本煤層鉆孔瓦斯抽采失效機制及高效密封技術研究.pdf

1、鉆孔瓦斯抽采是礦井瓦斯防治的重要技術手段,抽出的瓦斯在作為清潔能源利用的同時,又可以減少環(huán)境溫室效應污染。雖然我國瓦斯產量大,但是抽采濃度波動大的現狀造成了瓦斯利用率低的現實難題,其中封孔質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制及高效密封技術的研究迫在眉睫。
　　本文在廣泛調研國內外鉆孔瓦斯抽采現狀及封孔工藝和材料的基礎上,首先基于機械行業(yè)流體密封理論分析了鉆孔的密封機理,從煤的孔隙、裂隙雙重結構性質和采動

2、應力分布造成裂隙、滲透率變化兩個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,鉆孔漏風不但影響抽采濃度,造成抽采負壓損失,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,主要包括巷道一側煤壁漏風和鉆孔封孔段漏風。同時著重總結分析了鉆孔變形對瓦斯抽采的影響,分析指出:鉆孔失穩(wěn)變形使抽采有效作用面積減小,瓦斯流動阻力變大,增加了鉆孔密封難度,嚴重影響抽采的效率。<

3、br>　　第三,提出了固液混合流體密封技術,從液體水鎖效應、固體顆粒群粒封堵效應兩個方面論述了固液混合封孔機理,在對其基本特性研究基礎上,確定了材料配比,通過物理模擬實驗和現場工業(yè)試驗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,該技術能夠實現簡便、有效封孔的同時,保證長時間高效瓦斯抽采。
　　第四,針對巷道一側煤壁漏風問題,通過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程,得出了在實際

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