矿井瓦斯综合抽采技术与设备创新体系研究

Methane extraction is fundamental measure on controlling methane. At present mathane emission quantity and methane hazard have increased with mining depth and strength development.The focus in future work of controlling methane is reduce labor intensity, improve working environment of worker and increase effection of methane extraction. Methane extraction synthesis technique and device innovation system are researched from synthetical research methods which are adopted by the project for above problem of meathane extraction in coal mine in China at present, which are device researching, theory analysis, numerical simulation, physical simulaiton, experiment in laboratory and field observation. Firstly, bore hole of gas drainage, sealed process of bore hole and it's device are researched by the project. In addition, high molecular weight polymer of sealed material is researched for the characteristics of the bore hole of gas drainage. Thirdly, mechanic characteristics of bore hole of gas drainage and the law of methane seepage in rock and coal mass are researched by the project. Fourthly, based on the result of the law of methane seepage, new device and new process the reasonable high-performance methane extraction synthesis model is put forward. At last, the effection of methane extraction innovation system is tested from using new device and new technology of the sysytem in coal mine.

瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害的根本措施。目前，我国煤矿随着开采深度的延伸和开采强度的加大，矿井瓦斯涌出量相应增大，瓦斯灾害日趋严重，如何降低工人劳动强度，改善工人作业环境，提高矿井瓦斯抽采效果，将是矿井瓦斯灾害防治的工作重点。本项目针对目前我国煤矿瓦斯抽采中存在的上述问题，采用设备研发、理论分析、数值及物理模拟、实验室试验及现场应用等综合方法，对矿井瓦斯综合抽采技术模式及设备创新体系进行整体研究。首先，对矿井瓦斯抽放钻孔及封孔新工艺及装备进行研究；第二，针对矿井瓦斯抽放钻孔的特点，对高分子聚合物封孔材料进行研究；第三，对瓦斯抽采钻孔煤壁力学失稳机理及瓦斯渗流规律进行研究；第四，结合瓦斯抽采新装备及工艺的研发，在分析矿井煤层瓦斯渗流规律的基础上，提出合理高效的矿井瓦斯综合抽采模式；最后，现场应用，采用研发的新型设备及新工艺对矿井进行现场试验，以检验此申请项目的创新体系在矿井瓦斯抽采中的效果。

瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害的根本措施。目前，我国煤矿随着开采深度的延 伸和开采强度的加大，矿井瓦斯涌出量相应增大，瓦斯灾害日趋严重，提高矿井瓦斯抽采效果，将是矿井瓦斯灾害防治的工作重点。本项目针对目前我国煤矿瓦斯抽采中存在的上述问题，采用设备研发、理论分析、模拟、实验室试验及现场应用等综合方法，对矿井瓦斯综合抽采技术模式及设备创新体系进行了整体研究。首先，对矿井瓦斯抽放钻孔及封孔新工艺及装备进行研究，得到了带压封孔新工孔，研发了矿用钻孔风排渣捕尘装置；第二，针对矿井瓦斯抽放钻孔的特点，对高分子聚合物封孔材料进行了研究，对初凝时间、黏度、膨胀性能进行了测试，并与普通材料试验结果进行了对比分析，结果表明聚合物封孔材料有明显的优越性；第三，对瓦斯抽采钻孔煤壁力学失稳机理及瓦斯渗流规律进行了研究，结果显示在孔周煤岩体破坏过程中，随着应力的增加其裂隙的扩展都是在孔周开始出现逐渐扩展延伸导致煤岩体损伤破坏；第四，结合瓦斯抽采新装备及工艺的研发，在分析矿井煤层瓦斯渗流规律的基础上，提出了裂隙带千米定向长钻孔以孔代巷及本煤层预抽，结合其它抽采方式的矿井瓦斯综合抽采模式；最后，现场应用，将研发的新材料及工艺在陕西某矿井进行现场试验，极大提高了矿井瓦斯抽采量，检验了此申请项目的创新体系在矿井瓦斯抽采中的效果。