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深井高瓦斯煤层群卸压开采煤与瓦斯共采关键技术与工程示范

专利类型:非专利
技术成熟度:-
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交易价格: -
转让方式: -
技术领域: 光传输系统技术
应用领域: 研究和试验发展
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简介
针对深井高瓦斯煤层群开采,留巷困难、钻孔易破坏、瓦斯抽采效果差等技术难题,该项目在国家自然科学基金、安徽省科技攻关项目和淮南矿业集团公司产学研合作项目等支持下,通过校企联合攻关,突破了深井高瓦斯煤层群卸压开采煤与瓦斯共采多项关键技术,项目研究获国家受权发明专利2项,授权实用新型专利1项,参与制定国家能源局标准1项,发表研究论文10篇,其中,EI收录6篇。项目研究成果成功应用于淮南矿区多个煤矿,降低了开采成本,为煤层安全高效开采提供了技术保障,取得了显著的环境、经济和社会效益,推动了煤与瓦斯共采技术的进步。 主要技术内容: 基于相似模拟、数值模拟实验研究,得出采空区上覆岩层瓦斯富集区、采动应力分布和裂隙演化规律,为深部开采巷道与钻孔布置提供依据。 针对深井高地压不易留巷的技术难题,提出利用底抽巷或高抽巷回风,联巷或暗立井沟通留巷的阶段性沿空留巷Y型通风技术,并揭示采空区深部瓦斯的运移规律,为采空区瓦斯高效抽采提供依据。 基于数值模拟与现场钻孔窥视,发现深部开采卸压瓦斯抽采钻孔的变形形式可分为层间剪切滑移变形、径向挤压变形、层间离层拉伸变形,揭示了深井井下抽采钻孔具有挤压剪切区、压剪-剪拉过渡区、剪切拉伸区的分区域破坏特征。 基于卸压瓦斯抽采钻孔的变形破坏特征,试验研究了单抗型、双抗型、让压型三种钻孔套管护孔结构。兼顾施工工艺、安全经济和钻孔稳定性,研发了基于让压型钻孔施工工艺的钻孔全采动稳定性维控方法。 试验研究了外错高抽巷阶段性沿空留巷Y型通风技术,优化深井采煤工作面巷道布置方式和抽采钻孔布置,建立了一面三巷、一巷多用、联合治理、无煤柱开采的瓦斯治理新模式。 技术经济指标: 创新性:项目提出的深井煤层群首采工作面外错高抽巷Y型通风方法,有效解决了高地压矿井长距离留巷维护困难的问题;提出的让压型单层套管护孔结构、施工工艺和布置方法,实现了外错高抽巷内抽采钻孔高效稳定抽采采动卸压瓦斯;建立的一面三巷、一巷多用、联合治理、无煤柱开采的瓦斯治理新模式,实现了深井低透气性高瓦斯煤层群的煤与瓦斯安全高效共采。与国内外同类研究相比,具有可操作性和稳定性,更适宜矿井深部煤层开采。 经济性:研究成果在显著提升煤炭开采率和瓦斯抽采率的同时,有效降低了吨煤成本。如淮南矿业集团朱集东煤矿1112(1)工作面外错高抽巷施工的水平钻孔,抽采裂隙带瓦斯,单孔最大纯量为4.92m<'3>/min,浓度最大为49.2%;施工的穿层钻孔,抽采卸压瓦斯,单孔最大纯量为9.84m<'3>/min,浓度最大为98.5%,达到同类钻孔的抽采极限。实现井下煤层群首采层外错高抽巷钻孔抽采替代高抽巷和地面钻井抽采,经济社会效益显著。 应用推广及效益情况: 研究成果已成功应用于淮南矿区多个煤矿,近3年成果新增销售额100316.00万元,新增利润27249.54万元;成果应用单位累计节省支出约12336.81万元,直接削减甲烷排放量约7800万m<'3>,为煤矿安全高效开采提供了良好的示范效果,取得了显著的环境、经济和社会效益。
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