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开云优惠体育网页版入口名称：基于瓦斯地质单元划分的煤层瓦斯高效抽采关键技术及应用研究

开云优惠体育网页版入口完成单位：陇东学院

开云优惠体育网页版入口完成人：张巨峰;杨涛;柳先锋;王海东;雷云;于江波;杨峰峰;陈学习;谢亚东;朱权洁;吕进国;张建江;苗在全;王辰;王睿云

所属行业：采矿业

开云优惠体育网页版入口登记号：9622022Y0809

开云优惠体育网页版入口简介：

该课题为自选课题，主要是针对甘肃靖远矿区魏家地煤矿井田瓦斯地质复杂，煤层松软、透气性差、瓦斯抽采效率不高的特点，致使尽管采煤工作面回采过程中实施大量的顺层钻孔、穿层钻孔、高位钻孔等瓦斯抽采措施，但是，回采过程中瓦斯涌出量仍很大，特别是当周期来压期间由于顶板垮落造成采空区瓦斯短时间内大量涌向工作面，极大地增大了矿井安全生产的威胁，且排放的温室气体对生态环境保护造成了较大影响。为此，由陇东学院主持，华北开云优惠体育网页版入口学院、重庆大学、煤科集团沈阳研究院有限公司、陕西师范大学、甘肃靖远煤电股份有限公司魏家地煤矿等参与完成的产学研合作项目，项目总经费共投入120万元。
本项目针对魏家地煤矿高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采率不高的问题，对井田进行瓦斯地质单元划分，对低渗高瓦斯含量区域进行高效增透技术、增透效果评价与工艺优化、瓦斯强化解吸手段等方面的研究，开发了基于气体聚能相变及流体侵入的煤层增透技术及装备，发展了煤层增透效果评价方法与技术，提出了钻孔热激励强化瓦斯解吸的方法，构建了基于瓦斯地质单元划分的高瓦斯低透气性煤层“煤层增透-增渗效果评价-热激励-抽采工艺优化”的四位一体瓦斯高效抽采技术体系。主要进行了如下创新：
（1）提出了基于瓦斯地质单元划分的瓦斯梯级抽采模式。
基于井田瓦斯地质赋存情况，依据瓦斯地质单元划分原则，进行井田瓦斯地质单元划分，结合矿井“抽-采-掘”接续关系，以区域煤层瓦斯含量及涌出量、瓦斯地质因素和工作面瓦斯抽采方法为综合指标，划分区域瓦斯抽采等级，建立了瓦斯梯级抽采等级模式，为煤层瓦斯高效抽采提供了依据。
（2）开发了基于气体聚能相变及铁磁流耦合致裂的煤层增透技术。
建立了气爆压裂增透-煤体裂纹演化-渗透率变化相关联的二氧化碳相变气爆压裂模型，开发了基于瓦斯运移富集规律及卸压增渗机理的气体聚能相变爆破与铁磁流体耦合增透技术，研发了液态CO2相变爆破致裂技术装备及铁磁流体煤层注入装置，开展了气体聚能相变爆破增渗参数优化，致裂后抽采钻孔单孔瓦斯抽采量提高3倍左右，浓度提高2倍以上，丰富了煤层增透技术手段，提高了瓦斯抽采效率。
（3）提出了煤体受热激励强化瓦斯解吸技术方法。
在煤体孔隙结构演化规律、煤体瓦斯扩散机理及真三轴卸压条件下的煤体瓦斯渗流规律基础上，揭示了瓦斯在煤体中的富集、运移机理，自主研发了煤体受热激励强化瓦斯解吸实验装置，研究了煤体瓦斯吸附解吸热响应特征及热激励条件下煤体瓦斯强化解吸机制，建立了受热激励煤体瓦斯涌出量预测模型，开发了钻孔内利用相变储热材料使煤体升温强化瓦斯解吸的技术方法与装备，为煤矿瓦斯高效抽采提供了新的理论和技术基础。
（4）构建了基于瓦斯地质单元划分的“瓦斯梯级抽采模式-煤层增透-热激励-抽采工艺优化”的四位一体瓦斯高效抽采技术体系。
在开展未扰动煤体聚能相变及铁磁流体耦合增透及效果评价、采动卸压影响范围内煤体热激励促解吸技术研究基础上，构建了基于瓦斯地质单元划分的“瓦斯梯级抽采模式-煤层增透-热激励-抽采工艺优化”的四位一体瓦斯高效抽采技术体系，并开展了推广应用，实现了高瓦斯低渗透煤层瓦斯多维强化抽采，有效提高了瓦斯抽采效率，为低透气性高瓦斯煤层瓦斯高效抽采提供了有力保障。
该项目核心技术内容为基于瓦斯地质单元划分的瓦斯梯级抽采模式研究、基于气体聚能相变及铁磁流耦合致裂的煤层增透技术研究、煤体受热激励强化瓦斯解吸技术方法研究、基于瓦斯地质单元划分的“瓦斯梯级抽采模式-煤层增透-热激励-抽采工艺优化”的四位一体瓦斯高效抽采技术体系构建。该开云优惠体育网页版入口主交付物为方法、硬件、软件，副交付物为专利、软著、论文等。所涉及到的关键WBE现均已研发完成。
该开云优惠体育网页版入口研发经费总投入120万元，相关技术已应用于山西三元煤业股份有限公司、甘肃靖远煤电股份有限公司魏家地煤矿、山西小回沟煤业有限公司等瓦斯抽采过程中，取得了良好的社会经济效益。
根据甘肃省开云优惠体育网页版入口发展促进中心以开云优惠体育网页版入口评价委托方交付的开云优惠体育网页版入口开云优惠体育网页版入口评价材料，按照技术成熟度等级划分，结合专家咨询意见，评价该开云优惠体育网页版入口技术成熟度为9级（系统级：实际通过任务运行的成功考验）。
目前，该项目现已授权发明专利8件，实用新型专利8件；授权软件著作权3项；发表论文26篇，其中，SCI论文9篇，核心论文10余篇，已经广泛应用在甘肃靖远矿区，并推广应用于山西局部矿区，实现了矿井低渗高瓦斯煤层瓦斯高效抽采和资源化利用，实现了工作面回采期间瓦斯涌出量大幅度减。跎倭朔缗磐咚沽，有效控制了甲烷、二氧化碳等温室气体的排放，为实现“碳达峰”和“碳中和”目标做出了贡献，取得了良好的社会、经济、生态环境效益。