井下瓦斯抽采钻孔机械造穴技术研究.pdf

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1、Ｖｏｌ４２Ｎｏ６矿业安全与环保第４２卷第６期Ｄｅｃ２０１５ＭＩＮＩＮＧＳＡＦＥＴＹ＆ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ２０１５年１２月赵继展．井下瓦斯抽采钻孔机械造穴技术研究［Ｊ］．矿业安全与环保，２０１５，４２（６）：６６－６８．文章编号：１００８－４４９５（２０１５）０６－００６６－０３井下瓦斯抽采钻孔机械造穴技术研究赵继展（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安７１００５４）摘要：为了解决低渗透性煤层瓦斯抽采困难的问题，通过理论分析和数值模拟研究了提高钻孔瓦斯抽采效率的主要途径，借鉴煤层气洞穴完井工艺技

2、术，研制了以钻机给进和旋转为动力、适用于井下瓦斯抽采钻孔的开合机械臂式造穴工具，形成了可在井下煤层瓦斯抽采钻孔内定点位置实现Φ６００ｍｍ洞穴的工艺技术。在芦岭煤矿的２组造穴钻孔工程试验表明，机械造穴技术能够明显提高钻孔瓦斯抽采效果，与同一地点的常规瓦斯抽采钻孔相比，造穴钻孔单孔瓦斯抽采浓度提高了２．３１～４．００倍，纯瓦斯流量提高了２．６３～５．１１倍。关键词：低渗煤层；瓦斯抽采；机械造穴；数值模拟中图分类号：ＴＤ７１２文献标志码：Ｂ网络出版时间：２０１５－１２－０１１１：５１网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ

3、／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／５０．１０６２．ＴＤ．２０１５１２０１．１１５１．０３２．ｈｔｍｌＳｔｕｄｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＣａｖｉｔｙ－ｆｏｒｍｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＧａｓＤｒａｉｎａｇｅＨｏｌｅＤｒｉｌｌｉｎｇＺＨＡＯＪｉｚｈａｎ（ＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＸｉ’ａｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｉｆｆｉｃｕｌｔｇａｓｄｒａｉｎａ

4、ｇｅｆｒｏｍｔｈｅｃｏａｌｓｅａｍｗｉｔｈｌｏｗｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ，ｓｔｕｄｙｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｍａｉｎｗａｙｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｇａｓｄｒａｉｎａｇｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｂｙｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｃｏａｌ－ｂｅｄｍｅｔｈａｎｅｗｅｌｌｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，ａｃａｖｉｔｙ－ｆｏｒｍｉｎｇｔｏｏｌｗｉｔｈａｒｅｔｒａｃｔａｂｌｅａｒｍｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｗｈｉｃｈｔｏｏｋｔｈｅ

5、ｄｒｉｌｌｆｅｅｄａｎｄｒｏｔａｔｉｏｎａｓｔｈｅｐｏｗｅｒａｎｄｗａｓｓｕｉｔａｂｌｅｔｏｄｒｉｌｌｇａｓｄｒａｉｎａｇｅｈｏｌｅｓ，ｗｉｔｈｔｈｉｓｃａｖｉｔｙ－ｆｏｒｍｉｎｇｔｏｏｌ，Φ６００ｍｍｃａｖｉｔｙ－ｆｏｒｍｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄａｔａｆｉｘｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｇａｓｄｒａｉｎａｇｅｈｏｌｅｓ．Ｔｈｅｃａｖｉｔｙ－ｆｏｒｍｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｓｔｉｎＬｕｌｉｎｇＣｏａｌＭｉｎｅｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃａｖｉｔｙ－ｆｏｒｍｉｎｇｔ

6、ｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｃｏａｌｇａｓｄｒａｉｎａｇｅｄｒｉｌｌｉｎｇｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｇａｓｄｒａｉｎａｇｅ，ａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｇａｓｄｒａｉｎａｇｅｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｔｈｅｇａｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆａｓｉｎｇｌｅｈｏｌｅｗｉｔｈｔｈｅｃａｖｉｔｙ－ｆｏｒｍｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２．３１ｔｏ４．００ｔｉｍｅｓａｎｄｔｈｅｐｕｒｅｇａｓｆｌｏｗｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２．６３～５．

7、１１ｔｉｍｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌｓｅａｍｗｉｔｈｌｏｗｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ；ｇａｓｄｒａｉｎａｇｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃａｖｉｔｙ－ｆｏｒｍｉｎｇ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ我国煤层渗透率低，一般为（０．１～０．００１）×等需配置大型设备，对操作过程要求较高；而深孔爆－３２［１］１０μｍ，随着煤炭开采逐渐向深部发展，地应力破技术实施过程中工艺参数计算和控制复杂，且易增加，煤层的渗透率进一步降低。为改善低渗透性产生哑炮而留有安全隐患，因此仍然需要寻求一种煤层瓦斯抽采困难的现状，近年来有关研究人员提简单有

8、效的瓦斯强化抽采技术。研究和实践表明，［２－３］出了一系列的强化增透措施，如水力压裂、高压增大钻孔直径能有效地卸压消突、提高瓦斯抽采效［４］［５］［６－７］水射流割缝、深孔爆破等，取得了一定的效果，果，但大直径抽采钻孔（孔径大于１５０ｍｍ）施工［８］但也存在诸多