科技成果

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成果名称: 瓦斯抽采钻孔带压密封技术装备及材料研发

成果登记号: 9612020Y0809

第一完成单位: 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司

联 系 人: 高碧云

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新产品

技术领域: 其他

应用行业: 采矿业

成果简介:

本项目以煤层瓦斯抽采钻孔密封为出发点,从煤体应力分布特征入手,深入研究钻孔周围应力场、裂隙场分布及封孔关键技术,提出了提高瓦斯抽采钻孔封孔质量的技术途径,确定瓦斯抽采钻孔封孔最佳位置,研制了瓦斯抽采钻孔带压封孔新装备并提出现场封孔新工艺,结合水泥基密封材料开发原理,研发了高强度、膨胀率高和凝固时间可调的瓦斯抽采钻孔封孔新材料。

通过本项目,采用理论分析、数值模拟等方法分析了巷道煤体应力分布规律,结果表明距巷帮约4-12m位置,此范围煤体处于压缩弹塑性状态,裂隙发育程度较弱,对气体渗漏易于控制,应在此区域进行封孔。

同时提出了提高瓦斯抽采钻孔密封效果有两种途径:一是尽量增强钻孔周围煤体强度,二是能够有效对裂隙进行密封。

同时根据现有最为成熟的"两堵一注"瓦斯抽采封孔理念,设计了一种瓦斯抽采带压封孔装备,该装备由瓦斯抽采管、囊袋及卡扣等原件组成,该装备通过向囊袋注入浆体,凝固后囊袋对孔壁反作用支承力,形成有效密闭空间,从而形成有效封堵。

通过试验证明,自主研发的瓦斯抽采封孔装备在0.5MPa注浆压力条件下封堵可靠。

同时通过机械扣压的方式实现了封孔工作的快速化、便捷化。

根据水泥基材料膨胀的反应机理,研发了一种无毒无害的水泥基膨胀密封注浆材料,该材料来源广泛且取材便宜,膨胀率可达20%,能有效充填钻孔裂隙及注浆后浠水空间,抗压强度高,28天抗压强度可达40MPa, 且凝固时间可调, 完全满足现场瓦斯抽采钻孔密封注浆工艺时间要求。

通过在彬长集团等进行封孔试验,现场试验表明,应用自主研发瓦斯抽采封封孔技术准备及材料后,在抽采期平均抽采浓度达到83%左右,注浆材料成本降低35%。

本项目采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法,分析了钻孔周围应力场、裂隙场分布特征和封孔关键技术,提出了提高瓦斯抽采钻孔封孔质量的技术途径,确定了瓦斯抽采钻孔封孔最佳位置,研制瓦斯抽采钻孔带压封孔新装备并提出现场封孔新工艺,结合水泥基密封材料开发原理,研发高强度、膨胀率高和凝固时间可调的瓦斯抽采钻孔封孔新材料。

该项目成果通过在陕西彬长集团大佛寺煤矿、胡家河煤矿等进行了应用,结果表明使用后该技术后,能够明显提高钻孔瓦斯抽采浓度、降低封孔成本,平均降低煤层抽采钻孔封孔成本36%左右。

同时由于极大地提高了钻孔瓦斯抽采浓度,能够有效地减小瓦斯抽采钻孔密度,极大地节省煤矿抽采成本。

因此,该技术一旦在现场推广使用,能够取得巨大的经济效益和社会效益,仅陕煤集团就可节省抽采成本上千万元。

瓦斯抽采是治理瓦斯的基本手段,而抽采瓦斯浓度低、封孔成本高是关键问题。

该项目研究成果在彬长等矿区得到成功应用,为今后高瓦斯煤矿瓦斯抽采钻孔封孔提供了新的思路和方法。

该项目成果在高瓦斯煤层抽采钻孔封孔方面具有良好的应用前景。

自长远来看,项目成果对保障煤矿安全生产具有重要的理论意义,对于节省封孔成本具有重要的经济意义,对高瓦斯煤层抽采将产生重大的社会效益,具有良好的推广应用前景。