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中国煤炭报:两种技术取长补短,让瓦斯“卸、脱”不再难
发布时间:2020-05-09 17:08:25     作者:弯桂清   浏览量:2072   分享到:

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     两种技术取长补短,让瓦斯“卸、脱”不再难

——陕煤集团彬长矿业公司力推瓦斯安全高效抽采侧记

“自3月初启动‘2111’技术项目以来,我矿在401102运顺东已顺利施工高压水射流割缝钻孔11个,进尺1914米。”412日,陕煤集团彬长矿业公司孟村矿通风部经理李文福说。

科学规划、试验研究、方案制定、设备引进、队伍组织、技术培训、安全管理、过程监督……今年以来,彬长矿业公司携手陕煤化技术研究院,多措联动,积极推进国内首创的高压水射流割缝+二氧化碳驱替“2-111”瓦斯高效抽采技术项目落地,取得良好成效。

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2111”技术是啥

简单说,高压水射流割缝+二氧化碳驱替“2-111”瓦斯高效抽采技术(简称“‘2111’技术”)是利用高压水射流割缝卸压和液态二氧化碳气相驱替原理及工艺,在单孔内开展2种技术作业,1次割缝卸压、1次气相脱附驱替以及1次导向扩冲驱气的瓦斯高效抽采新模式。

一直以来,瓦斯是煤矿灾害防治的重点。受煤层与赋存的影响,陕煤集团所属的彬长、韩城、铜川、黄陵等矿区均为高瓦斯矿井,瓦斯资源丰富。

近年来,在瓦斯的高效抽采及利用方面,业内出现了以水力压裂、水力割缝等为主的钻孔卸压增透技术;利用氮气、二氧化碳等液态惰性气体对煤层瓦斯进行驱替,降低游离瓦斯及吸附量的注气技术等一批新技术、新工艺。

这些技术中,卸压增透技术作用范围有限,卸压半径不大,对煤体大量吸附瓦斯不能有效脱附;驱替技术则由于煤体致密,煤体内没有大量裂隙存在,运移通道不畅通,实际效果并不明显。

要实现瓦斯的高效抽采,大幅提升瓦斯抽采浓度,就必须考虑瓦斯在煤体中的流动特征和煤体吸附瓦斯快速脱附的特性。

“‘2111’技术可有效解决‘卸’与‘脱’抽采难题,形成‘以割卸压、以气驱替、监测监控、高效利用’新模式,实现矿井瓦斯高效抽采及高效利用。”彬长矿业公司科技副总工程师吴学明说。

2111”技术能做啥

2111”技术理念中的高压水射流割缝技术是一种充分利用高压水作为冲击动力来源,在抽采钻孔孔壁至煤体进行扫圈式切割、排渣,最终在煤体中形成缝槽,从而达到为煤体增透、降温、降尘、卸压的目的。

去年10月,彬长矿业公司与陕煤化技术研究院联合开展了 “孟村矿煤层高压水射流割缝技术研究”项目。实施6660米钻孔后,平均瓦斯抽采数据显示,割缝11次的瓦斯抽采浓度是未割缝的2.11倍,瓦斯抽采纯量是未割缝的2.78倍。

液态二氧化碳气相驱替原理及工艺是:当煤层中注入二氧化碳后,由于二氧化碳的强吸附力,二氧化碳与煤基质微孔隙中的瓦斯产生了竞争吸附,从而将原来吸附在煤层中的甲烷置换出来,达到驱替目的。

去年12月,彬长矿业与西安科技大学携手在孟村矿矿井采用液态二氧化碳驱替技术后,抽采瓦斯浓度是原始浓度的3.61倍至4.17倍,抽采瓦斯纯量是原始纯量的4.63倍至6.79倍。

正因为有了这些前期的基础性研究,2111”技术项目得以在彬长矿区适时催生并落地。截至目前,单孔内开展高压水射流割缝卸压和液态二氧化碳气相驱替2种技术作业,在国内尚无前例。

彬长矿业此次开展的2111”技术项目通过将高压水射流割缝卸压和液态二氧化碳气相驱替2种技术进行组合,实现取长补短、优势互补,扩大煤体的卸压、增透范围,控制裂缝的延伸方向和改变裂缝的无序扩展状况,增加裂缝的发育规模,减少瓦斯富集区和抽采空白带。同时,致裂后,二氧化碳可驱替煤体吸附的瓦斯,大幅提高煤层瓦斯抽采效果。

2-111”技术能干成啥

彬长矿区不仅瓦斯灾害威胁严重,同时还伴生水、火、冲击地压、煤尘、顶板、地热等多种自然灾害,是全国煤矿灾害最重、治理难度最大、安全风险最高、有效防范和遏制重特大事故任务最繁重的矿区之一。

“要把‘2111’技术与矿井灾害综合防治相结合,与矿井煤炭产量、掘进进尺相结合,多措联动,积极推进项目实施。”去年1214日,彬长矿业公司党委书记、执行董事赵文革在公司“2111”技术项目推进会上说。

今年初以来,彬长矿业公司充分发挥矿区灾害综合治理工程研究中心的平台优势,以多元灾害矿区科学开采建设研究与示范项目为引领,积极探寻瓦斯、冲击地压、水、火、煤尘等灾害同防同治的技术可能性,摸索规律,探究机理,扎实推进2111”技术项目落地。

目前,继孟村矿之后,该公司胡家河、大佛寺、小庄等矿井也全面启动了2111”技术项目。

“该项目可大幅度降低抽采费用,提升抽采系统瓦斯流量及浓度,减少乏风量,减少瓦斯钻孔数,节省抽采时间。同时还可有效缓解煤自然发火难题,遏制冲击造成的大面积瓦斯超限及矿压事故发生概率,甚至可代替高抽巷及高位钻孔功能。该技术项目理念前瞻,综合治灾技术优势突出,经济效益显著,具有广阔的推广应用前景。”率先提出、积极倡导“2111”技术项目的陕煤集团副总经理、陕西煤业总经理王世斌说。(弯桂清


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