松软低透气性煤层瓦斯抽采技术的应用研究

为有效解决新源煤矿松软低透气性煤层瓦斯地面抽采难题,进行了超高压水力割缝增透技术的应用研究。采用COMSOL-Multiphysics仿真软件确定了有效抽采半径,找到了地面抽采难的原因,确定采用超高压水力割缝增透技术,并对超高压水力割缝装置和超高压水力割缝工艺进行了阐述。实践应用结果表明,对比普通钻孔瓦斯抽采技术,采用超高压水力割缝增透技术进行瓦斯抽采,其抽采体积分数和纯量均有大幅度的提高,抽采体积分数是普通钻孔抽采的2.24倍,抽采纯量是普通钻孔抽采的2.61倍。超高压水力割缝增透技术的应用有效解决了新源煤矿307工作面松软低透气性煤层瓦斯抽采难度大的问题。

松软低透气性煤层水力压裂增透瓦斯抽采技术研究

为解决松软低透气性煤层瓦斯抽采难度大、效率低的难题,以新景煤矿3#煤层为研究对象,采用PFC2D颗粒流数值模拟软件和控制变量法,研究不同注水流量和压裂时间对煤层水力压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目的影响。研究结果表明:松软低透气性煤层水力压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目与注水流量和压裂时间均呈幂函数形式增长。基于松软低透气性煤层的特点,引入压裂液效率,得到了压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目的修正计算公式。基于新景煤矿3#煤层实际工程地质条件,在南五底抽巷进行了现场水力压裂试验。试验结果表明:当泵注压力为20~25 MPa、注水量为90~100 m^(3)时,水力压裂半径约为50 m;水力压裂区域煤层透气性系数、平均抽采瓦斯浓度、百米巷道瓦斯抽采量和单孔平均抽采瓦斯纯流量分别为未压裂区域煤层的22.0、2.2、2.4、2.7倍,为新景煤矿3#煤层水力压裂参数选取和瓦斯抽采设计提供了技术指导。

松软低透气性煤层井下水力压裂工艺技术研究

为了研究松软低透气性煤层井下水力压裂的施工工艺及技术,以淮南矿业集团潘一矿东井为工程背景,首先根据建立的松软低透气性煤层压裂裂缝尺寸计算模型,分析得出煤体的弹性模量、泊松比是影响压裂裂缝尺寸及决定裂缝形态产状的主要因素;通过分析计算压裂煤体裂缝缝内净压力,研究了压裂泵注压力的影响因素。理论计算得出试验区域煤层起裂压力为24.3 MPa,设计泵注压力30.2 MPa;现场压裂试验与计算压力误差仅为3.3%,证实了理论计算方法的可行性。试验结果表明,水力压裂影响半径达40 m,压裂后煤层透气性及抽采效果大幅提高,瓦斯治理成本大幅降低。

松软低透气性煤层顺层钻孔全程套管预抽瓦斯技术

为了提高松软低透气性煤层的瓦斯抽采效果,针对潘一矿东区1252(1)首采工作面的特点,开展了松软煤层顺层钻孔全程瓦斯预抽技术实践,采取该措施后,单孔瓦斯抽采体积分数由原来的20%～40%提高到90%,瓦斯抽采纯量由原来的0.08 m3/min提高到0.25 m3/min,且最大单孔瓦斯抽采纯量达0.51 m3/min;评价单元瓦斯抽采纯量提升近35%,且流量稳定;单元抽采达标时间由传统预抽工艺的93 d,减少到采用顺层钻孔全程套管预抽瓦斯技术后的26 d,达到了快速消突和均匀消突的目的。

水力压裂冲孔在松软低透气性高瓦斯煤层抽采中的应用

为解决三汇三矿松软低透气性高瓦斯煤层(K_1)抽采钻孔垮孔严重,瓦斯预抽困难,抽采达标时间长的问题,采取水力压裂冲孔技术对该矿-60m N_4石门揭穿K_1煤层时进行了处理,结果表明:在相同的地质条件下,和未采取措施的-60m N_6石门揭穿K_1煤层相比,减少石门揭煤抽采钻孔79个,抽采达标时间减少105天。

水力压裂孔提高松软低透气性煤层瓦斯抽放效果

介绍了首山一矿利用水力压裂孔提高低透气性煤层瓦斯抽放的影响范围,增加煤层透气系数,提高抽采半径,确保瓦斯抽放效果的技术。比较了水力压裂抽放孔和正常抽放孔的抽放效果,该技术可增加煤层透气性,具有消突、降尘、阻止自燃、解除局部应力集中等多项重要功能。

松软低透气性煤层跟管钻进及压裂抽采技术研究分析

针对我国松软低透气性煤层瓦斯抽采难题,提出了采用跟管钻进和水力压裂技术提高松软煤层钻孔深度和煤层透气性,通过布孔设计、应力分析论证了该方法的施工可行性,讨论了该方法的施工步骤。该技术有望成为解决松软低透气性煤层瓦斯抽采难题的新工艺方法。

松软低透气性煤层瓦斯抽采技术研究

为解决赵庄矿煤层透气性差和预抽效果不理想的问题,基于钻孔周围应力分布特征,选择合理的布孔间距和布置方式,可以使两钻孔应力叠加影响,增大塑性区范围,有效覆盖两钻孔之间的煤体区域,提高煤层透气性和抽采效率。同时对抽采半径进行了考察,依据抽采半径考察结果设计了预抽钻孔间距。在赵庄矿1308工作面开展了普通平行钻孔、平行加密钻孔和立体交叉钻孔3种布孔方式试验,抽采效果对比得出,立体交叉钻孔布孔方式抽采效果最优。采用水力洗孔和下放筛管的方式,对失效的钻孔进行了二次修复试验,修复后钻孔的平均抽采量提高了4.2倍,延长了钻孔有效抽采时间,提高了抽采效果,表明钻孔修复效果良好。

松软低透气性煤层钻孔下筛管高效抽采瓦斯技术实践

为了解决松软低透气性煤层顺层钻孔塌孔难题,义马煤业集团在新安矿区突出矿井采掘工作面进行了顺层钻孔全程下筛管高效抽采瓦斯技术试验。通过对比全程下筛管本煤层顺层钻孔和未全程下筛管本煤层顺层钻孔的抽采浓度、抽采纯量数据,采用全程下筛管技术的单孔瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采纯量比对比孔提高1倍以上,实现了"钻孔到位、筛管到底、抽采效果最优"的目标,确保了矿井安全高效生产。

低透气性松软煤层增透技术研究现状及高能气体压裂新技术

为解决低透气性松软煤层难抽采的问题,我国煤炭行业科技工作者做了大量的工作。采用文献综述的方法,对我国目前采用的水力增透技术、深孔爆破增透技术、CO_2预裂增透技术、大孔径及密集交叉钻孔卸压、液氮半溶浸煤致裂增透技术等物理增透技术和ClO_2溶蚀煤增透法、Feton试剂增透法、多组分酸溶浸煤增透法、微生物等生化法对煤的改性作用进行了评述,指出了上述方法的特点,并提出将高能气体压裂技术应用于我国煤矿。借助LS-DYNA数值分析软件,揭示了高能气体压裂技术压裂煤层的应力变化及裂隙扩展方向。

松软煤层水力压裂有效半径影响范围主控因素分析

水力压裂是提高煤层透气性系数的有效途径之一。为了确定松软低透气性煤层压裂水量、压裂时间与其有效半径三者之间的关系,通过数值模拟、现场试验发现:当压裂水量为固定值时,有效半径随着压裂时间的增加而稳定增大,二者呈非线性正比例关系;当压裂时间为固定值时,有效半径随着压裂水量的增加呈非线性增大,二者正相关。通过回归分析建立了压裂水量、压裂时间与有效半径的数学关系,得到新景矿3号煤层水力压裂水量与有效半径的拟合关系式,采用试验区域的煤层含水率、瓦斯含量参数进行了考察验证;当压裂水量为73.79 m^(3)时,水力压裂有效半径为51 m左右,压裂时间相对最优。

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。

压裂煤体煤与瓦斯突出敏感指标及其临界值的确定

为了确定新景煤矿压裂区域的煤与瓦斯突出预测敏感性指标及其临界值,并确定其适用条件,基于现场突出预测指标跟踪考察数据,采用模糊数学方法,分析确定钻屑瓦斯解吸指标K 1、钻屑量S为敏感指标。在保证突出预测准确率达65%的基础上,运用“三率法”确定突出预测指标临界值:钻屑瓦斯解吸指标K 1临界值为0.4 mL/(g·min 1/2),钻屑量S临界值为6 kg/m;引入含水率作为敏感指标临界值的适用条件,统计分析了考察范围内压裂钻孔径向范围15 m煤体的基础含水率,确定其临界值为7.43%。

煤层突出与冲击耦合致灾机理与事故分析

针对深部高瓦斯、高地应力煤层冲击地压与突出独立发生或耦合致灾的动力灾害形式,通过微细观数值试验、瓦斯力学特性及冲击倾向性实验及理论研究,对深部松软低透气性煤层低指标压出、冲击地压及耦合致灾机理进行了分析,结合具体掘进迎头动力失稳现象,基于能量失稳判据,分析了前方煤体失稳形态及动力条件,为下峪口深部高瓦斯2#煤层巷道掘进综合防突(冲)及预测预报提供理论依据。

张集煤矿17216工作面水力冲孔抽放效果考察研究

张集矿北一6煤处于突出危险区内,且6煤层为松软低透气性煤层,抽放难度大。为提高突出危险煤层的抽采效果,简化穿层钻孔布置,决定在17216底板巷向17216工作面打向上穿层钻孔,以水力冲孔为手段,以强化增透为目的,开展水力冲孔和穿层钻孔相关参数的试验研究。

煤层瓦斯抽采爆破卸压的钻孔布置优化分析及应用

为解决重庆地区低透气性松软煤层瓦斯抽采率低的难题,提出煤层底板预裂爆破卸压增透新技术,指出其增透过程分为爆破应力波与爆生气体共同作用形成裂隙贯通区和爆破空腔顶部煤岩体垮落形成卸压带2个阶段。借助数值模拟对不同孔距爆破应力波的动态演变规律进行研究,发现预裂爆破影响范围分为粉碎区和贯通区,其中粉碎区范围约为爆破孔直径的6倍,而贯通区的形成则主要受大直径控制孔反射形成的拉伸波作用,最终得到预裂爆破形成贯穿裂隙且保持与控制孔同高破坏区间的最优孔距为0.9 m,并将该技术应用于重庆–煤矿K4煤层底板巷预抽瓦斯工程。应用结果表明:瓦斯抽采纯量提高2.8倍,瓦斯抽采浓度提高3.75倍,而且在爆破完成20～30 d后瓦斯抽采效果明显提高。