国内首套松软煤层气体定向钻进用高压制氮排渣装置试验成功

  8月11日,由中国煤炭科工集团有限公司沈阳研究院自主研发的国内首套松软煤层气体定向钻进用高压制氮排渣装置在山西天地王坡煤业有限公司3304运输顺槽顺利完成工业性试验,配合大功率定向钻进装备完成了瓦斯抽采钻孔4个,最大钻孔深度437m,平均钻孔深度312m。试验通过改变钻进装备的钻孔排渣工艺,在国内首次实现了压缩氮气辅助钻进排渣,减少了钻具对煤体的破坏,复合钻进方式提高了钻进排渣效率,解决了松软煤层长距离定向钻进易卡钻、易塌孔、深孔钻进困难等技术难题,为我国松软煤层瓦斯治理钻孔工艺提供了有效的技术保障。

 

  在煤炭开采过程中,千米钻机施工岩层或硬质煤层效果较好,钻孔长度可达千米距离,但对于松软煤层长距离钻孔施工难度却较大。究其原因:一是松软煤层煤体自身力学性质较差,受钻头钻进扰动影响,孔壁煤体易发生破碎堵孔或卡钻等现象。二是压风供水排渣过程中,水流对孔壁煤体产生一定的侵蚀和冲刷,进一步降低了煤粒间摩擦系数,破坏煤体内原有结构,煤体强度降低导致塌孔。另外,压风打钻方式还存在钻孔着火的风险,施工安全隐患较大。

 

  沈阳研究院针对以上松软煤层长距离钻孔施工难题,历时两年多时间,成功研制出国内首套煤矿用超高压膜分离制氮装备,出口压力1.5~2.0MPa可调,产气量可达900m³/h,制氮效率高,压力损失小,适合长距离输送。与传统的制氮装置相比,具有氮气输出压力高的技术优势;与原有的供水、供风辅助钻进排渣工艺相比,采用惰性气体防火效果更好,施工过程更安全可靠。适用于煤矿井下松软煤层定向钻进中辅助氮气排渣,钻孔施工防自燃发火,有效保障松软煤层钻孔施工安全。

 

  本次高压制氮排渣装备在天地王坡煤矿试验成功,标志着沈阳研究院在配套松软煤层连续钻进工艺技术方面取得了新突破,开创了惰性气体辅助钻孔施工工艺先例,其在煤矿瓦斯钻孔抽采领域的推广应用,必将大大提升煤层气抽采钻孔施工效率,为煤矿安全生产提供有力技术支撑和保障。
 

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