[01048199]高瓦斯煤层采前预抽关键技术及装备研究

本项目研发的技术及装备适合煤矿井下作业要求，与国内外技术相比，在低透气性煤层的增透消突方面具有自主创新的特点。1.首次提出了“钻、割、抽”三位一体卸压增透区域瓦斯治理的创新思路并形成了系列技术与装备。2.提出点、线、面、体耦合的整体卸压机制，建立了割缝影响区内任一点消突的数学判据方程和割缝卸压范围内整体消突时间的数学模型。3.研发了将机械钻进和射流割缝相结合的高压磨料射流钻割一体化技术及装备，研制了压控钻割一体化钻头，解决了高压旋转动密封难题，实现了钻进和钻割的一体化作业。4.采用微胶囊化技术，开发了与钻割一体化技术相互配套的瓦斯抽放钻孔密封材料、技术及装备。5.提出了基于区域瓦斯治理的“钻、割、抽”三位一体的高瓦斯低透气性煤层钻孔内高压射流割缝卸压增透立体瓦斯抽采方法，形成一个由“点”到“线”，由“线”到“面”，由“面”到“整体”的卸压区，达到了区域性整体卸压增透的目的，提高了瓦斯抽采效率，实现了高瓦斯低透气性突出煤层瓦斯的安全、高效抽采。1、任务来源：国家“十一五”科技支撑计划项目课题、国家自然科学基金重点项目。2、应用领域和技术原理：应用领域：矿业安全工程领域、资源与环境工程领域；技术原理：本项目针对高瓦斯低透气性突出煤层区域瓦斯抽采难度大，钻孔密封效果不好，单孔有效影响范围小、钻孔实施工程量大的技术难题，首次提出了“钻、割、抽”三位一体卸压增透区域瓦斯治理技术，开发了一整套用于煤层钻割一体化卸压增透的设备、配套的钻孔密封材料和注浆设备，实现高瓦斯低透气性突出煤层瓦斯的安全、高效、均匀抽采，变高瓦斯突出危险煤层为低瓦斯无突出危险煤层。煤层中的瓦斯同煤炭一样是一种地下资源，将瓦斯抽出来送到地面作为原料和燃料加以利用，“变害为利”、“变废为宝”，可以起到节约煤炭、保护环境的效果，获得可观的经济效益，实现双能源开采。3、主要技术性能指标：本项目提出了基于区域瓦斯治理的钻割抽一体化技术，研发了一整套用于煤层钻割抽一体化卸压增透的设备，现场应用表明该技术对于扩大抽采孔影响范围，增大煤层渗透性，提高抽采效果有着显著的作用，主要体现在：（1）钻孔内煤体卸压、增透和瓦斯排放有效影响范围增大，煤体透气性提高了200～1000倍左右；（2）单孔瓦斯抽采量平均可达0.3m<'3>/min，瓦斯抽采浓度可达30～98﹪，回采工作面瓦斯抽采率达到50﹪以上；（3）割缝卸压增透后，瓦斯抽采钻孔数减少20～60﹪。