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- ..级士研究生课程考试试卷考试科目煤矿瓦斯抽采新技术考试时间学生学号所在院系任课教师中国矿业大学研究生院培养管理处印制高瓦斯低透气性煤层增透技术研究现状综述摘要：煤炭是我国的根底能源，随着开采深度的增加，瓦斯已成为严重威胁煤矿平安生产的主要因素。
由于我国煤系地层普遍属于低渗透性煤层，与国外相比瓦斯抽采效果很不理想。
因此，利用煤层增透技术，增大高瓦斯低透气性煤层的透气性，提高瓦斯抽采效率，已成为实现煤矿平安高效生产的关键。
本文通过查阅文献资料，首先介绍了近年来国外诸多专家学者们关于煤层透气性影响因素的研究成果。
接着通过实例说明了国煤矿煤层瓦斯抽采存在的主要问题，并对问题进展分析。
然后根据存在的问题着重介绍了目前国增加煤层透气性的主要方法和技术手段，并列举数据和相应实例对各种增透技术的效果和优缺点进展说明。
最后，从理论和技术两个方面对现阶段煤层增透技术研究中可能存在的问题进展了探讨，并总结了原因，并对将来的技术开展进展了展望。
关键词：高瓦斯低透气性煤层；卸压增透；研究现状1 前言煤炭是我国的根底能源，瓦斯灾害已成为威胁煤矿平安生产的主要灾害之一。
而我国煤系地层普遍属于低渗透性煤层，研究说明:我国煤层渗透率一般在(0.001～0.1)×10-3um2，国渗透率最大的煤田也仅为(0.54～3.8)×10-3um2，其渗透性比美国低2～3个数量级，并且随着煤层开采深度的增加，煤层透气性随之减小，致使煤层气预抽难以实施，效果很差，从而严重影响了煤层瓦斯的抽采率和瓦斯抽采效果。
因此，通过对高瓦斯低透气性煤层卸压增透，提高抽采钻孔的单孔有效影响围，已成为实现煤矿可持续开展的关键环节。
2国外煤体透气性的影响因素研究现状2.1国外研究现状1988年Mckee等通过对美国皮申斯、圣安和黑勇士盆地煤层渗透率与埋藏深度关系的研究发现，随着煤层埋藏深度和有效应力增加,煤层割理缝的宽度减小,渗透率呈指数降低。
高瓦斯矿井瓦斯抽采钻孔定向钻进技术研究高瓦斯矿井在矿井开采过程中，瓦斯的抽采是非常重要的环节。
为了能够高效、安全地抽采瓦斯，需要采用定向钻进技术，对钻孔进行定向。
高瓦斯矿井瓦斯抽采钻孔定向钻进技术的重要性不言而喻。
传统的矿井开采中，钻孔通常是垂直钻进的，随着矿井开采加深，瓦斯浓度会迅速增加。
如果采用传统的抽采方式，瓦斯可能会堆积在井下，形成瓦斯积聚区，增加了矿井的瓦斯爆炸风险。
而通过定向钻进技术，可以将钻孔朝矿井开采方向倾斜，并且根据矿层情况选择合适的位置，从而将地下的高瓦斯区域与井口相连，实现瓦斯及时抽采，降低了矿井的瓦斯浓度，减少了瓦斯爆炸的风险。
高瓦斯矿井瓦斯抽采钻孔定向钻进技术的关键是钻孔的控制。
通过控制钻孔的方向和位置，实现矿层的穿透，并将钻孔与矿井相连接，使瓦斯得以抽出。
在钻孔控制方面，可以采用多种技术，如罗盘测量、水平仪等。
这些技术可以实时获得钻孔的方向和位置信息，为钻孔的定向提供准确的数据，提高钻孔定向的精度。
定向钻进技术还需要考虑矿井钻孔的安全性和稳定性。
由于瓦斯矿井的地质条件复杂，钻孔的安全性和稳定性都是需要谨慎考虑的。
在选择钻孔位置时，需要综合考虑地质构造、矿层倾角、地应力等因素，避免钻孔遭受地质灾害的影响。
钻孔施工中的探测和监测工作也是非常重要的，可以通过岩层应力测量、钻探孔地应力分析等方法，实时了解钻孔的安全状况，确保钻进过程的安全性和稳定性。
高瓦斯矿井瓦斯抽采钻孔定向钻进技术的研究对于高瓦斯矿井的安全生产具有重要意义。
通过定向钻进技术，可以及时将地下的高瓦斯区域与井口连接，实现瓦斯的抽采，减少矿井的瓦斯浓度，降低瓦斯爆炸的风险。
还需要重视钻孔控制、施工安全和稳定性等方面的技术研究，确保钻孔的精度和安全性，为矿井的安全生产提供有力保障。
科技成果——可变径造穴卸压增透一体化装备与技术适用范围适用于煤层透气性差、瓦斯含量高、压力大的松软瓦斯煤层，主要用于施工瓦斯抽采孔、强化造穴卸压增透孔、地质勘探孔，在煤层底板抽采巷施工穿层钻孔、本煤层施工顺层抽采孔、顺层掘进抽采孔等。
成果简介1、可实现煤层钻孔深部造穴，达到对瓦斯煤层卸压增透的目的，取得相关煤安证书两项；2、钻孔和冲孔钻具设备一体化，减少了更换钻具的时间，提高了钻进、造穴的工作效率；3、采用高压锥形密封钻杆、耐高压动密封旋转接头，杜绝钻杆漏液，有效实现水流链接转换，减少压力损失，保证施工作业能量输出；4、采用高低压水流转换装置进行高低压水流转换，实现低压钻进，高压造穴的一体化自由转换，提高了钻进效率；5、采用打钻防喷装置，有效控制煤水瓦斯三相流进入指定区域，提高作业安全性，利于作业环境标准化建设，改善工人作业环境；6、高压清水泵站为井下可移动式高压水源，实现压力输出30MPa，稳定可靠。
关键技术1、在阳煤集团进行工业性实验，单个造穴段直径在800mm以上，长度1m左右，卸出松软煤体2.5t以上，本煤层平均造穴8处以上；2、造穴后实施瓦斯抽采，可消除影响区域喷空、卡钻等现象；3、抽采达标时间普遍减少50%以上，直接防突措施工程量减少50%以上；4、采用打钻防喷装置，可对煤水瓦斯三相流有效控制。
应用情况该技术装备在阳煤集团新景矿、寺家庄矿、神火煤业集团、焦作煤业集团等数十对矿井的进行了实际应用及效果考察，实现了底抽巷、本煤层扩孔造穴一体化增透瓦斯治理，减弱了煤体地应力，增加了煤层透气性，有效提高了瓦斯抽采效果，提高了煤矿安全高效生产，消除了矿井瓦斯灾害隐患，为松软高突煤层瓦斯治理提供了新途径。
通过使用该技术，可提高矿井瓦斯的抽采率和瓦斯治理效率，实现主采煤层的安全高效开采，改善矿井安全生产水平，保证矿井“抽、掘、采”平衡，实现矿井的可持续发展，具有显著的经济及社会效益。
该技术的成功应用，也将会给同类条件下的煤矿的安全生产提供有益的借鉴和可靠的技术保证，大大降低生产成本，具有广泛地推广应用前景。
科技成果——高压射流钻割一体化卸压增透成套技术适用范围本技术主要涉及双动力协同钻进、钻割一体化和钻孔动态裂隙密封技术等，为我国高瓦斯突出煤层瓦斯高效抽采提供了先进的技术及装备，可明显提高瓦斯抽采效率。
其适用于高瓦斯、低透气性突出煤层的预抽，卸压等方面，可有效扩大单孔影响半径，提高瓦斯抽采效率。
具有广阔的推广应用前景。
技术原理高压水射流钻割一体化卸压增透技术不但能在割缝期间排出大量瓦斯；而且割缝后，由于煤体发生膨胀变形，影响范围逐渐扩大，孔隙率增加，透气性增大，导致较远处的瓦斯也源源不断地涌向孔道。
因此，排出的吨煤瓦斯量远大于原煤瓦斯含量，如果再配合瓦斯抽采，将可显著提高瓦斯抽采效率，有效降低水力割缝附近煤体的煤层瓦斯含量。
由于高应力的缓解，瓦斯含量的减小，煤层透气性的提高，对消除煤与瓦斯突出及加速瓦斯解析起到了有效作用。
关键技术1、开发了高瓦斯突出煤层双动力协同钻进技术，创建了“钻孔+射流割缝+致裂”的卸压增透模式。
2、研制了瓦斯高效抽采卸压增透技术及装备；3、提出了采动区主动式组合封孔方法，发明了瓦斯抽采钻孔强渗透、高粘结、柔性膨胀封孔材料。
技术流程首先在煤层内施工水力割缝钻孔，即先利用低压水进行打钻，待钻进至距煤层顶板0.5m位置后退钻水力割缝。
钻杆割缝时间为20min 左右，钻杆割缝时初始压力应不大于10MPa，并逐步调节射流压力，保证煤屑顺利的从钻孔内排出来，一般当煤层硬度f值小于0.5时，射流压力不超过20MPa。
割缝完成后，利用研制的PD密封材料进行封孔，然后抽放瓦斯。
主要技术指标钻孔有效影响范围提高2倍；钻孔瓦斯抽采流量提高2.5-6倍；钻孔瓦斯抽采浓度达到30%-98%；煤层透气性提高200倍以上；抽采达标需要钻孔量减少30%-50%。
典型案例该技术在50多对高瓦斯矿井得到推广应用。
例如在平煤集团，将该技术作为瓦斯预抽技术在高瓦斯突出矿井推广应用，矿井瓦斯突出危险性显著降低，巷道掘进期间取消了局部防突措施，巷道掘进速度提高1倍以上。
第一章总则1.为夯实瓦斯抽采管理基础，规范瓦斯抽采管理，促进瓦斯抽采钻孔施工质量、瓦斯管理水平和瓦斯抽采效能提升，通过开展瓦斯治理“三化一工程”（抽采标准化、打钻视频化、计量精准化、一个钻孔就是一项工程）工作，达到强基础提效果，实现瓦斯治理根本好转，实现矿井高产高效, 为瓦斯利用创造条件，实施瓦斯发电，形成“以用促抽，以抽促用"良性循环。
根据相关法规规章标准、上级有关要求及外地瓦斯抽采管理实践经验，制定本实施意见。
2.瓦斯抽采应坚持“应抽尽抽、多措并举、抽、掘、采平衡”的原则。
瓦斯抽采系统应当确保工程超前、能力充足、设施完善、计量准确；抽采管理确保机构健全、制度完善、执行到位、监督有效。
3.义煤公司、矿井主要负责人为所在单位瓦斯抽采的第一责任人，负责组织落实瓦斯抽采所需的人力、财力和物力，制定瓦斯抽采达标工作各项制度，明确相关部门和人员的责、权、利，确保措施落实到位和抽采达标。
4.义煤公司、矿井总工程师对瓦斯抽采工作负技术责任，负责组织编制、审批、检查瓦斯抽采达标规划、年度计划、区域瓦斯治理方案、安全技术措施的落实、区域措施效果检验和抽采达标评判报告的审核工作；5.义煤公司“一通三防”副总经理，矿井防突矿长负责分管范围内瓦斯抽采相关工作的组织和落实。
6.通风处负责指导三化一工程的实施和组织验收考核。
7.安监局负责现场管理和计划、措施等落实情况的监督检查。
8.义煤公司及矿井的各职能部门负责人在其职责范围内对瓦斯抽采有关工作负责。
第二章抽采标准化一、工作面瓦斯抽采工程施工设计编制1.设计依据矿井瓦斯抽采工程设计、采区、工作面防突专项设计等。
2.设计说明书内容工作面概况、瓦斯抽采方法、抽采钻孔布置图、钻孔参数表（钻孔直径、间距、开孔位置、钻孔方位、倾角、深度等）、施工要求、钻孔（钻场）工程量、施工设备与进度计划、封孔方法与结构、连孔布置、管路及附属装置布置、计量装置布置、有效抽采时间、预期效果以及组织管理、需用图纸等。
煤层瓦斯强化抽采水力增透技术综述煤层瓦斯强化抽采水力增透技术是目前煤层瓦斯开采中的一种新型技术，其原理基于水力压裂技术，通过加压水流对煤层进行压裂，防止煤层能力随着开采而下降，同时将瓦斯通过水流强制排出，达到增加煤层透气性和瓦斯抽采效率的目的。
该技术已经在国内外得到广泛应用，本文将针对该技术做一综述。
一、技术原理煤层瓦斯强化抽采水力增透技术的原理是在注水的情况下采用高压水射流对煤层进行压裂，形成裂缝并将瓦斯驱出。
整个过程中，注水在起到增加破裂压力的同时，也扮演着传递压力、稳定煤层和降低压裂松弛性的重要角色。
在压裂结束后，裂缝中的水可以自然回流，在回流过程中，如果有瓦斯蓄积，就可以通过水流强制排出，达到增透和气抽的效果。
二、技术特点1. 大幅提升煤层透气性和瓦斯抽采效率。
2. 有效避免煤层能力随着开采而下降的问题。
3. 技术过程简便，设备安装方便，投资成本低。
4. 适用于长煤层、坡降大、瓦斯涌出量大的煤层区域。
5. 对地质条件要求不高，能适应不同的地质条件。
6. 技术对环境影响小，不会对地下水和生态环境造成污染。
三、技术应用1. 在煤层气加压蓄能运输中，强化瓦斯抽放，提高瓦斯回收率。
2. 可在低渗透性煤层中进行开采前预处理。
3. 在瓦斯田开采中，通过增透压力提高煤层透气性和开采效率。
4. 可用于煤层气矿长泵吸采气管道的加压。
四、技术亮点煤层瓦斯强化抽采水力增透技术在煤层瓦斯开采中具有以下亮点：1. 使用压裂技术增加煤层透气性，与传统的压裂技术相比，它的优点在于技术更简单、安装方便、成本更低、效果更好。
2. 整个过程中采用注水来达到稳固煤层的目的，避免了高压气体带来的潜在危险。
3. 它能够适应不同的地质条件，但其应用前还是需要对地质情况进行一定的分析和判断。
4. 该技术在煤层气加压蓄能运输和煤层气抽放中的应用效果显著，能够有效提高煤层瓦斯资源的回收，并减少了对环境的影响。
五、技术前景煤层瓦斯强化抽采水力增透技术是一种有效提高煤层瓦斯抽采率和安全性的创新技术，它有着广阔的应用前景。
煤矿井下6种常用瓦斯治理增透措施解读通过充分调研国内现在各主要突出矿井使用的瓦斯泄压增透抽采技术，常见的通常有以下6种：①水力割缝技术；②水力冲刷技术；③水力冲孔技术；④水力挤出技术；⑤深孔预裂爆破技术；⑥水力压裂技术。
水力化技术主要原理是将具有高压能的水压入煤体内，延伸煤层原生的裂隙，或者人为的挤压形成新的孔隙、裂缝等，使得岩体的位置发生变化，进而对煤层完成了卸压、增渗。
1、水力割缝技术大致过程为：将具有一定高压能的水，射入到钻孔内，钻孔内四周的煤体受到冲击，且通过钻孔排出，钻孔四周通过水力的作用出现了大量的缝槽，提高了产煤量，提供了煤体变形空间，増大单孔影响范围，改善了瓦斯流动条件。
采用割缝的方法释放部分煤体的有效应力，使煤体发生塌陷和垮落，应力场发生变化，煤体缝隙的数量和宽度等都显著变大，煤体的渗透性大大提升。
但在实际工程中，由于诸多因素（如地质条件）的干扰，水力切割形成的间隙较小，煤体还没达到预期的破裂效果就在外力作用下的复合，割缝效果因此大幅减小。
而且在钻孔自喷煤层或硬质煤的矿井中这个技术是不能使用的。
2、水力冲刷技术是用水以一定的压力能冲刷钻孔，将水注入煤体，水压破坏了煤体，使煤体中的瓦斯被挤压出煤体，裂隙的数量以及煤体的湿度不断增加，煤质逐渐疏松，瓦斯抽采具有显著的增透作用，泄压的范围大大扩大，瓦斯压力显著降低，流动性显著增强，这与煤矿开采中的瓦斯泄压效果是一致的。
此外，该技术可以改变煤体的力学特性，增强塑性，降低弹性模量，使煤体内部的应力分布发生变化，可以有效避免瓦斯突出所造成的危害和损失，保证煤矿开采工作的高效开展。
3、水力冲孔技术可以有效地保护煤岩柱。
存在煤与瓦斯突出威胁的煤层可以实施水力冲孔作业，钻孔施工好后，通过高压水作业喷头冲击钻孔四周的煤体，大量的原煤和瓦斯被冲出，并出现大量裂隙，煤层应力重新分布，从而局部煤层完成卸压增透，有力地提高了抽放效果，在一定范围内降低了煤层瓦斯突出的威胁。
高瓦斯矿井瓦斯抽采钻孔定向钻进技术研究高瓦斯矿井瓦斯抽采是煤矿安全生产中的一项重要工作，瓦斯抽采钻孔定向钻进技术是矿井瓦斯抽采中的关键技术之一。
本文将就高瓦斯矿井瓦斯抽采钻孔定向钻进技术进行研究和探讨。
一、瓦斯抽采钻孔定向钻进技术概述瓦斯抽采钻孔定向钻进技术是一种利用现代钻井技术手段，通过控制钻孔的轨迹，以适应矿井瓦斯抽采的需要。
通过设计合理的钻孔轨迹，将瓦斯抽采钻孔定向钻进到瓦斯走向规律较好的地层中，提高钻孔的抽采效果，降低瓦斯爆炸的风险，保障矿井的安全生产。
瓦斯抽采钻孔定向钻进技术的关键在于对矿井内部地质构造的深入了解和准确把握，以及对瓦斯生成和迁移规律的科学分析。
通过采用合适的钻孔定向钻进技术，可以实现对瓦斯层的有效抽采，提高矿井的瓦斯安全系数，保障矿工的生命安全。
1. 地质调查与勘探在高瓦斯矿井瓦斯抽采钻孔定向钻进技术中，首先需要进行详细的地质调查和勘探工作。
通过对矿井地质构造、地层岩性和瓦斯走向规律的认真分析，确定瓦斯抽采钻孔的合理位置和钻孔的合理轨迹。
2. 钻孔设计与定向钻进技术在确定好钻孔的位置和轨迹后，需要进行钻孔设计和定向钻进技术的选用。
根据地质勘探的结果和瓦斯走向规律，设计出合理的钻孔参数和钻孔轨迹，同时选择合适的定向钻进技术手段，确保钻孔的抽采效果和施工安全。
3. 钻孔施工与监测在进行瓦斯抽采钻孔定向钻进技术施工时，需要严格按照设计要求进行施工，同时对钻孔施工过程进行实时监测，并及时调整钻孔的轨迹和参数，确保钻孔的定向钻进效果。
以某高瓦斯矿井为例，该矿井瓦斯含量较高，瓦斯爆炸事故的发生频率较高，矿井安全形势比较严峻。
为了提高瓦斯抽采的效果，降低瓦斯爆炸的风险，该矿井引进了瓦斯抽采钻孔定向钻进技术。
随着科技的不断进步和煤矿的现代化建设，瓦斯抽采钻孔定向钻进技术将会得到进一步的发展和应用。
未来，可以通过引入先进的定向钻进技术设备和钻孔设计软件，提高钻孔的定向钻进的精度和效率，实现对瓦斯层的更加精准的抽采，保障矿井的安全生产。
煤矿瓦斯抽采技术应用分析摘要：目前，我国已经进人深部开采时代，煤层中的瓦斯含量逐渐增加，这导致瓦斯引起灾害的可能性也大大增加。
为了保证开采的安全性，必须对煤层中的瓦斯进行治理，一种重要的手段是对煤层中的瓦斯进行预抽。
由于我国煤层大多经历了地质构造的作用，煤层透气性较差，直接抽采煤层中的瓦斯存在着很大的困难，为此，需要应用一些强化瓦斯抽采的技术措施。
基于此，文章对煤矿瓦斯抽采技术的应用进行了研究，以供参考。
关键词：煤矿开采；瓦斯抽采；技术措施1瓦斯抽采技术面临的难点分析地面钻井抽采煤层瓦斯的效果比较差，已经很少采用。
目前，中国大多数矿井采用的是井下钻孔抽采煤层中瓦斯的方法。
但是由于我国煤层透气性较差，采用普通的钻孔来进行瓦斯抽采，存在抽采时间长、抽采效果差的不足。
因此为了强化瓦斯抽采，需要采用一些其他技术。
在当前的煤矿瓦斯抽采工作中，主要面临以下方面难点：（1）顺煤层抽瓦斯钻孔施工深度难以满足高效区域抽采的要求。
顺煤层抽瓦斯钻孔施工深度难以满足高效区域抽采的要求，使得大量采用抽瓦斯专用岩巷，工程成本高、施工时间长、产生大量废渣。
（2）缺乏长钻孔轨迹测定技术井下钻孔施工存在风险。
缺乏长钻孔轨迹测定技术，使得抽瓦斯难均匀、易留事故隐患；井下钻孔施工存在风险，远程（或地面）操控成为趋势和难点。
（3）井下抽采的瓦斯浓度低及煤层透气性低。
井下抽采的瓦斯浓度低，不利于安全抽采与输运，也给资源利用带来困难；煤层透气性低，抽瓦斯效果较差，提高透气性和抽采效果是难题；用地面井抽采采动影响区瓦斯效果好，但易受采动破坏，提高其高效服务寿命是难题。
2煤矿瓦斯抽采技术的应用研究2.1做好瓦斯监测工作煤矿瓦斯监测是进行瓦斯防治的基础，其有效性对于煤矿安全有着重要影响。
在进行瓦斯监测时，需做好以下几方面工作：（1）要检查一些关键位置处瓦斯探头的完好性。
瓦斯探头是监测瓦斯的重要设备，其主要功能是测量空气中的瓦斯浓度，但由于煤矿井下恶劣的生产环境，瓦斯探头很容易损坏。
