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成果名称: 黄陵矿区煤油气共生矿井油型气(瓦斯)防治技术研究

成果登记号: 9612017Y0356

第一完成单位: 陕西陕煤黄陵矿业有限公司

联 系 人: 韩长路

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 环境保护与资源综合利用

应用行业: 采矿业

成果简介:

    黄陵矿区是国家"八五"重点建设项目,属于煤油气共生矿区。随着矿井开采活动的进行,矿井瓦斯涌出量逐年增大,同时,出现了围岩瓦斯异常涌出,其中底板瓦斯异常涌出尤为严重(多个地点发生了大面积底板瓦斯异常涌出现象),异常涌出气体导致采掘面瓦斯浓度超限,造成采掘停滞及接续紧张,增加监测难度,危及工人生命安全,给矿井安全高效生产造成严重威胁。初步研究表明,底板异常涌出气体与煤层气不同,其成因类型为油型气,由于前期对油型气勘查程度不足,造成目前对油型气认识不清,也尚未开展矿井油型气监测监控及油型气爆炸临界值等方面的研究,更未能形成有效地煤油气共存矿井瓦斯综合防治理论及技术体系,在此情况下,煤矿瓦斯与油型气灾害将给矿区的安全生产造成严重威胁。因此,针对黄陵矿区煤油气共生条件下矿井瓦斯既有煤层气(瓦斯),又有油型气、且危险性大的特点,急需形成一套适应当前矿区发展形势的油型气(瓦斯)基础理论与防治技术体系,2012~2016年陕西陕煤黄陵矿业有限公司联合中煤科工集团西安研究院有限公司、煤矿瓦斯治理国家工程研究中心、西安科技大学共同开展了《黄陵矿区煤油气共生矿井油型气(瓦斯)防治技术研究》项目,通过项目研究取得了3个方面的创新性成果:

    ⑴建立了油型气(瓦斯)勘查技术,初步形成了油型气赋存与涌出理论体系:

①集成了地面钻探勘查、井下绳索取心勘查、井下二维地震勘探等煤矿区油型气综合勘查技术,查明了矿区油型气储集层分布。②查明了采掘工作面油型气赋存、涌出规律和涌出机理。③建立了矿井油型气区域综合预测指标及预测方法,提出了多级油型气地质图编制方法,建立了采掘工作面油型气地质工作体系。

    ⑵建立了煤油气共生矿井油型气综合防治技术体系,创立了矿井油型气(瓦斯)立体综合抽采技术:

①采用数值模拟、相似材料模拟及现场实测方法,提出了采空区倾向方向上油型气运移、聚集的"哑铃形"模型。②提出了采掘工作面"超前预置钻孔法"探抽全过程油型气防治技术、定向长钻孔立体综合抽采技术及井下水力压裂油型气(瓦斯)强化抽采技术等矿井油型气(瓦斯)综合防治技术方法。③集成井下压风和高分子水性材料排渣、两堵一注封孔及抽采孔压风排水等煤层底板油型气抽采钻孔施工工艺。

    ⑶研究了油型气爆炸与巷道扩散规律,研制了煤矿油型气检测装置:

①提出了油型气爆炸性测试的特征气体组分指标与测试方法,得到了油型气爆炸性计算模型及临界值域。②研究了油型气在巷道空间的扩散规律,得出了检测装置布局的理论依据。③基于催化燃烧与激光甲烷测量技术,研制了与监控系统适配的油型气实时监测装置。④基于回波激光检测技术,研制了煤矿油型气线性检测仪,实现了油型气涌出区域的快速判定。

    项目查明了黄陵矿区煤油气共生矿井油型气(瓦斯)赋存和涌出规律,阐明了油型气涌出机理,形成了一套煤油气共生矿井油型气(瓦斯)赋存、涌出规律和涌出机理的基础理论体系;集成开发了一套油型气(瓦斯)储集层综合勘查与油型气综合防治技术;研发了巷道油型气检测装置,该装置能够及时、有效、便捷的检测巷道是否有油型气涌出。获得实用新型专利7项,发表学术论文15篇。

    通过项目研究,避免了因油型气异常涌出造成的停产停掘现象,实现了油型气(瓦斯)"零"超限,保障了矿工的生命安全和矿井的安全高效生产。解放受油型气威胁无法开采区域8.28km2、煤炭资源4000万t,增加产值120亿元;研究成果指出了油型气防治的重点区域,减少油型气防御面积30%,优化了油型气(瓦斯)抽采钻孔布置,2014年、2015年累计减少油型气治理钻探工程量60万m,油型气治理钻探工程费减少9000万元。研究成果填补了煤炭行业关于矿井油型气基础理论认识、油型气监测监控和油型气治理技术的空白,可以为黄陇煤田或国内其他煤油气共生条件下的油型气(瓦斯)防治提供理论、技术和装备借鉴作用,取得了较大的经济和社会效益。