深部煤层原位保压保瓦斯取心技术装备及初步应用
高明忠1
宋杰2
崔鹏飞2
李永程2
李聪3
李佳南4
刘贵康3
游镇西4
史晓军4
1.深圳大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,广东深圳 518060;深圳大学广东省深地科学与地热能开发利用重点实验室,深地科学与绿色能源研究院,广东深圳 518060;四川大学水利水电学院,四川成都 6100652.深圳大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,广东深圳 518060;深圳大学广东省深地科学与地热能开发利用重点实验室,深地科学与绿色能源研究院,广东深圳 5180603.四川大学水利水电学院,四川成都 610065;四川大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,四川成都 6100654.四川大学水利水电学院,四川成都 610065;四川大学机械工程学院,四川成都 610065;四川大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室,四川成都 610065
摘要：深部煤层瓦斯含量精准测定是矿井瓦斯灾害防治和煤层气高效开发利用的基本前提.煤层传统取心技术普遍采用开放式取心,需利用估算方法获得煤层取心过程中的瓦斯损失量,难以保证煤层瓦斯原位参数的准确性和有效性.基于"原位保真取心"学术思想,开发了深部煤层原位保压保瓦斯取心技术,研制了深部煤矿原位保压保瓦斯取心器,并基于三维数值仿真对取心器外管、保压舱体结构与关键薄弱部件进行了强度校核.同时,依托自主研发的保压取心实验室模拟测试平台,测定并分析了保压控制器的保压能力,通过煤矿现场试验验证了取心器的可靠性.研究结果表明:自主研制的取心器具有保压能力强、保压时间长、防扰动性能稳定等优势;取心器在内部流体压力20 MPa和 1000 N m扭矩作用下等效应力为 121.1 MPa,远小于材料屈服强度,满足强度设计要求;·取心器在 20 MPa荷载作用下等效应力为 63.9 MPa,满足强度设计要求;取心器整体在 19.4 MPa压力条件内可持续稳定运行,可以满足大部分深部煤矿瓦斯测试需求;现场测试表明保压保瓦斯取心器的保压控制器闭合情况良好,现场取心率达 100%.研究成果可为深部煤层瓦斯含量精准测定奠定理论、技术和装备基础,对于煤矿瓦斯灾害防治和煤层气勘探开发具有重要意义.
关键词：深部瓦斯保压保瓦斯保压取心瓦斯含量煤层气开发
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52225403)国家重点研发计划(2023YFF0615400)
论文发表日期：2024-04-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 143-154 )
英文信息