本煤層鉆孔瓦斯抽采失效機(jī)制及高效密封技術(shù)研究.pdf

1、鉆孔瓦斯抽采是礦井瓦斯防治的重要技術(shù)手段,抽出的瓦斯在作為清潔能源利用的同時(shí),又可以減少環(huán)境溫室效應(yīng)污染。雖然我國(guó)瓦斯產(chǎn)量大,但是抽采濃度波動(dòng)大的現(xiàn)狀造成了瓦斯利用率低的現(xiàn)實(shí)難題,其中封孔質(zhì)量的好壞直接影響了瓦斯的抽采效果,因此煤層鉆孔瓦斯抽采失效機(jī)制及高效密封技術(shù)的研究迫在眉睫。
　　本文在廣泛調(diào)研國(guó)內(nèi)外鉆孔瓦斯抽采現(xiàn)狀及封孔工藝和材料的基礎(chǔ)上,首先基于機(jī)械行業(yè)流體密封理論分析了鉆孔的密封機(jī)理,從煤的孔隙、裂隙雙重結(jié)構(gòu)性質(zhì)和采動(dòng)

2、應(yīng)力分布造成裂隙、滲透率變化兩個(gè)方面闡述了鉆孔密封的影響因素及封孔難度。
　　其次,指出鉆孔瓦斯抽采失效的主要原因是巷道空氣的滲入,鉆孔漏風(fēng)不但影響抽采濃度,造成抽采負(fù)壓損失,還可能引發(fā)煤層自燃。論文分析了本煤層瓦斯抽采鉆孔的漏氣途徑及原因,主要包括巷道一側(cè)煤壁漏風(fēng)和鉆孔封孔段漏風(fēng)。同時(shí)著重總結(jié)分析了鉆孔變形對(duì)瓦斯抽采的影響,分析指出:鉆孔失穩(wěn)變形使抽采有效作用面積減小,瓦斯流動(dòng)阻力變大,增加了鉆孔密封難度,嚴(yán)重影響抽采的效率。<

3、br>　　第三,提出了固液混合流體密封技術(shù),從液體水鎖效應(yīng)、固體顆粒群粒封堵效應(yīng)兩個(gè)方面論述了固液混合封孔機(jī)理,在對(duì)其基本特性研究基礎(chǔ)上,確定了材料配比,通過(guò)物理模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)考察了固液混合方法的密封性能,證明了固液混合材料是一種理想密封介質(zhì),該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)便、有效封孔的同時(shí),保證長(zhǎng)時(shí)間高效瓦斯抽采。
　　第四,針對(duì)巷道一側(cè)煤壁漏風(fēng)問(wèn)題,通過(guò)FLUENT軟件模擬了未噴涂巷道和噴涂巷道兩種情況下的瓦斯抽采過(guò)程,得出了在實(shí)際

4、瓦斯抽采工作中,壁面噴涂能夠有效減少負(fù)壓損耗,需盡可能進(jìn)行壁面噴涂的結(jié)論;
　　第五,針對(duì)鉆孔失穩(wěn)變形對(duì)瓦斯抽采的不利影響,提出松軟煤層充填護(hù)孔瓦斯抽采方法,該方法采用“鉆進(jìn)打孔,退鉆充填,封孔抽采”的工藝流程,經(jīng)過(guò)對(duì)多孔材料的性能分析,最終選擇現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土作為最佳充填材料。
　　最后,把壁面噴涂、固液混合鉆孔密封、充填護(hù)孔三種技術(shù)提煉組合成了“隔封撐”三位一體高效鉆孔瓦斯抽采技術(shù),論述了新技術(shù)全面阻隔漏氣通道、高效瓦斯抽