本煤層瓦斯抽采封孔器材研究報告

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1、本煤層瓦斯抽采封孔器材研究報告《本煤層瓦斯抽采封孔器材研究》鑒定材料之二本煤層瓦斯抽采封孔器材研究研究報告山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司河南理工大學(xué)二〇〇八年十月65本煤層瓦斯抽采封孔器材研究報告目錄1引言32國內(nèi)外本煤層瓦斯抽采封孔技術(shù)現(xiàn)狀52.1國內(nèi)本煤層鉆孔普遍采用的封孔方法及評述52.2國內(nèi)其它封孔方法及評述72.3國外瓦斯抽采封孔技術(shù)現(xiàn)狀113本煤層瓦斯抽采鉆孔封孔理論研究143.1現(xiàn)行發(fā)泡材料封孔法的缺陷143.2主動支護(hù)式封孔原理的提出153.3主動支護(hù)式封孔原理的理論基礎(chǔ)153.4關(guān)于主動支護(hù)式封孔原

2、理的數(shù)值模擬分析194新型封孔方法配套封孔器材的研究254.1囊袋式注漿封孔法的結(jié)構(gòu)原理254.2囊袋式注漿封孔法的封孔機(jī)理315新型封孔方法配套注漿材料的研究325.1注漿材料的要求325.2注漿材料原料介紹335.3注漿材料性能的測定方法345.4注漿材料配方研究與性能測試356相似材料模擬試驗436.1封孔材料的基本力學(xué)性能測試436.2試驗裝置的設(shè)計456.3試驗設(shè)計486.4試驗過程516.5試驗數(shù)據(jù)采集及結(jié)果分析557工業(yè)性試驗情況587.1封孔試驗時間地點及基本情況說明587.2鉆孔濃度測試5865本煤層瓦

3、斯抽采封孔器材研究報告7.3試驗過程存在的問題和對策638結(jié)論6465本煤層瓦斯抽采封孔器材研究報告1引言我國煤炭產(chǎn)量占世界煤炭產(chǎn)量的三分之一，是世界第一采煤大國。我國50%左右的煤礦屬于“高瓦斯礦井”和“煤與瓦斯突出礦井”，國家規(guī)定：“高瓦斯礦井”和“煤與瓦斯突出礦井”必須建立抽采（抽放）系統(tǒng)，采取先抽后采的方針。所以，瓦斯抽采（抽放）在我國相當(dāng)一部分煤礦是普遍面臨的問題。瓦斯對于煤炭開采而言是一種災(zāi)害源，采掘過程可引發(fā)瓦斯窒息、瓦斯爆炸、瓦斯燃燒、煤與瓦斯突出等事故。我國是世界上瓦斯災(zāi)害最嚴(yán)重的國家，每年瓦斯事故造成

4、大量人員傷亡，這不僅給國家和人民的生命財產(chǎn)帶來了重大的損失，也造成了不良的社會和政治影響，已引起國際輿論的不良評價，也引起了中央政府的高度重視。瓦斯對于地球環(huán)境而言是一種溫室氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的20多倍，對臭氧層的破壞能力是二氧化碳的7倍，而且排放到大氣中的瓦斯中還混雜有甲烷的同系物（H、HS、CO、NO、NH、SO）等放射性物質(zhì)，這不僅污染大氣，而且對人體健康也有害。國際公約中所謂的溫室氣體“減排”包含煤礦瓦斯氣體的減排。瓦斯做為一種可燃?xì)怏w是一種潔凈能源，我國瓦斯（煤層氣）資源相當(dāng)豐富，據(jù)2000年煤科總院西

5、安分院的“全國煤層氣資源評價”報告，我國（瓦斯）煤層氣資源量為32-35萬億m3，發(fā)熱量相當(dāng)于450億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，多于我國常規(guī)天然氣的資源量(29萬億m3)。純瓦斯的熱值大于33000kJ/m3，同常規(guī)天然氣相當(dāng)，是通用煤氣的3倍左右，且燃燒后很少產(chǎn)生污染物，屬優(yōu)質(zhì)潔凈氣體能源。因此開發(fā)利用煤層瓦斯資源，對于充分利用潔凈能源，優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，改善煤礦安全生產(chǎn)條件以及減少大氣污染，都具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。所以，國家對瓦斯（煤層氣）的利用非常重視，這對環(huán)境保護(hù)和建立“節(jié)約型”社會具有重要意義。瓦斯抽采是煤礦瓦斯治理的根本

6、措施和主要途徑，可以使瓦斯變害為寶（發(fā)電、供應(yīng)煤氣公式、汽車燃料等），對于煤礦安全、環(huán)境保護(hù)和資源利用均具有重要的意義。然而，由于我國煤層地質(zhì)條件多變、煤層透氣性差、封孔效果不良等原因，使得我國的瓦斯抽采利用存在65本煤層瓦斯抽采封孔器材研究報告諸多問題，主要表現(xiàn)在：鉆孔漏氣現(xiàn)象嚴(yán)重，瓦斯抽采濃度過低。由于鉆孔漏氣現(xiàn)象嚴(yán)重，使得很多礦區(qū)的瓦斯抽采濃度達(dá)不到可以利用濃度，使瓦斯利用成為困難，不得不將低濃度瓦斯排放到大氣之中，這不僅造成瓦斯資源的巨大浪費(fèi)，而且造成對大氣的污染，后者已經(jīng)引起國際輿論的指責(zé)。國內(nèi)有些礦區(qū)，為了追

7、求瓦斯利用，而人為的降低抽采負(fù)壓、縮短鉆孔抽采時間，甚至過早的關(guān)閉低濃度鉆孔的抽采，這些被動的方法雖然能夠提高瓦斯抽采濃度，但降低了抽采效果和抽采純量，對煤礦安全生產(chǎn)是十分有害的。眾所周知，煤是一種多孔介質(zhì)，煤中包含著從直徑幾埃的微孔到肉眼可見的孔隙和裂隙（＞10-2cm）各種不同的孔隙，而瓦斯在煤中的賦存狀態(tài)又包括游離和吸附兩種狀態(tài)，在一定的瓦斯壓力時，僅是游離瓦斯可以流動，吸附瓦斯只是在瓦斯壓力降低時解吸轉(zhuǎn)為游離瓦斯后才參與流動，鉆孔瓦斯流動時，必須具有一定的能量（抽采負(fù)壓），用以克服瓦斯氣流所產(chǎn)生的阻力，預(yù)抽煤層瓦

8、斯時只有經(jīng)歷較長的時間才能達(dá)到預(yù)期的目的。理論上講，如果鉆孔不漏氣，鉆孔的瓦斯抽采濃度應(yīng)當(dāng)接近100%，而實際情況是：平煤瓦斯抽采平均濃度低于10%、鄭煤瓦斯抽采平均濃度低于5%，陽泉瓦斯抽采平均濃度10%左右，透氣性較好的晉煤個別礦在三個月以后濃度將為20%左右（很多鉆孔將為10%以下）。這些情況說明，瓦斯抽采過程