煤科集团沈阳研究院有限公司简介及新技术交流-20150702

1、“十二五十二五”期间，承担的主要科研项目如下期间，承担的主要科研项目如下：国家重大科学仪器开发专项项目/任务 12项；国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”课题/任务 6项；国家科技支撑计划课题/子课题 13项；国家科技部科研院所项目7项；国家重点基础研究发展计划“973”课题/子课题 10项；国家自然科学基金项目 7项；国家重点新产品及火炬计划项目2项国家安全生产技术支撑体系专业中心建设 4项；中央国有资本经营预算项目及集团科技创新基金项目15项；辽宁省工程及企业技术中心项目3项； “十二五”期间，沈阳研究院承担国家和省部级以上科研项目74余项， 共获批国拨经费11359.43万元，投入

2、配套经费10630.64万元。 80%科研成果得到转化或应用，获得专利22项。 近期主要科研成果近期主要科研成果 “十二五”期间，沈阳研究院作为国家十二五攻关项目“煤层增产增透领域”负责单位，主要研究成果有八项： 煤层增透领域主要科研成果煤层增透领域主要科研成果3高高 压压 容容 器器控控 制制 阀阀高高 压压 泵泵 控控 制制 阀阀软软 管管钻钻 孔孔释放装置释放装置高压空气爆破致裂增透成套工艺及装备图高压空气爆破致裂增透成套工艺及装备图利用高压空气冲击波为动力源，通过爆破装置喷嘴沿煤层对钻孔内煤体利用高压空气冲击波为动力源，通过爆破装置喷嘴沿煤层对钻孔内煤体瞬间冲击，使冲击钻孔与控制钻孔之

3、间的煤体震动，产生位移或裂隙，瞬间冲击，使冲击钻孔与控制钻孔之间的煤体震动，产生位移或裂隙，增加煤层透气性的新型技术与装备。增加煤层透气性的新型技术与装备。高压空气爆破系统由空气加压泵、控制箱、储气高压空气爆破系统由空气加压泵、控制箱、储气罐、高压输送管、发射阀和爆破释放装置等组成。罐、高压输送管、发射阀和爆破释放装置等组成。 成果一：成果一：高压空气爆破致裂技术与装备高压空气爆破致裂技术与装备4 成果一：成果一：高压空气爆破致裂技术与装备高压空气爆破致裂技术与装备国内外首次利用高压空气破碎煤国内外首次利用高压空气破碎煤体，增加低透气性煤层瓦斯抽采效体，增加低透气性煤层瓦斯抽采效果。专利号：果

4、。专利号：ZL200910012055.3ZL200910012055.3。井下移动空气加压泵站工作压力井下移动空气加压泵站工作压力65MPa65MPa；研制了高压空气单点与多点爆破研制了高压空气单点与多点爆破释放释放装置，多点爆破释放装置释放释放装置，多点爆破释放装置初步解决了高能空气爆破的定向技初步解决了高能空气爆破的定向技术。术。井下移动式空气加压机组井下移动式空气加压机组高压空气释放装置高压空气释放装置压缩机压缩机5 成果一：成果一：高压空气爆破致裂技术与装备高压空气爆破致裂技术与装备气体爆破前气体爆破前气体爆破后气体爆破后爆破前后煤体和钻孔结爆破前后煤体和钻孔结构发生变化，在爆破后构

5、发生变化，在爆破后煤体及钻孔周围均发生煤体及钻孔周围均发生较为明显的裂隙，缝隙较为明显的裂隙，缝隙宽度及深度增幅较大，宽度及深度增幅较大，有利于瓦斯的逸出。有利于瓦斯的逸出。 成果一：成果一：高压空气爆破致裂技术与装备高压空气爆破致裂技术与装备1单孔对比试验表明，采用高能单孔对比试验表明，采用高能空 气 增 透 后 ， 平 均 增 加空 气 增 透 后 ， 平 均 增 加121.58%2增透距离试验表明，在距试验增透距离试验表明，在距试验钻孔钻孔2.5m处，增透效果最好，处，增透效果最好，流量增加流量增加179.11%3实施增透措施后，不仅增加了实施增透措施后，不仅增加了煤层气的抽采量，同时缩

6、短了煤层气的抽采量，同时缩短了工作面的预抽时间工作面的预抽时间 成果一：成果一：高压空气爆破致裂技术与装备高压空气爆破致裂技术与装备 成果二：成果二：二氧化碳致裂技术与装备二氧化碳致裂技术与装备工作原理工作原理液态二氧化碳存在低于31或压力大于7.35MPa条件，发爆器快速激发加热装置瞬间气化膨胀并产生高压，体积膨胀600倍以上。 成果二：成果二：二氧化碳致裂技术与装备二氧化碳致裂技术与装备空气压缩机储液灌致裂器灌装装置 成果二：成果二：二氧化碳致裂技术与装备二氧化碳致裂技术与装备 成果二：成果二：二氧化碳致裂技术与装备二氧化碳致裂技术与装备使用范围使用范围1、高瓦斯及突出煤层掘进工作面快速掘

7、进、高瓦斯及突出煤层掘进工作面快速掘进2、硬顶煤综放工作强制放顶、提高放煤率硬顶煤综放工作强制放顶、提高放煤率3、回采工作面上下隅角强制放顶回采工作面上下隅角强制放顶4、致裂大块岩（煤）体、致裂大块岩（煤）体5、回采工作面顺层钻孔致裂增透回采工作面顺层钻孔致裂增透6、煤仓疏通、巷道底鼓修复煤仓疏通、巷道底鼓修复 成果二：成果二：二氧化碳致裂技术与装备二氧化碳致裂技术与装备二氧化碳致裂二氧化碳致裂处理大块岩石处理大块岩石 致裂前致裂前 致裂致裂后后13 利用三维旋转水射流冲割煤体，增加卸压范围，提高煤层透气性，是一种适用于采深大、利用三维旋转水射流冲割煤体，增加卸压范围，提高煤层透气性，是一种适

8、用于采深大、地应力高、煤层松软、瓦斯含量和瓦斯压力高的低透气性煤层增加煤层透气性成套装备；地应力高、煤层松软、瓦斯含量和瓦斯压力高的低透气性煤层增加煤层透气性成套装备； 装备包括高压水力泵站、回转式高压旋转接头、螺旋助排渣高压水射流钻杆、高压水射流装备包括高压水力泵站、回转式高压旋转接头、螺旋助排渣高压水射流钻杆、高压水射流喷头喷嘴等；喷头喷嘴等；用于低透气性煤层增透、突出煤层消突等。用于低透气性煤层增透、突出煤层消突等。成果三：成果三：三维旋转水射流煤层扩孔及割缝技术三维旋转水射流煤层扩孔及割缝技术三维旋转水射流煤层扩孔及割缝装备工艺图三维旋转水射流煤层扩孔及割缝装备工艺图14 已经在淮南矿

9、业集团、鸡西煤业等大型煤炭企业进行推广应用，具有广阔已经在淮南矿业集团、鸡西煤业等大型煤炭企业进行推广应用，具有广阔的应用前景；的应用前景； 为低透气性煤层瓦斯的有效抽采，提高煤矿安全生产能力提供了技术支撑为低透气性煤层瓦斯的有效抽采，提高煤矿安全生产能力提供了技术支撑； 是缩短抽采时间，减少瓦斯事故、降低温室气体排放的重要途径和手段，是缩短抽采时间，减少瓦斯事故、降低温室气体排放的重要途径和手段，具有巨大的经济效益和社会效益。具有巨大的经济效益和社会效益。成果三：成果三：三维旋转水射流煤层扩孔及割缝技术三维旋转水射流煤层扩孔及割缝技术成果四：成果四：分段水力压裂增透技术分段水力压裂增透技术p

10、压裂钻孔水压作用方向水流方向p压裂钻孔水压作用方向水流方向封孔段压裂段封孔段压裂段压裂段(a)(b)p压裂钻孔水压作用方向水流方向p压裂钻孔水压作用方向水流方向封孔段压裂段封孔段压裂段压裂段(a)(b)“面”式压裂 “点”式压裂 单一钻孔压裂，没有自由面。压裂范围小，裂纹扩展方向无单一钻孔压裂，没有自由面。压裂范围小，裂纹扩展方向无法控制，增透效果较差。法控制，增透效果较差。高压泵及配套液箱高压泵及配套液箱高压胶囊及其递推装置高压胶囊及其递推装置堵头堵头成果四：成果四：分段水力压裂增透技术分段水力压裂增透技术减压阀装置减压阀装置水箱注水泵卸压阀高压管线煤体钻孔压力表流量计供水管线推杆接头阀门水

11、力压裂连接示意图水力压裂连接示意图减压装置胶囊出水口注水器胶囊推杆钻孔端盖水流方向PP41P0PP23P2水流方向封孔段(a)(b)(c)水力压裂原理示意图水力压裂原理示意图成果四：成果四：分段水力压裂增透技术分段水力压裂增透技术 分段水力压裂的实验地点选择在山西离柳集团朱家店煤矿、山西晋城分段水力压裂的实验地点选择在山西离柳集团朱家店煤矿、山西晋城天地王坡煤矿、黑龙江鸡西城山煤矿，其中以朱家店煤矿为例，在采取措施天地王坡煤矿、黑龙江鸡西城山煤矿，其中以朱家店煤矿为例，在采取措施前前4#煤层透气性系数为煤层透气性系数为0.1310.287，透气性较差，属于难抽放一类，采取，透气性较差，属于难抽

12、放一类，采取措施后，透气性系数达到了措施后，透气性系数达到了14.792，增加了，增加了113倍，说明效果十分明显。倍，说明效果十分明显。成果四：成果四：分段水力压裂增透技术分段水力压裂增透技术成果五：成果五：水力综合增透技术水力综合增透技术 原理：利用三维旋转水射流冲割煤体配合水力压裂煤体，增加卸压范围，原理：利用三维旋转水射流冲割煤体配合水力压裂煤体，增加卸压范围，提高煤层透气性；提高煤层透气性；用途：用于低透气性煤层增透、突出煤层消突等；用途：用于低透气性煤层增透、突出煤层消突等；该技术现正在沈阳焦煤集团红菱矿进行工业试验。该技术现正在沈阳焦煤集团红菱矿进行工业试验。（1 1）1 1、3

13、 3、1111、1313、7 7号钻孔为号钻孔为 压裂钻压裂钻孔，压裂顺序为：孔，压裂顺序为：1 1、3 3、1111、1313、7 7。其。其中，中，7 7号钻孔也作为号钻孔也作为割缝钻孔。割缝钻孔。 （2 2）2 2、6 6、8 8、1212号钻孔为割缝钻孔，号钻孔为割缝钻孔，同时兼作观测孔。同时兼作观测孔。（3 3）4 4、5 5、9 9、1010为观测钻孔。为观测钻孔。高压水力割缝（压裂）增透钻孔布置图高压水力割缝（压裂）增透钻孔布置图20该技术现正在沈阳焦煤集团红菱矿西三下部采区该技术现正在沈阳焦煤集团红菱矿西三下部采区1202工作面运输顺槽和回风工作面运输顺槽和回风顺槽进行试验，该

14、区瓦斯压力最大达顺槽进行试验，该区瓦斯压力最大达9MPa，试验期间，增透前后最大抽放半，试验期间，增透前后最大抽放半径由径由2.5m增大到增大到26m，单孔瓦斯浓度由原来的最高单孔瓦斯浓度，单孔瓦斯浓度由原来的最高单孔瓦斯浓度25%增大到增大到了增透后的了增透后的94%，单孔瓦斯浓度增加了，单孔瓦斯浓度增加了3.76倍。井下钻孔施工工程量大大降倍。井下钻孔施工工程量大大降低，相同区域钻孔个数由原来的低，相同区域钻孔个数由原来的48个钻孔降低到了个钻孔降低到了13个钻孔，钻孔个数降低个钻孔，钻孔个数降低了了73%。压裂钻孔与常规钻孔抽放效果如下图所示。压裂钻孔与常规钻孔抽放效果如下图所示。成果五

15、：成果五：水力综合增透技术水力综合增透技术成果六：成果六：低透煤层瓦斯抽采深孔控制水压爆破低透煤层瓦斯抽采深孔控制水压爆破增透技术增透技术压风喷泥封孔器压风喷泥封孔器注水管胶囊逆止阀出水口钻孔 封孔水管放水阀进水口逆止阀胶囊充水封孔装置示意图胶囊充水封孔装置示意图聚能塑料被筒聚能塑料被筒应用于单一低透气性煤层强化抽放瓦斯煤与瓦斯突出严重煤层的突出防治综放煤层硬顶煤弱化处理提高煤层可放性用于矿井冲击地压防治主要用途成果六：成果六：低透煤层瓦斯抽采深孔控制水压爆破低透煤层瓦斯抽采深孔控制水压爆破增透技术增透技术00.10.20.30.40.50.60306090120150时 间 （ d)钻孔瓦斯

16、抽放量（m3/min)普通钻孔普通钻孔水封爆破抽放钻孔水封爆破抽放钻孔深孔控制水封爆破比普通钻孔抽采的抽采率提高了40-50%。23成果七：成果七：煤矿瓦斯超限及突出预警系统煤矿瓦斯超限及突出预警系统瓦斯抽采对于矿井瓦斯含量分布影响很大，也是瓦斯抽采对于矿井瓦斯含量分布影响很大，也是瓦斯预警的重要参考。右侧为瓦斯预警的重要参考。右侧为“煤矿瓦斯超限及煤矿瓦斯超限及突出预警系统突出预警系统”实时显示出的瓦斯抽采效果图，实时显示出的瓦斯抽采效果图，随着瓦斯抽采工作的推进，回采工作面瓦斯含量随着瓦斯抽采工作的推进，回采工作面瓦斯含量实时变化。实时变化。煤矿瓦斯超限及突出预警系统工作面瓦斯涌出动态工作

17、面瓦斯涌出动态特征管理系统特征管理系统瓦斯涌出量、风量、瓦斯抽放数据分析。工作面采掘进度管理工作面采掘进度管理系统系统工作面地质测量管理工作面地质测量管理系统系统工作面动态防突管理工作面动态防突管理系统系统工作面预警管理系统工作面预警管理系统瓦斯预警查询平台瓦斯预警查询平台成果七：成果七：煤矿瓦斯超限及突出预警系统煤矿瓦斯超限及突出预警系统25煤矿瓦斯超限及突出预警系统工作面瓦斯涌出动态特工作面瓦斯涌出动态特征管理系统征管理系统工作面采掘进度管理系工作面采掘进度管理系统统汇总、分析及上报工作面班推进度、距地质构造的距离、距停采线的距离，石门、立井和斜井工作面距前方预揭煤层的距离，以及巷道（采面

18、）设计长度、支护方式、周边巷道分布等信息。工作面地质测量管理系工作面地质测量管理系统统工作面动态防突管理系工作面动态防突管理系统统工作面预警管理系统工作面预警管理系统瓦斯预警查询平台瓦斯预警查询平台成果七：成果七：煤矿瓦斯超限及突出预警系统煤矿瓦斯超限及突出预警系统26煤矿瓦斯超限及突出预警系统工作面瓦斯涌出动态工作面瓦斯涌出动态特征管理系统特征管理系统工作面采掘进度管理工作面采掘进度管理系统系统工作面地质测量管理工作面地质测量管理系统系统汇总、分析及上报采掘工作面前方未采动区域地质构造情况、周边小窑及老空巷道分布情况、巷道积水情况、上覆岩层及未采动区域涌水情况，工作面地质钻探情况、正在过构造

19、的地质参数变化等信息。工作面动态防突管理工作面动态防突管理系统系统工作面预警管理系统工作面预警管理系统瓦斯预警查询平台瓦斯预警查询平台成果七：成果七：煤矿瓦斯超限及突出预警系统煤矿瓦斯超限及突出预警系统27煤矿瓦斯超限及突出预警系统工作面瓦斯涌出动态工作面瓦斯涌出动态特征管理系统特征管理系统工作面采掘进度管理工作面采掘进度管理系统系统工作面地质测量管理工作面地质测量管理系统系统工作面动态防突管理工作面动态防突管理系统系统汇总、分析及上报区域措施执行情况、防突探测孔的探测情况、区域验证情况、采动前瓦斯基本参数情况、打钻过程中瓦斯涌出异常情况，采掘工作面局部防突措施执行情况，石门、立井及斜井工作面

20、揭煤期间防突措施执行及预测、效检情况。工作面预警管理系统工作面预警管理系统瓦斯预警查询平台瓦斯预警查询平台成果七：成果七：煤矿瓦斯超限及突出预警系统煤矿瓦斯超限及突出预警系统28煤矿瓦斯超限及突出预警系统工作面瓦斯涌出动态工作面瓦斯涌出动态特征管理系统特征管理系统工作面采掘进度管理工作面采掘进度管理系统系统工作面地质测量管理工作面地质测量管理系统系统工作面动态防突管理工作面动态防突管理系统系统工作面预警管理系统工作面预警管理系统工作面瓦斯涌出动态特征、采掘进度、地质特征、动态防突等信息，及时更新、维护计算机预警信息平台，依据制定的预警管理标准对采掘工作面的预警信息进行综合分析判定，并依据相应程

21、序审核确定后，对瓦斯预警结果进行最终发布。瓦斯预警查询平台瓦斯预警查询平台成果七：成果七：煤矿瓦斯超限及突出预警系统煤矿瓦斯超限及突出预警系统29煤矿瓦斯超限及突出预警系统工作面瓦斯涌出动态工作面瓦斯涌出动态特征管理系统特征管理系统工作面采掘进度管理工作面采掘进度管理系统系统工作面地质测量管理工作面地质测量管理系统系统工作面动态防突管理工作面动态防突管理系统系统工作面预警管理系统工作面预警管理系统瓦斯预警查询平台瓦斯预警查询平台为方便用户对预警相关信息的查询，系统开发了两套预警网站，一套是集团公司预警网站，一套是煤矿企业预警网站。预警网站包含的信息主要包括预警结果、矿图、报表、采掘信息和动态防突信息等。成果七：成果七：煤矿瓦斯超限及突出预警系统煤矿瓦斯超限及突出预警系统30成果八：成果八：矿用顶管掘进装置矿用顶管掘进装置瓦斯治理瓦斯治理两大难题两大难题上隅角瓦斯集聚上隅角瓦斯集聚松软煤层塌孔松软煤层塌孔现有方案现有方案上隅角插管抽放瓦斯上隅角