盘江矿区松软突出煤层护封联瓦斯治理新技术体系研究[].docVIP

盘江矿区松软突出煤层 护-封-联瓦斯治理新技术体系研究 研 究 方 案 贵州盘江精煤股份有限公司 中 国 矿 业 大 学 四 川 大 学 2012年月 目 录 1 研究背景 1 1.1 矿区概况 1 1.2 研究目的及意义 1 1.3 研究现状 2 1.3.1 瓦斯抽采孔垮塌防护研究 2 1.3.2 瓦斯抽采封孔技术研究 6 1.3.3 瓦斯抽采管网优化研究 7 1.4 研究思路 8 2 项目研究内容与技术方案 10 2.1 研究内容之一：瓦斯抽采孔钻护一体化技术 10 2.1.1 瓦斯抽采孔塌孔失稳机理研究 10 2.1.2 技术研究 22 2.1.3 装备研发 30 2.2 研究内容之二：二次封孔技术 32 2.2.1 二次封孔技术原理 32 2.2.2 固相颗粒封堵煤岩裂隙机理研究 33 2.2.3 技术工艺 36 2.2.4 装备研发 38 2.3 研究内容之三：瓦斯抽采管网优化 39 2.3.1 管网优化设计原理 39 2.3.2 管网优化设计研究 40 2.3.3 瓦斯抽采系统优化技术研究 43 3 项目可行性分析 45 3.1研究思路的可行性 45 3.2研究方法的可行性 45 3.3基础条件的可行性 46 4进度安排及资金预算 46 4.1 进度安排 47 4.2 资金预算 47 5 项目考核指标 51 6 经济社会效益分析 51 盘江矿区松软突出煤层护-封-联瓦斯治理新技术体系研究 1 研究背景 1.1 矿区概况 盘江矿区是我国“十二五”规划建设的全国14个大型煤炭生产基地之一。矿区因与云南富源、宣威接壤，地处中国“攀西-六盘水”这个资源富集“金三角”的最南端，又以丰富的煤炭资源称冠江南，被誉为“金三角下的一颗明珠”。公司拥有丰富的煤炭资源，是中国南方地区重要的大型炼焦煤和动力煤生产基地。矿区储量丰富，井田面积706平方公里，远景储量383亿吨，地质储量95亿吨，可采储量20亿吨；煤种齐全，主要有气煤、肥煤、1/3焦煤、主焦煤、瘦煤、贫煤、无烟煤，储量和煤种在长江以南地区得天独厚；交通便利，贵昆铁路、南昆铁路威红段、水红铁路、沪昆高速公路、水盘高速公路以及在建设的沪昆高铁贯穿矿区，是北通巴渝，南接粤桂，西进云南，东联黔中的西南及西部地区交通、能源输出重镇。 矿区范围内包括:盘关向斜、土城向斜、照子河向斜、水塘向斜、旧普安向斜和盘南背斜六个地质构造单元，共计三十四个勘探井田，其走向长度为25km，倾斜宽为1.0~l0km，面积为7.06km2。 盘江矿区内瓦斯基本情况：矿区内在300m垂深深度内，煤层瓦斯含量在3.694m3/t~2032m3/t之间，瓦斯梯度在0.0352m3/t/m~0.084 m3/t/m之间，在地质构造带附近，煤层瓦斯含量变化较大，分布无规律。盘江矿区煤层透气性系数在3.485x10-4~67.586 m2/(MPa2·d)之间。煤层瓦斯压力在0.32MPa~3.76MPa之间，大部分煤层属于较难抽采煤层。 盘江矿区6对矿井均为高瓦斯突出矿井，煤层低渗透、极松软、高瓦斯、高地压、突出灾害严重，断层多，煤层赋存不稳定，地质条件极其复杂。瓦斯抽采方式单一，施工难度大。瓦斯抽采孔钻不深、塌孔严重、钻孔密封质量差，瓦斯抽采管网效率低。 1.2 研究目的及意义 突出煤层的安全高效绿色开发与利用一直是国内外的技术难题，国外一般放弃类似条件的突出煤层开采，而我国国情和资源约束使得我们不得不回收该类资源。经过近几十年的开采实践，各矿区虽然在技术上取得了重要进展，但总体形式依然严峻，仍摆脱不了“有资源难开采、有技术不系统、有措施效果差”的不利局面。 盘江矿区煤炭资源具煤层低渗透、极松软、高瓦斯、高地压、突出灾害严重，断层多，煤层赋存不稳定，地质条件极其复杂等特点。随着开采深度的不断增加，开采条件越来越复杂，矿井瓦斯成为制约安全生产的关键问题。瓦斯治理中存在抽采孔钻不深、留不住、封不严、联不通的问题。因此，急需研究突出低透条件下瓦斯高效治理的新技术，开展相关示范工程，解决盘江矿区区域瓦斯治理难题。因此，实施盘江矿区区域瓦斯治理护封联新技术体系研究，不仅是贯彻落实科学发展观，推进煤矿安全发展、清洁发展、节约发展的必然要求，而且还可盘活难采储量，并逐步实现煤矿安全保障从“被动应付型”向“主动保障型”的转变。该示范工程的实施符合国家安全高效开采煤炭能源、保障国民经济可持续发展、“以人为本”、构建和谐社会的重大战略需求。同时，研究成果可示范与带动全国类似煤炭资源与瓦斯资源的安全、高效、绿色开采。 1.3 研究现状 1.3.1 瓦斯抽采孔垮塌防护研究 我国有52%的矿井属于高瓦斯矿井，瓦斯治理是保障矿井安全高效生产的前提。然而我国松软煤层比例很高，平顶山、淮南、淮北、贵州、四川等矿区主