低透气性煤层顺层密集钻孔抽采及并管提压系统研究

谢生荣; 杨波; 张晴; 宋海政; 索海翔; 张涛

低透气性煤层顺层密集钻孔抽采及并管提压系统研究

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摘要

摘要: 针对高瓦斯低透气性煤层的瓦斯预抽难题，提出顺层密集大直径钻孔布置和并管提（负）压的瓦斯强化抽采技术，阐述了顺层密集大直径钻孔布置实现全区域增透的抽采原理。根据流体流动的连续性方程和能量方程，建立了区段主管路中流体能量变化的表达式，并得出相应的能量坡度线。结合预抽钻孔的“负压－流量”特性曲线，阐明采用并管方式连接主管路提升抽采负压和增加抽采量的作用机理，并根据实践经验综合确定瓦斯强化抽采技术参数。现场实践表明，该技术治理瓦斯效果显著，工作面瓦斯抽采率达５５％以上，生产能力由１*２Ｍｔ／ａ增加到１*８Ｍｔ／ａ，上隅角瓦斯浓度无超限现象，实现了复杂地质条件下的安全高效开采。

Abstract: Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｇａｓｐｒｅ⁃ｄｒａｉｎａｇｅｉｎｈｉｇｈｇａｓａｎｄｌｏｗｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｃｏａｌｓｅａｍ，ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏａｌｓｅａｍｇａｓｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｆｃｏｍｂｉｎｅｄｐｉｐｅ⁃ ｌｉｎｅｔｏｌｉｆｔｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｄｒｉｌｌ⁃ｈｏｌｅａｌｏｎｇｓｅａｍ*Ｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｐｒｉｎ⁃ ｃｉｐｌｅｏｆｒｅａｌｉｚｉｎｇｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｌｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｉｎａｌｌｚｏｎｅｂｙｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｄｒｉｌｌ⁃ｈｏｌｅａｌｏｎｇｓｅａｍｗａｓｅｘｐｌａｉｎｅｄ*Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙｌｉｑｕｉｄｆｌｏｗｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄｅｎｅｒｇｙｅｑｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｌｉｑｕｉｄｅｎｅｒｇｙｃｈａｎｇｅｓｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｇｅｔｌｉｑｕｉｄｅｎｅｒｇｙｇｒａｄｉｅｎｔｌｉｎｅｓｉｎｓｅｃｔｉｏｎｃｏｍｐｅｔｅｎｔｐｉｐｅ⁃ ｌｉｎｅ*Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅ“ｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅ⁃ｆｌｏｗ”ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｏｆｐｒｅ⁃ｄｒａｉｎａｇｅｇａｓｄｒｉｌｌ⁃ｈｏｌｅ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｓｃａｌａｒｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｂｉｎｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｗａｓｃｌａｒｉ⁃ ｆｉｅｄａｎｄｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｃｏａｌｓｅａｍｗａｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄｂｙｐｒａｃｔｉｃａｌｅｘ⁃ ｐｅｒｉｅｎｃｅ*Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｏｎｇｏｖｅｒｎａｎｃｅｇａｓｗａｓｒｅｍａｒｋａｂｌｅ，ｔｈｅｇａｓｅｘ⁃ ｔｒａｃｔｉｏｎｒａｔｅｉｎｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｗａｓａｂｏｖｅ５５％ａｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ１*２Ｍｔ／ａｔｏ１*８Ｍｔ／ａ*Ｔｈｅｕｐｐｅｒｃｏｒｎｅｒｇａｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｗａｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｆｅｔｙｓｔａｎｄａｒｄ，ａｎｄｔｈｕｓｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｅｆ⁃
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