低透气煤层无泵式钻扩一体化增透技术与钻具研究

针对在低透气煤层常规机械掏穴、水力冲孔等增透施工中存在的施工效率低、掏穴装置稳定性差以及需要配备高压泵等问题,提出了无泵式钻扩一体化增透施工技术,研制了配套的双通道送水器、双通道钻杆和造穴装置,并进行了现场工业性试验。结果表明:钻扩一体化增透施工技术在煤矿井下静压水条件下,可实现一趟下钻完成先导孔和机械掏穴的同时作业,解决了常规掏穴装置刀翼开合不稳定、必须配套高压泵的问题,降低了该技术的使用成本;研发的双通道送水器、双通道钻杆和造穴装置工作灵活稳定且可靠性高,造穴段单孔直接扩大至原常规钻孔孔径的4.4倍,显著提升了瓦斯抽采效果,该技术的成功应用为煤矿井下低透气煤层瓦斯抽采钻孔施工提供了技术支撑。

水力压裂增透技术在昌兴煤矿松软低透煤层瓦斯治理中的试验研究

为提高昌兴煤矿松软低透煤层瓦斯抽采效果,拟对2101和2102运输巷掘进条带区域进行水力压裂增透技术试验,在1320运输石门钻场设计施工5个压裂钻孔,并对钻孔进行套管和固孔,根据10号煤层性质确定压裂参数和压裂泵选型,经过水力压裂,由瓦斯参数统计分析结果可知,试验增透效果较为明显,压裂区单孔抽采瓦斯浓度及抽采量得到大幅度提升,该技术的成功试验为矿区类似条件的煤层瓦斯治理提供了参考。

低渗透性煤层气液两相压注复合增透技术研究及应用

针对骆驼山煤矿低透气性煤层水力压裂后期钻孔瓦斯抽采衰减严重的问题,提出气液两相压注协同增透技术,现场试验表明:气液两相压注增透技术流量平均值是原有水力压裂技术的1.24倍,是单一空气压注钻孔的6.17倍,且流量衰减仅为原有水力压裂技术的64%,是单一空气压注钻孔的45%。对比原有水力压裂技术,气液两相压注增透技术协同增透效果明显,酸化压裂与注气增流相互促进,煤体内裂隙网络的连通性和注气增流作用影响范围都得到进一步的增强,保障矿井安全高效生产。

一种煤体电脉冲增透技术及试验分析

我国是世界上煤与瓦斯突出灾害最为严重的国家,瓦斯灾害影响着我国煤矿安全生产,防治瓦斯灾害的有效方法是采用瓦斯抽采技术。贵州是国家重要能源基地,大部分矿井所开采的煤层多属于低透气性煤层,各矿区主采煤层大多数为较难-难抽采煤层,主采煤层在未卸压的情况下瓦斯抽采普遍较为困难。为了保障煤层瓦斯顺利抽采,对低渗透煤层开展增透是目前常用的技术手段,如采用二氧化碳致裂增透、水力化增透及电脉冲增透措施等。

煤矿水力压裂增透技术研究

煤矿水力压裂增透技术作为一种高效煤层增透方法,在煤层开采中得到了广泛应用。基于此背景,对煤矿水力压裂增透技术进行了系统综述,从采矿工艺的演变、水力压裂增透技术介绍、危害与防控、关键技术研究和技术的优化与发展等方面进行了探讨,旨在加深相关从业人员对煤矿水力压裂增透技术的了解和掌握。

车集煤矿超高压水力割缝技术应用钻孔卸压增透技术效果评估

本论文深入研究了车集煤矿中超高压水力割缝技术与钻孔卸压增透技术的应用。通过探讨超高压水力割缝技术和钻孔卸压增透技术的基本原理,以及在车集煤矿开采中的具体应用,全面评估了它们对提高采矿效率和降低成本的效果。本研究建立了评估指标体系,通过实际案例深入分析技术应用效果,并展望了未来技术改进和发展趋势。这一研究为煤矿工程领域提供了有力的科学支持,有望在实践中推动超高压水力割缝技术与钻孔卸压增透技术的更广泛应用。

基于防突指标下降视角的CO_(2)气相压裂增透技术应用分析

在煤矿开采过程中,因掘进面煤层透气性差导致无法抽采效果不佳。为解决这一问题,实际作业中,要以降低防突指标为基准,运用CO_(2)气相压裂增透技术处理工作面。文章以某试验为例,详细阐释钻孔布置和压裂工艺应用情况,并就试验效果予以分析。经分析,应用CO_(2)气相压裂增透技术能够显著提高抽采效果,快速降低防突指标,大幅缩减抽采达标时间。提出具体应用实践,证明技术能够在开采中发挥防突作用。

水力压裂增透技术在瓦斯抽采中的应用

由于我国很多煤炭资源分布在高瓦斯低透气性的煤层当中,瓦斯的整体含量相对较高、透气性较差,因此对整个煤矿开采工作造成了较大的难度和安全隐患。基于此,本文以瓦斯抽采工作为例展开分析和研究,重点提出水力压裂增透技术,在瓦斯抽采工作当中的相关应用策略,充分保证瓦斯抽采效率和稳定性,提高煤矿开采工作的整体安全性,为后续类似工作开展提供相关参考和借鉴。

松软煤层水力冲孔增透技术研究与应用

针对高瓦斯、松软煤层透气性低、瓦斯治理难度大的问题,以淮南矿区4煤为工程背景,基于水力冲孔增透卸压技术机理,采用理论分析与现场试验相结合的手段,通过对比分析冲孔前后抽采浓度和单孔抽采量、瓦斯压力、瓦斯含量以及冲孔后钻孔瓦斯涌出初速度、钻屑量,来考察水力冲孔后卸压增透效果。结果表明,在突出煤层实施水力冲孔措施后,煤体周围的动态应力失衡,大量吸附瓦斯转化成游离瓦斯,提升了钻孔瓦斯抽采浓度,冲孔后煤层残存瓦斯压力由2.5 MPa降至0.17 MPa,残存瓦斯含量由8.49 m^(3)/t降为2.05 m^(3)/t,有效地降低了煤与瓦斯突出危险性。

店坪矿掘进面气相压裂增透技术应用

店坪矿9-2052巷道掘进过程中利用气相增透技术抽采瓦斯,与普通抽采状态相比,压裂后抽采的瓦斯浓度是常规抽采条件的1.65倍、瓦斯混合流量为3.1倍、纯流量为5倍,煤层内部瓦斯含量从常规抽采条件的9.87 m~3/t下降到气相压裂技术抽采后的7.82 m~3/t,钻屑瓦斯解析指标值从0.45 mL/(g·min~(0.5))降低至0.33 mL/(g·min~(0.5))。

低透气性煤层水力压裂增透技术应用

针对低透气性煤层瓦斯抽采效率低、钻孔施工量大等问题,提出了水力压裂增透技术,研究了水力压裂增透机理,分析了水力压裂提高煤层透气性的过程,确定了设备仪器与压裂工艺参数,完成了高压钻孔密封与现场水力压裂,并对瓦斯抽采效果和煤层透气性系数变化进行了考察。结果显示:实施水力压裂后,瓦斯抽采量提高了7.2倍,水力压裂影响区域内煤层透气性系数提高了79～272倍,达到了增大煤层透气性,提高瓦斯抽采效率的目的。

水力化煤层增透技术研究进展及发展趋势

增加煤层透气性是解决低透气性煤层瓦斯抽采难题的关键。煤岩体结构改造是煤层增透的核心问题,水力化煤层增透技术是煤岩体结构改造的有效途径。基于前期研究及文献调研,回顾了水射流和水力压裂技术的发展历程,综述了国内水力化煤层增透技术的研究进展。分析了理论研究和工程应用中存在的问题,指出增透机理尚未客观揭示、单项增透技术存在局限性、配套装备(特别是安全保障系统)不完善、效果考察体系不健全等因素制约了技术的推广。对总体发展趋势进行了展望,认为水力化煤层增透技术正朝着集成化、多元化和智能化的方向发展,加强理论研究、尽快完善装备、发展定向压裂等综合增透新技术、建立增透效果考察体系等方面是未来主要研究方向。

高瓦斯低透气性煤层深孔爆破增透技术

通过理论分析和芦岭煤矿Ⅱ1048工作面现场工程试验,给出了高瓦斯低透气性深孔爆破增透技术的基本原理、钻孔布置、爆破及工艺设备等具体参数。深孔爆破后,增大了钻孔瓦斯有效抽放半径和高瓦斯煤层渗透性,成倍地提高了瓦斯抽放率,而且降低了煤与瓦斯突出的危险性,从而有效地解决了高瓦斯突出煤层采掘工作面瓦斯超限和煤与瓦斯突出问题。

高压空气冲击煤体增透技术实验研究

煤层渗透性是矿井瓦斯抽采及瓦斯突出防治的重要参数,而高压空气冲击煤体技术为提高低透气性煤层的渗透性提供了新的思路。该技术与炸药深孔爆破有较大的区别,其免去了较多的潜在危险。对所选取的海州煤矿和艾友煤矿的煤样进行抗压实验和高压气爆实验,记录煤样的物理参数和实验参数,测试计算了高压气体冲击煤体前后煤层渗透率的变化规律,结果表明:气爆后煤样的渗透率总体增大,平均增加了81%以上;高压气体的压力越大,煤样气爆后渗透率的增量越大。根据海州矿10组煤样气爆后渗透率的增量与气爆压力,经回归分析,煤样气爆后渗透率的增量Δk与气爆压力p呈幂函数关系,Δk=2×10-13p11.148。这些规律为高压空气冲击煤体增透技术在现场的实际应用提供了理论依据。

低透气性煤层深孔聚能爆破增透技术及实践

针对松树镇煤矿低透气性煤层瓦斯抽采率低的问题,在矿井瓦斯地质研究基础上,分析了聚能爆破煤体致裂机理,将爆破裂隙划分为粉碎区、裂隙发育区和裂隙扩展区,同时对爆破钻孔、装药及封孔工艺进行了设计,并现场应用了深孔聚能爆破增透技术。结果表明,聚能爆破后抽采钻孔平均瓦斯浓度是爆破前的1.70～3.21倍,爆破影响区平均瓦斯体积分数均值为11.26%,是非影响区的2.21倍,而且装药长度越大,爆破增透效果越显著。

低透气性煤层定向水力压裂增透技术

针对常规压裂易造成煤体卸压盲区、煤层整体卸压增透效果不理想等存在的问题,采用理论分析、数值模拟与现场实验相结合的方法,分析定向水力压裂作用机理,探讨了定向孔布置、压裂孔密封、煤体最小起裂压力等工艺技术与参数,对比分析定向与非定向压裂的裂隙扩展与贯通规律,验证了定向孔的导向、控制和卸压作用.现场对比试验发现,定向压裂后煤层瓦斯平均抽采浓度和平均抽采纯量分别是普通压裂孔的2.2倍和2.12倍.研究结果表明:定向水力压裂增透效果明显,具有良好的推广应用价值.

低透气性煤层长钻孔爆破增透技术

为改善高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽放效果,提高煤层瓦斯渗透性,以新安煤矿八号煤层为例,应用长钻孔爆破技术对煤层进行松动控制爆破,运用ANSYS/LS-DYNA软件模拟控制孔对煤岩裂隙区的影响过程。结果表明:合理布置控制孔可以增加裂隙区的范围,提高松动爆破的卸压和瓦斯排放效果。当不耦合系数为1.5、控制孔距爆破孔2 m时,裂隙区的范围约为爆破孔径的25倍。

低透煤层水力压裂增透技术应用

为了提高低透高突煤层瓦斯抽采效率,达到快速消突的目的,提出了水力压裂优化技术,主要包括采用了大流量、高压力的水力压裂成套设备;优化了压裂钻孔的封孔技术;改进了水力压裂的施工工艺,将压裂过程中注水压力设计成逐渐升高过程,并对改进后的压裂技术进行增透效果考察。试验结果表明:通过对水力压裂进行优化后,压裂的影响半径可达60m;相同抽采条件下,瓦斯抽采纯量与增透前相比平均提高了2.2倍,与采用普通水力压裂相比平均提高了1.3倍;煤层透气性系数提高了6.0倍,达到了提高瓦斯抽采效率和快速消突的目的。

低透气性煤层致裂增透技术应用与展望

为了实现煤层气的工业化利用,分析了三维高压旋转水射流扩孔煤层增透技术、定向分段水力压裂增透技术、高压空气爆破致裂煤层技术的增透效果,应用上述煤层致裂增透新技术后,煤层气抽采量明显增加。高压水通过三维旋转钻头对煤体快速切割迅速破坏煤体,实现对影响区域内煤层气的快速释放;特制封孔器将压裂孔分割为数段,增大压裂面积的同时最大限度地利用高压水能,大幅增加了煤层气的逸出通道;经过加压的高压空气可实现对目标钻孔的连续爆破,大幅增加了煤层的煤层气的逸出通道,经济成本低。由于物理破坏增透方式存在着能量损失大、裂纹扩展方向有一定的随机性、预期方向有一定的偏差等问题,提出研发能溶解部分煤基质溶剂结合物理破坏方式以增加煤层的透气性。

单一低透煤层水力压裂增透技术试验

针对单一低透煤层瓦斯抽采浓度低、衰减快、瓦斯抽采困难等问题,提出了水力压裂增透技术.研究了水力压裂钻孔壁煤体起裂所需最小注水压力,分析了水力压裂过程中注水压力、流量等参数随注水时间动态变化特点,并对压裂前后煤层透气性系数变化和瓦斯抽采效果进行了考察.结果显示:实施水力压裂后,影响区内煤层透气性系数提高了20.32倍,平均瓦斯抽采浓度和纯量分别提高了4.1倍和5.1倍,水力压裂增透效果显著.