水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术研究

为了增加低渗透高瓦斯煤层的透气性,提高瓦斯的利用率和抽采效率,提出了水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术,分析了水力压裂-深孔预裂爆破复合增透的爆破致裂机理,建立了在爆轰气体作用下的裂纹应力强度因子方程和裂纹二次扩展半径方程。运用RFPA^2D-Flow模拟软件对水力压裂后孔壁周围煤岩体裂隙的产生过程与裂隙扩展规律进行模拟。利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析模拟软件对不同长度预裂缝影响深孔预裂爆破后瓦斯抽采增透效果的程度进行模拟。同时在阳泉五矿8410工作面开展了现场工业性试验,以此验证煤矿井下进行水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术后的瓦斯抽采增透效果。结果表明:使用水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术后煤层的透气性与常规的深孔预裂爆破相比有显著提高,致裂孔的初始瓦斯涌出量是普通爆破孔的3.18倍,瓦斯含量的衰减强度降低了77.3%。深孔预裂爆破的有效影响半径随着爆破孔内预裂缝长度的增加而提高,而且二者呈线性关系。该研究中采用复合爆破后的有效影响半径可达到6.98 m,与数值模拟结果得到的有效影响半径6.763 m相近。同时数值模拟与现场工业性试验的结果均证明:提出的水力压裂-深孔预裂爆破复合增透技术,能够有效增加煤岩层的透气性,提高瓦斯的抽采效率,为其他低渗透高瓦斯煤层的瓦斯抽采增透技术提供了参考。

气相压裂—机械造穴复合增透技术在新景矿的应用

为了增加松软低渗透高瓦斯煤层的透气性,提高煤巷掘进工作面的进尺速度和抽采效率,提出了气相压裂—机械造穴复合增透技术。分析了气相压裂—机械造穴复合增透的爆破致裂机理,建立了在机械造穴作用下压裂的径向裂隙方程。在新景矿3218掘进工作面开展了现场工业性试验,对比设计3种技术方案结果表明,使用“5+2”模式的气相压裂—机械造穴复合增透技术后,煤层的透气性与常规的机械造穴相比,平均瓦斯涌出量是普通造穴孔的1.45倍,掘进期间巷道瓦斯浓度降低22%,提高了煤巷工作面的进尺和抽采效率。

复合水力化增透技术在低渗突出煤层瓦斯抽采中的应用

为增加低渗突出煤层的透气性,提高煤层瓦斯抽采率,提出"钻扩一体化+水力压裂"复合水力化增透技术。介绍了该技术的原理及工艺系统组成等,并在重庆南川宏能煤矿进行了工程试验。试验结果表明,与采用单一"水力压裂"和单一"钻扩一体化"水力化技术的钻孔相比,采用复合水力化增透技术的钻孔,其瓦斯抽采纯量较前二者分别提高了3.37倍和2.80倍,瓦斯抽采体积分数分别提高了3.35倍和2.64倍。

高效增透复合技术在低渗透煤层瓦斯抽采中的应用研究

对高效增透复合技术进行概述,具体分析了高效增透复合技术在低渗透煤层瓦斯抽采当中的应用案例。结果表明:依靠高效增透复合技术,可以使低渗透煤层瓦斯抽采的效率变得更高,让总体的抽采时间缩减,获得更佳的效果。

新型增透技术在致密煤层瓦斯开采中的应用研究

我国地下煤矿部分煤层密实度较高、透气性系数低,因此采用常规瓦斯抽采工艺在低透气煤层中抽采效果较差。为有效提升低透气煤层的透气性,本文依托山西某煤矿瓦斯预抽工程,提出了一种新型致密煤层复合增透技术,并基于现场试验验证了复合增透技术在致密低透煤层瓦斯开采中的可行性与高效性,有效提高了钻孔的瓦斯抽采效率,研究成果为我国煤矿致密煤层瓦斯开采提供了一定的借鉴作用。