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鑫顺矿千米钻机超长钻孔瓦斯抽采技术研究

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摘要

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 瓦斯赋存机理

1.3.2 国外研究现状

1.3.3 国内研究现状

1.4 研究内容及技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

2 瓦斯运移基础理论

2.1 瓦斯的构成及其物理特性

2.2 瓦斯在煤层的赋存规律

2.2.1 煤体中瓦斯的赋存状态

2.2.2 煤体中瓦斯的吸附和解吸状态

3 瓦斯涌出规律的研究

3.1 瓦斯涌出定义

3.2 瓦斯涌出的形式

3.3 瓦斯涌出相关参数测定

3.3.1 瓦斯涌出量

3.3.2 瓦斯涌出不均衡系数

3.3.3 邻近层瓦斯涌出率

3.3.4 瓦斯梯度

3.3.5 影响瓦斯涌出的主要因素

3.4 瓦斯涌出预测方法

3.4.1 矿山统计法

3.4.2 煤层瓦斯含量法

3.4.3 分源预测法

4 抽放瓦斯方法分类及选择

4.1 抽放瓦斯方法分类

4.2 抽放瓦斯方法选择原则

4.3 常用的抽放方法简介

4.3.1 本煤层瓦斯抽放法

4.3.2 邻近层瓦斯抽放

4.3.3 采空区瓦斯抽放法

4.4 抽放方法的确定

4.5 我国瓦斯抽放存在的问题

5 千米钻机成孔工艺技术研究

5.1 千米定向钻机钻进原理

5.1.1 钻头对井底的不对称切削

5.1.2 钻头对井壁的侧向切削

5.2 主孔成孔工艺技术

5.3 侧钻开分支孔技术

5.3.1 开分支力学模型分析

5.3.2 开分支技术方法

5.4 分支孔重入技术

5.5 钻孔轨迹设计

5.5.1 钻孔轨迹坐标计算方法

5.5.2 钻孔轨迹的设计方法

6 应用实例及千米钻机防治瓦斯方案

6.1 15101运输顺槽千米钻孔设计说明

6.2 掘进工作面防治瓦斯方案

6.2.1 15101运输顺槽掘进工作面千米钻机布孔方式

6.2.3 抽采实践及效果检验

6.3 回采工作面防治瓦斯方案

6.3.1 15101回采工作面千米钻机布孔方式

6.3.2 抽采实践及效果检验

6.4 超长钻孔常见事故及原因分析

6.5 事故处理

6.6 千米钻机与普通钻机对比分析

6.6.1 适用条件

6.6.2 布孔原则

6.6.3 千米钻机与小钻机费用对比

7 结论

参考文献

作者简历

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摘要

近些年来,随着煤矿开采深度的不断增加,开采规模的逐渐扩大,煤矿开采技术也在不断的革新。与此同时,我国煤矿瓦斯突出和爆炸事故频发也是制约煤炭发展的一个“瓶颈”。如何有效治理瓦斯成为我国政府和煤炭企业实现安全、合理、高效开采的重大技术难题。瓦斯抽采技术是减弱煤与瓦斯突出危险,减少采掘过程中瓦斯涌出的重要技术。但在实际生产过程中,由于地质构造、如煤吸附常数、煤层孔隙率、煤层瓦斯压力、煤层透气性系数、煤的变质程度、煤层厚度、煤层埋深、采动裂隙的大小和上覆岩层厚度等因素对瓦斯赋存、涌出、分布、运移、流动规律的影响,制约着瓦斯抽采技术的发展。
  本文总结了前人对矿井瓦斯地质赋存和分布特征、影响瓦斯涌出因素和煤层瓦斯受采动影响后的运移规律等方面的理论研究,并总结出现今针对不同地质构造的瓦斯抽采技术。针对鑫顺矿的实际地质条件以及瓦斯涌出情况,引用了千米钻机瓦斯抽采技术,并对瓦斯抽采效果进行预测。千米钻机技术在国内还处于探索与研究阶段,在国内的应用还并未普及。因此,本文针对千米钻机在进行打钻过程中容易出现的事故进行了总结,并针对事故发生的原因进行分析,提出相应的技术措施。同时通过鑫顺矿15101、15102运输顺槽掘进工作面和15102回采工作面为例进行试验,并将现有的小钻机与引入的千米钻机在适用条件,布孔方式以及所需费用等方面进行比较。对比发现,使用千米钻机进行超长钻孔瓦斯抽采可以显著提高瓦斯抽采量与抽采效率,明显改善瓦斯抽采效果,并大幅度降低瓦斯抽采成本。

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