本项目针对在高瓦斯低透气性松软煤层钻进长瓦斯抽放孔过程中易塌孔、喷孔、卡钻、瓦斯抽采率低、煤层气资源利用不充分等技术难题及煤矿瓦斯灾害控制等国家重大需求,提出了利用高压水射流辅助钻头沿煤层顶底板岩层或硬分层钻孔,在煤层中切槽并纵深致裂释放瓦斯的抽采原理。研究了高压水射流作用下松软煤体的力学特性、高压水射流沿煤层顶底板岩层或硬分层钻孔成孔机理、高压水射流提高松软煤层裂隙率机理;建立多场耦合作用下煤层的流变本构模型;发明并研制出多功能水射流钻头、煤层定向切槽装置、动力致裂控制系统等瓦斯抽采成套装备,促使煤层中形成孔、槽、裂隙贯通的瓦斯涌出通道,使煤体大范围快速卸压,达到增强透气性和促进瓦斯解吸的目的,有效解决了复杂煤层瓦斯高效抽采的技术瓶颈问题。研究成果已在重庆、贵州、四川等15座煤矿中应用,平均单孔瓦斯抽采量提高了50%~80%,石门揭煤时间由3~6个月缩短为1~2个月,生产效率为原来的2~3倍。所有应用此技术的煤矿未再发生瓦斯灾害事故,实现了复杂煤层瓦斯及煤炭安全高效开采,取得了巨大经济和社会效益。
英文主题词soft coal seam;methane;high pressure water-jets;drilling hole;fracture rate of coal seam