓦斯涌出量较小，未发生回风瓦斯超限和煤与瓦斯突出事故第1

3、0页，共56页。打钻装备ZYG-150型液压钻机第11页，共56页。ZY-50型全液压钻机ZY-200型液压钻机第12页，共56页。n顺层长钻孔预抽钻孔布置方式第13页，共56页。n 顺层长钻孔预抽 平行钻孔(焦作焦西矿)布孔 工作面上下布孔，孔长4070m 孔径75，孔间距36m 封孔深度47m第14页，共56页。n顺层长钻孔预抽平行钻孔(焦作焦西矿)效果 孔口负压1347KPa，抽采浓度20%65%预抽时间18个月，工作面预抽率达39.1%回采期间未发生突出第15页，共56页。n 顺层长钻孔预抽 平行斜交钻孔(六枝化处矿)布孔 上下布孔，孔长5080m 非均匀布孔 钻孔与采面夹角5 封孔深

4、度57m 孔径75第16页，共56页。n顺层长钻孔预抽平行斜交钻孔(六枝化处矿)效果 预抽时间18个月，工作面预抽率达28.4%吨煤瓦斯含量降低了28.44%可充分抽采卸压带瓦斯，有利于降低回采工作面的风排瓦斯量第17页，共56页。n顺层长钻孔预抽平行斜交钻孔(淮北芦岭矿)布孔 上下布孔，4060m 均匀布孔，孔间距4m左右 钻孔与采面夹角20 钻孔层位，12分层以内 聚氨酯封孔，深度6m以上第18页，共56页。n 顺层长钻孔预抽 平行斜交钻孔(淮北芦岭矿)效果 预抽时间，机巷孔61天，风巷孔105天 一分层工作面平均瓦斯涌出量由6.49m3/min，下降到5.41m3/min 一分层采面瓦斯

5、超限时间下降到10%以下 边采边抽效果好第19页，共56页。n 顺层长钻孔预抽 扇形钻孔(淮北芦岭矿)布孔 在溜煤眼中一分层以下 中间层位布置左右钻场 在钻场内沿煤层仰斜布置扇 形钻孔 平均孔深80m 孔底间距不大于20m 左右两钻场共打2030个钻孔第20页，共56页。n 顺层长钻孔预抽 扇形钻孔(淮北芦岭矿)效果 抽采时间150天，其中预抽49天，边采边抽45天，卸压抽56天 抽采量，预抽36.88万m3(25.8%)，边采边抽71.43万m3(50%)，卸压抽34.59万m3(24.2%)实现了预抽，边采边抽和卸压抽采的综合效果第21页，共56页。n 顺层长钻孔预抽 交叉钻孔(焦作九里山

6、矿)布孔 177个孔 平均长64m 斜向孔与平行孔夹角1520 三个交叉点第22页，共56页。n 顺层长钻孔预抽 交叉钻孔(焦作九里山矿)效果 孔口负压为2244KPa，抽采浓度20%89%单孔瓦斯抽采量为平行孔的1.852.53倍 提高抽采量46%102%机理 钻孔交叉点裂隙范围增大，透气性提高 避免塌孔、堵孔的影响 边采边抽，较早起作用，效果好第23页，共56页。n顺层长钻孔预抽打钻装备ZSM-250型顺层强力钻机第24页，共56页。n顺层长钻孔预抽lZSM-250型顺层强力钻机钻孔深度：250m 开孔直径：95、115mm终孔直径：90mm 钻杆直径：63mm钻孔倾角：050输出转速：1

7、00、60r/min输出扭矩：1.5、2.4kNm最大给进力：78kN最大起拔力：58kN正常推进速度：01.5m/min给进行程：720mm主要技术参数第25页，共56页。n顺层长钻孔预抽打钻装备ZY-300型全液压钻机 第26页，共56页。n 顺层长钻孔预抽lZY-300型全液压钻机主要技术参数 钻孔深度：300m 开孔直径：95、115、150mm 终孔直径：95mm 钻杆直径：63mm 钻孔倾角：090 输出转速：95、210r/min 输出扭矩：2.3、1kN.m 最大给进力：110kN 最大起拔力：80kN 正常推进速度：01.5m/min 给进行程：850mm 主机外形尺寸：(2

8、.10.81.3)m 主机重量：约2000kg(不包含钻杆)第27页，共56页。n顺层长钻孔预抽打钻装备MK-6 MK-7钻孔深度 600m开孔直径 200mm终孔直径 150mm电机功率 75KW重 量 3000第28页，共56页。n 顺层长钻孔预抽成孔工艺风力排渣、供风参数多级组合钻头扶正器第29页，共56页。钻孔有效抽采半径钻孔有效抽采半径 是指在规定的抽采时间内钻孔抽采瓦斯的有效影响范围，需从实际抽采工作中考察确定a穿层网格顶抽的有效抽采半径考察(北票台吉矿)西翼不同抽采时间瓦斯压力变化情况 有效抽采半径(30%)r=0.0127t0.915第30页，共56页。钻孔有效抽采半径钻孔有效

9、抽采半径 a穿层网格顶抽的有效抽采半径考察(北票台吉矿)东翼不同抽采时间瓦斯压力变化情况 有效抽采半径(30%)r=0.455t0.423第31页，共56页。合理预抽期的确定合理预抽期的确定 钻孔瓦斯抽采量随时间的变化关系符合负指数曲线，根据瓦斯抽采量衰减的程度，可以确定一个合理的预抽期第32页，共56页。大面积预抽瓦斯的基本模式大面积预抽瓦斯的基本模式n穿层网格顶抽第33页，共56页。大面积预抽瓦斯的基本模式大面积预抽瓦斯的基本模式n 穿层网格顶抽 主要优点a不受生产影响，能提供足够的抽采时间和空间a能在巷道未揭露煤层前进行预抽，对防止揭媒和掘进突出有着重要作用a施工条件好，成孔率较高a钻孔

10、服务时间长，可服务于预抽、边采(掘)边抽和采后卸压抽采全过程第34页，共56页。大面积预抽瓦斯的基本模式大面积预抽瓦斯的基本模式n穿层网格顶抽主要缺点a需掘进底板专用抽采巷a钻孔工程量大，钻孔利用率低第35页，共56页。大面积预抽瓦斯的基本模式大面积预抽瓦斯的基本模式n顺层长钻孔顶抽第36页，共56页。大面积预抽瓦斯的基本模式大面积预抽瓦斯的基本模式n顺层长钻孔顶抽主要优点a钻孔工程量相对较小，不需要底板瓦斯抽采巷，成本低a单孔流量大，见效快a能服务于预抽，边采(掘)边抽第37页，共56页。大面积预抽瓦斯的基本模式大面积预抽瓦斯的基本模式n顺层长钻孔顶抽主要缺点a在煤巷中施工困难a打钻过程中，

11、易发生卡钻，夹钻，喷孔，塌孔，不易成孔a长钻孔定向钻进还缺乏相应的技术和手段a受生产接替影响，抽采时间难以保证第38页，共56页。大面积预抽瓦斯的基本模式大面积预抽瓦斯的基本模式n穿层条带平行钻孔预抽第39页，共56页。大面积预抽瓦斯的基本模式大面积预抽瓦斯的基本模式n传层条带平行钻孔预抽(芙蓉白皎煤矿)第40页，共56页。大面积预抽瓦斯的基本模式大面积预抽瓦斯的基本模式n模块抽采(晋城寺河矿)第41页，共56页。边采边抽边采边抽n实质 抽采采面前方卸压条带的瓦斯第42页，共56页。边采边抽边采边抽n作用工作面接近钻孔810m时，钻孔瓦斯流量显著增加，有的增加近10倍工作面至孔口1.5m左右时

12、，瓦斯流量明显下降，钻孔报废，下一个孔接着起作用利用这一规律，在整个回采期间，都可进行边采边抽第43页，共56页。边掘边抽边掘边抽n 实质 抽采巷道两帮的卸压条带瓦斯n 布孔原则 避开松动区和原始区，布置在卸压区内第44页，共56页。边掘边抽边掘边抽 效果(淮南)巷道瓦斯涌出量减少44.5%，突出超限次数减少87.5%，平均月进度由4050m，增加到90m第45页，共56页。边掘边抽边掘边抽n布孔n效果(鸡西矿务局穆陵矿)掘进瓦斯涌出量高达8.2m3/min，抽出瓦斯57m3/min，降低60%70%以上第46页，共56页。提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径提高预抽瓦斯效果最根本的措施提高煤层透气

13、性提高煤层透气性 国内外试验和运用过的方法有：水力化措施水力化措施水力压裂、水力疏松、水力割裂、水力冲孔等孔内爆破孔内爆破化学处理化学处理应用前景较好的方法深孔控制预裂爆破高压水射流扩孔第47页，共56页。提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径n深孔控制预裂爆破 钻孔布置第48页，共56页。提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径n深孔控制预裂爆破 原理 不同于普通松动爆破，控制孔为爆破孔提供自由面，爆破后在煤体内形成爆破、控制孔相互连通的裂隙网，从而在很大程度上提高煤层的透气性第49页，共56页。提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径n深孔控制预裂爆破 装药 含水粉状炸药压风连续耦合装药孔内导爆索电雷管双炮头正向起爆

14、黄泥封孔(1012m)效果 瓦斯压力由1.32.0MPa下降到0.50.75MPa，煤层瓦斯含量减少56.5m3/t，风排瓦斯量由10m3/min下降到7.5m3/min，工作面推进度提高了43%第50页，共56页。提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径n高压水射流扩孔 原理 在已施工的煤孔中，采用旋转的高压水射 流，对钻孔周围煤体进行切割 钻孔直径扩大数倍 增大煤体暴露面积 扩大钻孔卸压范围 增加钻孔抽采瓦斯半径 提高预抽瓦斯效果第51页，共56页。扩 孔效 果提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径n高压水射流扩孔效果图第52页，共56页。提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径n高压水射流扩孔 装备SKP型高水射流扩孔器由高压水射流扩孔头、高压水泵、高压钻杆等组成。第53页，共56页。提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径n高压水射流扩孔 效果 在中梁山、芙蓉、松藻、淮南、窑街和石炭井的试验和应用表明：穿层钻孔：孔径扩大2.55.7倍 钻孔瓦斯抽采量提高2倍以上第54页，共56页。第55页，共56页。第56页，共56页。