松软煤层瓦斯钻孔失稳分析及动态密封技术

周斌¹，郝晋伟²，张春华³

1. 太原理工大学矿业工程学院2. 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院3. 辽宁工程技术大学矿业技术学院

摘 要：松软煤层钻孔在钻进及抽采瓦斯过程中,容易发生钻孔形变、缩径、坍塌甚至堵孔等工程问题,造成瓦斯钻孔成孔率低、密封性差、服务时间短及瓦斯抽采阻力大等抽采问题。针对上述技术难题,基于松软煤层的构造演化过程,分析了自重应力、构造应力、采动应力及瓦斯应力等因素对松软煤层瓦斯钻孔稳定性的影响,得出了松软煤层钻孔的多应力耦合作用失稳机制。同时,针对松软煤层瓦斯钻孔失稳规律,提出以护孔为基础,自适应动态密封为关键的"护–封"一体化松软煤层瓦斯钻孔密封技术。工程试验结果表明,该技术可使单孔瓦斯抽采体积分数增加至90%以上,单孔瓦斯体积分数提高2~3倍,且抽采浓度稳定。

关键词：松软煤层;瓦斯抽采;应力耦合;动态密封;瓦斯浓度;