[01634952]水力割缝改造低渗透煤层强化瓦斯抽放的成套技术与装备研究

该项目属于矿山工程安全技术领域煤矿瓦斯灾害是威胁煤矿安全生产的最大灾害。中国有69%的煤田属于低渗透煤层。随着煤矿开采深度的增加，低渗透煤田的比例还会增大。解决低渗透煤层瓦斯的主要措施有依靠通风排放排瓦斯，煤层瓦斯预抽放，开采解放层。现有的风排技术和抽放技术远远满足不了排放瓦斯的需要，在众多的单一厚煤层井田，开采解放层的方法不具备使用条件。因此，必须寻求新的技术与方法解决低渗透煤层瓦斯预抽放。该项目在深入研究与揭示三维应力作用下煤层透气性规律、煤层裂隙孔隙分布规律与裂隙介质固气耦合作用规律的基础上，提出了“卸压改造低渗透煤层”的成套研究方案。经过13年的艰辛攻关，进行了大量的实验研究、反复的设备改进和两次大规模工业性试验和推广应用，形成了“水力割缝改造低渗透煤层的成套技术与装备”的技术发明，授权了9项发明专利，完成五项研究内容1)提出了以水平割缝及其参数为核心的低渗透煤层改性方法；2)提出了长距离传输超高压(60－70MPa)流体的连续钢管及其制造方法；3)研制了超高压(60－70MPa)煤层水力割缝机及其配套装备；4)研制了适用于硬煤、中硬煤及软煤等各类煤层的水力割缝钻头；5)形成了由超高压力、大排量的高压水泵，水力割缝机、液压泵站组成的成套装备。通过工业性试验及推广应用的现场观测，该项目研制开发的水力割缝机可在煤层中切割缝高30~50mm，横向长度1.8m~2m，纵向100m的水平缝。实施水力割缝后可以大幅度提高煤层的透气性，使两个月的瓦斯抽放率达到50%以上，是常规钻孔抽放率的2~3倍。大幅度提高瓦斯资源的回采率，大大地降低了风排瓦斯引起的环境污染，保障了煤矿安全生产。取得了显著的经济效益和社会效益。该项目在潞安矿区五阳煤矿，屯留煤矿，阳泉矿区开元煤矿进行了现场工业性试验与应用。该项目的完成对于大幅度消除中国煤矿瓦斯灾害具有重要作用，有着广阔的应用前景。