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技术创新

把“气老虎”关在笼子里

来源:华阳科技  编辑:  时间:2021-05-17 09:06:44   点击:

开元:在科技“伏虎”上动脑筋 探索机械式煤层造穴泄压技术

采用机械式煤层造穴泄压技术后,开元企业造穴单孔日抽采瓦斯量达300立方米,抽采量较之前提高5倍以上,节省普通预抽钻孔50%。

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开元企业通风部技术人员研究图纸  李广良

今年以来,开元企业坚持“一个钻孔就是一项工程”“一个钻孔就是一份责任”的理念,瞄准抽掘采平衡,坚持“钻孔全覆盖”,积极推行以集团企业“8+3”瓦斯治理模式为脚本的开元措施,不断创新工艺流程,大胆探索试用机械式煤层造穴泄压技术,有力推动了瓦斯治理水平的新突破。

截至目前,开元企业使用机械式煤层造穴泄压技术施工造穴钻孔116个,与普通预抽钻孔方式相比,造穴单孔每天抽采瓦斯量达300立方米,相同时间内抽采量是以前的5倍以上,节省普通预抽钻孔达50%,在降低钻孔施工成本、提高钻孔质量的同时,提高了钻孔施工效率。

机械式煤层造穴泄压装置设施工作机构与动力系统自成一体,体积小巧、结构紧凑、全液压控制、操作简便、机动性好,所有功能全部实现液压控制,推进速度可根据不同工况进行方便控制,稳钻调整快速灵活,可在任意需要位置打孔,完全满足煤矿井下高(低)抽巷、皮带巷等狭小空间钻孔、探水、地质勘探等不同需求。机械式煤层造穴泄压装置设施液压泵站采用负载敏感系统,空载转速时消耗功率小,随负载变化功率相应增大,节能效果明显。特别是其配备高压密封三棱钻杆在易塌空的工作地点,配合采用风排粉和水排粉,施工效果更佳。

开元企业选用的KXJ-7300-500机械式煤层造穴泄压装置通过在含瓦斯突出煤体中卸出一定量的煤体,在钻孔周围形成孔洞,为煤体膨胀变形、卸压、位移提供了空间。同时,引起煤体裂隙网络发育,煤层透气性大幅度增高,促进瓦斯有效抽采,实现对含瓦斯突出煤体卸压增透。该装置前端封闭,具有造穴功能,实现了不退出钻杆钻进、造穴一体化,可有效提高煤层的透气性和瓦斯释放能力。经试用,该装置适用于煤与瓦斯突出煤层快速钻进、高压旋转机械水力造穴,达到高效卸压、增透增流的目的,可广泛应用于煤矿井下底(高)抽巷、本煤层掘进工作面施工瓦斯抽采孔、造穴孔。

“大家正尝试在钻杆内部安设逆流装置,防止加接钻杆过程中孔内钻杆内部高压水喷出伤人,同时缩短加接钻杆完毕后送水时间,防止钻孔内部煤粉、瓦斯堵塞钻杆。同时,大家将矿用振动筛式固液分离机使用高度调低,方便钻孔高度较低时使用,进一步减轻操作人员劳动强度。此外,大家把清水泵改进为小型的管路加压泵,直接静压水管内的水压加压到16MPa,使其体积更小,使用更方便。”针对试用过程中出现的“水土不服”等问题,开元企业副总工程师、通风部党总支书记解文汇已组织技术人员针对性地制定了解决方案,待全部改进完成后,开元企业将在全企业井下大范围推广使用该技术。(李广良)


平舒:在防突措施上出新招 全面提高抽采浓度和抽采量

通过构建地面井压裂增透抽采与井下掘进期间造穴卸压+气相压裂预抽相结合的综合立体式瓦斯抽采模式,平舒企业以空间换时间,提高瓦斯治理效率。

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平舒通风工区职工检查瓦检仪    闫彦

针对矿井瓦斯地质条件差异,平舒企业严格落实“一矿一策、一面一策”瓦斯治理要求,瓦斯治理效果显著。今年1至2月份,15213工作面“以岩保煤”钻孔工程量减少1820个,节约瓦斯治理费用691.6万元;15302工作面采取地面水砂压裂井累计排采瓦斯量198.4238万立方米,减少瓦斯治理岩巷施工1550米,节约成本1240万元;减少穿层钻孔约5580个,节约打钻、封孔、连接费用2120.4万元。

平舒企业坚持瓦斯治理“大超前”理念,坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则,根据“8+3”瓦斯治理模式,构建起地面井压裂增透抽采与井下掘进期间造穴卸压+气相压裂预抽相结合的综合立体式瓦斯抽采模式,做到以空间换时间,提高了瓦斯治理效率。

因地制宜,突出重点,利用先进技术加大瓦斯抽采和防突力度。平舒企业15号煤层翟下庄采区首采15302工作面及衔接的15301工作面,提前3年规划,应用地面井水砂压裂增透技术,施工20口水砂压裂井。今年1至2月份,地面井已抽采瓦斯198.4238万立方米,降低采区瓦斯压力和含量,达到消突的目的,使得翟下庄分区首采工作面,少施工一条底板岩石巷道,并取消穿层钻孔。同时,工作面顺槽掘进期间,配合顺层钻孔造穴卸压+气相压裂技术,使得煤巷月单进水平由120米提升至190米,缓解了生产衔接紧张的局面。

瓦斯治理既讲效果又讲成本,井下钻孔抽采预抽时间长是制约矿井高效生产的重要因素,采用传统的底抽巷“以岩保煤”,投入成本高,影响矿井生产衔接,影响矿井利润。目前,针对15号煤西区煤层薄的特点,平舒企业在瓦斯治理上采用穿层钻孔和顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的区域防突措施,通过配合压裂卸压和气相压裂增透技术在常规钻孔的应用,使得预抽效果明显增加。

“平舒企业矿井15号煤层西采区,已形成先采用‘以岩保煤’措施,通过顶板岩巷跟进下向穿层钻孔掩护工作面回风巷顺槽安全高效掘进,之后在已施工的回风顺槽内向相邻衔接工作面进风顺槽施工顺层预抽钻孔超前进行消突的瓦斯治理模式。”通风部副部长李军艺说,“掘进工作面做到‘零超限’‘零突出’,煤巷月单进水平由原先的130米提升至180米,进一步提高了煤巷顺槽安全高效掘进能力。此外,顶板岩巷可以‘一巷两用’,并在工作面回采期间作为低位抽采巷,解决回采工作面上隅角瓦斯问题,有效缓解采掘衔接紧张问题,充分释放矿井产能。”

“大家井下常规钻孔抽采瓦斯,必须与掘开相协调,并且钻孔预抽需要较长时间,很难保证在抽采瓦斯的同时还达到高效开采的要求,常造成抽、掘、采接替紧张,而且井下穿层或顺层钻孔预抽均存在一定的局限性。”平舒企业副总经理赵喜峰说,“大家利用地面井水砂压裂增透技术,超前治理瓦斯,节省了巷道掘进和打钻费用,创造了直接经济效益。同时,瓦斯抽采浓度和抽采量也大幅度提升,强化了瓦斯治理效果,缩短了瓦斯预抽时间,缓解了采掘衔接紧张问题,提高了掘进效率,充分释放矿井产能。” (冯文慧 李军艺)



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