本煤层瓦斯抽采封孔器材研究报告

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1、本煤层瓦斯抽采封孔器材研究报告《本煤层瓦斯抽采封孔器材研究》鉴定材料之二本煤层瓦斯抽采封孔器材研究研究报告山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司河南理工大学二〇〇八年十月65本煤层瓦斯抽采封孔器材研究报告目录1引言32国内外本煤层瓦斯抽采封孔技术现状52.1国内本煤层钻孔普遍采用的封孔方法及评述52.2国内其它封孔方法及评述72.3国外瓦斯抽采封孔技术现状113本煤层瓦斯抽采钻孔封孔理论研究143.1现行发泡材料封孔法的缺陷143.2主动支护式封孔原理的提出153.3主动支护式封孔原理的理论基础153.4关于主动支护式封孔原

2、理的数值模拟分析194新型封孔方法配套封孔器材的研究254.1囊袋式注浆封孔法的结构原理254.2囊袋式注浆封孔法的封孔机理315新型封孔方法配套注浆材料的研究325.1注浆材料的要求325.2注浆材料原料介绍335.3注浆材料性能的测定方法345.4注浆材料配方研究与性能测试356相似材料模拟试验436.1封孔材料的基本力学性能测试436.2试验装置的设计456.3试验设计486.4试验过程516.5试验数据采集及结果分析557工业性试验情况587.1封孔试验时间地点及基本情况说明587.2钻孔浓度测试5865本煤层瓦

3、斯抽采封孔器材研究报告7.3试验过程存在的问题和对策638结论6465本煤层瓦斯抽采封孔器材研究报告1引言我国煤炭产量占世界煤炭产量的三分之一，是世界第一采煤大国。我国50%左右的煤矿属于“高瓦斯矿井”和“煤与瓦斯突出矿井”，国家规定：“高瓦斯矿井”和“煤与瓦斯突出矿井”必须建立抽采（抽放）系统，采取先抽后采的方针。所以，瓦斯抽采（抽放）在我国相当一部分煤矿是普遍面临的问题。瓦斯对于煤炭开采而言是一种灾害源，采掘过程可引发瓦斯窒息、瓦斯爆炸、瓦斯燃烧、煤与瓦斯突出等事故。我国是世界上瓦斯灾害最严重的国家，每年瓦斯事故造成

4、大量人员伤亡，这不仅给国家和人民的生命财产带来了重大的损失，也造成了不良的社会和政治影响，已引起国际舆论的不良评价，也引起了中央政府的高度重视。瓦斯对于地球环境而言是一种温室气体，其温室效应是二氧化碳的20多倍，对臭氧层的破坏能力是二氧化碳的7倍，而且排放到大气中的瓦斯中还混杂有甲烷的同系物（H、HS、CO、NO、NH、SO）等放射性物质，这不仅污染大气，而且对人体健康也有害。国际公约中所谓的温室气体“减排”包含煤矿瓦斯气体的减排。瓦斯做为一种可燃气体是一种洁净能源，我国瓦斯（煤层气）资源相当丰富，据2000年煤科总院西

5、安分院的“全国煤层气资源评价”报告，我国（瓦斯）煤层气资源量为32-35万亿m3，发热量相当于450亿吨标准煤，多于我国常规天然气的资源量(29万亿m3)。纯瓦斯的热值大于33000kJ/m3，同常规天然气相当，是通用煤气的3倍左右，且燃烧后很少产生污染物，属优质洁净气体能源。因此开发利用煤层瓦斯资源，对于充分利用洁净能源，优化我国能源结构，改善煤矿安全生产条件以及减少大气污染，都具有重大的经济和社会效益。所以，国家对瓦斯（煤层气）的利用非常重视，这对环境保护和建立“节约型”社会具有重要意义。瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的根本

6、措施和主要途径，可以使瓦斯变害为宝（发电、供应煤气公式、汽车燃料等），对于煤矿安全、环境保护和资源利用均具有重要的意义。然而，由于我国煤层地质条件多变、煤层透气性差、封孔效果不良等原因，使得我国的瓦斯抽采利用存在65本煤层瓦斯抽采封孔器材研究报告诸多问题，主要表现在：钻孔漏气现象严重，瓦斯抽采浓度过低。由于钻孔漏气现象严重，使得很多矿区的瓦斯抽采浓度达不到可以利用浓度，使瓦斯利用成为困难，不得不将低浓度瓦斯排放到大气之中，这不仅造成瓦斯资源的巨大浪费，而且造成对大气的污染，后者已经引起国际舆论的指责。国内有些矿区，为了追

7、求瓦斯利用，而人为的降低抽采负压、缩短钻孔抽采时间，甚至过早的关闭低浓度钻孔的抽采，这些被动的方法虽然能够提高瓦斯抽采浓度，但降低了抽采效果和抽采纯量，对煤矿安全生产是十分有害的。众所周知，煤是一种多孔介质，煤中包含着从直径几埃的微孔到肉眼可见的孔隙和裂隙（＞10-2cm）各种不同的孔隙，而瓦斯在煤中的赋存状态又包括游离和吸附两种状态，在一定的瓦斯压力时，仅是游离瓦斯可以流动，吸附瓦斯只是在瓦斯压力降低时解吸转为游离瓦斯后才参与流动，钻孔瓦斯流动时，必须具有一定的能量（抽采负压），用以克服瓦斯气流所产生的阻力，预抽煤层瓦

8、斯时只有经历较长的时间才能达到预期的目的。理论上讲，如果钻孔不漏气，钻孔的瓦斯抽采浓度应当接近100%，而实际情况是：平煤瓦斯抽采平均浓度低于10%、郑煤瓦斯抽采平均浓度低于5%，阳泉瓦斯抽采平均浓度10%左右，透气性较好的晋煤个别矿在三个月以后浓度将为20%左右（很多钻孔将为10%以下）。这些情况说明，瓦斯抽采过程