[01202050]高瓦斯突出煤层巷道快速卸压增透及瓦斯高效抽采关键技术研究

本项目在“十二五”国家科技支撑计划及企业自筹资金的支持下,以高瓦斯突出煤层三维立体卸压增透及瓦斯高效抽采技术为主线,围绕贵州（西南）突出煤层瓦斯吸附解吸控制机制、高突煤层三维立体卸压增透技术、煤岩层高效钻井与割缝一体化技术以及瓦斯抽采钻孔高效密封技术等四个方面开展攻关,取得如下创新： （1）提出了突出煤孔隙结构综合表征方法,开发了煤体吸附解吸分子动力学模拟软件,分析了贵州突出煤层孔隙结构特征及其对吸附解吸特性的控制机制,为贵州（西南）突出煤层瓦斯抽采与突出防治提供理论支撑。 （2）发明了高瓦斯煤层高压射流与机械钻具协同钻进及割缝卸压装备,配套研发了“四位一体”安全防护装置,实现了煤岩层快速高效钻井及高压射流割缝过程的安全可靠。采用该技术装备后钻孔成孔直径扩大2.4倍,钻进效率提高2倍;巷道瓦斯浓度＜0.2%,平均除尘率＞90%。 （3）开发了高瓦斯突出煤层“点-线-面-体”耦合卸压增透技术,创立了“割缝钻孔+普通钻孔”耦合卸压增透的瓦斯治理新模式。瓦斯抽采浓度比普通孔提高了0.62-1.09倍,抽采纯流量提高了1.93-2.27倍,直接扰动煤体体积提高了30倍,煤体暴露表面积增大4倍,节省抽采时间65.87～69.42%,巷道掘进速度提高了32%-35%。 （4）针对钻孔在动载荷下的破裂机制,发明了能适应钻孔裂隙动态变化的柔性膨胀封孔材料,首创了返渣封孔和封隔一体主动式组合封孔方法,攻克了抽采钻孔裂隙多、易漏气的封孔技术难题,钻孔密封度提高5-8倍,瓦斯抽采浓度从20%提高到60%以上,为获得高浓度瓦斯奠定了基础。