1、煤 矿 瓦斯抽采 新技 术胡千庭重 庆 大学 资 源及 环 境科学学院煤 矿 灾害 动 力学与控制国家重点 实验 室2016.07.28一、引言二、 井下瓦斯抽采 钻 孔施工技 术 及装 备三、 井下抽瓦斯提 浓 增量 技 术四、 井下水力 压 裂增渗 技 术五、 地面 钻 井抽采采 动 区瓦斯技 术目 录1、煤 矿 瓦斯抽采的意 义 是 预 防煤 矿 瓦斯事故的治本之策；是将瓦斯 变为资 源的重要途径 是减少温室气体排放的重要内容一 、引言2、煤 矿 瓦斯抽采存在的主要 难题 顺 煤 层 抽瓦斯 钻 孔施工深度 难 以 满 足高效区域抽采的要求，使得大量采用抽瓦斯 专 用岩巷，工程成本高、施
2、工 时间长 、 产 生大量 废 渣； 缺乏 长钻 孔 轨 迹 测 定技 术 ，使得抽瓦斯 难 均匀、易留事故 隐 患； 井下 钻 孔施工存在 风险 ， 远 程（或地面）操控成 为趋势 和 难 点； 井下抽采的瓦斯 浓 度低，不利于安全抽采与 输 运，也 给资 源化利用 带 来困 难； 煤 层 透气性低，抽瓦斯效果 较 差，提高透气性和抽采效果是 难题 ； 地面井抽采 动 区瓦斯效果好，但易受采 动 破坏，提高其高效服 务 寿命是 难题。一 、引言1、 适用于中硬较稳定煤岩层的水平定向复合钻进技术孔底马达带动钻头旋转，钻机带动钻杆和孔底马达旋转，使钻头 在 复合动力驱动 下 旋转 ；仅 孔底马达
3、驱动钻头旋转时 实现调斜 。在寺河煤矿顺煤层定向钻进主孔孔深 达到 1881 m，基本满足了 f=0.8-6的 中硬较稳定煤岩层顺层瓦斯抽采钻孔施工 的要求 。二、 井下瓦斯抽采 钻 孔施工技 术 及 装 备整体式 钻 机适用于大断面空间复合 钻进 原理技术发展方向： 减少岩巷工程，以 钻 孔代替巷道，减少井下作 业 人 员l技术特点 ：l钻机 具有适应于不同施工空间条件的 大功率整体式和分体式结构 ；最大 输出转矩12000Nm，能满足不同规格钻具孔口回转、孔底马达回转和复合驱动三 种 定向 钻进 工艺的要求 。二、 井下瓦斯抽采 钻 孔施工技 术 及 装 备l 配备 孔外供电 的高可靠随钻
4、测斜 实现随钻测轨迹 。 分体式 钻 机适用于小断面空 间多分支 钻 孔l 可从主孔钻进许多 分支钻孔 ，扩大钻孔控制范围 。l 提高 孔底钻具 切削速度 ，中硬煤 层 综合 钻进效率 较滑动钻进 提高 10%，顶板 岩层 提高50%。 钻孔 轨迹平滑 ，钻进过程中 钻具阻力小，钻机系统压力小 。 应 用途径： 尽可能减少岩巷工程，减少矸石外排、缓解接替关系、降低工程成本。走向 多 分枝定向水平 长 钻孔 ，可用于煤巷条 带 或采煤工作面大面 积预 抽煤 层瓦斯。淮北 顶 板 梳状 钻 孔二、 井下瓦斯抽采 钻 孔施工技 术 及 装 备晋城递进式预抽本煤层瓦斯寺河矿顶板 水平 长钻 孔2、 适
5、宜于松软突出煤岩层钻孔施工 的 高转速 异 形钻杆压风排渣钻孔技术l问题： 对 f0.8、尤其是 f0.5的松软煤层 ， 钻进过程中 孔壁变形严重，极易使钻杆抱死，深孔成孔困难 ，通常为 40 60 m，钻孔覆盖范围难以满足采掘前大面积区域预抽煤层瓦斯的要求。 原因： 钻孔壁变形大，钻孔缩径严重 ， 沿程钻杆旋转过程中阻止旋转的阻力 大 。二、 井下瓦斯抽采 钻 孔施工技 术 及 装 备l 研制 成大功率高 转速钻机 ,功率 90kw、最 高 转速达 700r/min， 转速无级可调，提高 排渣速率；对高转速动力头轴承强制供油润滑与冷却，避免高转速轴承升温易损 。高 转 速大功率全液 压钻 机
6、l研制成 具有高 强 度、可正反 转 、参数 优 化的 宽 叶片螺旋钻杆、三棱螺旋钻杆 等 异形钻杆，使钻杆在旋转过程中具有切削孔壁变形煤岩的功能，确保钻孔不缩径；同时 螺旋钢带或螺旋槽 的 钻杆结构形成机械螺旋强力排渣的有利通道 。l研制成 易破碎煤块的钻头 ，预防产生大块钻渣卡堵排渣通道。二、 井下瓦斯抽采 钻 孔施工技 术 及 装 备l 采用合理参数的 雾化压风排渣工艺 ，减少 水对孔壁煤体的破坏，提升 排渣速度， 确保 排渣及时 。l研制成回转钻机用的无 磁 随钻测斜技术，测定 数据储存 在测管的数据存储器内，待钻杆全部退出后将数据传输到电脑，并绘制钻孔轨迹 ， 但难以实现随钻纠偏。 储 存式无 磁随 钻测 斜技术二、 井下瓦斯抽采 钻 孔施工技 术 及 装 备无线 轨迹 随钻 测定系统随 钻 测定信息无线传输原理钻头钻杆测管发射绝缘钻杆接收电脑l研制成回转钻机用的 无线 随钻 实时测定轨迹 技术，测 管测定 的 数据 通过 发射 管实时发射到外侧钻杆 ， 外侧钻杆传输到孔口接收器，接收器将信号传输到电脑， 实现 无线随钻实时测斜 。 解决了回转钻进测轨迹难题。
