高瓦斯中硬煤层超高压水力割缝卸压增透技术及应用

为了提高高瓦斯中硬煤层卸压增透及瓦斯抽采效果,研究了顺层长钻孔超高压水力割缝技术,分析了其卸压增透机理,开展了超高压水力割缝现场试验,确定了等效割缝半径和有效瓦斯抽采半径,考察了超高压水力割缝技术的应用效果。研究结果表明:超高压水力割缝技术具有切割速度快、切割半径大等特点,相当于在钻孔周围煤体开采极薄保护层,平均单刀割缝时间9 min,单刀出煤量0.32~0.42 t,等效割缝半径为1.55~1.78 m;超高压水力割缝组单孔平均抽采浓度76.5%,单孔平均抽采纯量为0.089 m^(3)/min,分别是普通钻孔的4.58倍和4.05倍,是水力冲孔的1.2倍和1.43倍,可见该技术可以大幅度提高卸压增透及瓦斯抽采效果。

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。

低透气性突出煤层群首采层水力割缝卸压抽采技术研究

针对中近距离松软低透气性突出煤层群抽采防突难题,以皖北矿区任楼煤矿突出煤层群瓦斯地质条件为工程背景,在对松软煤层水力割缝卸压增透机制、首采层割缝工艺参数等研究的基础上,提出了首采层煤巷条带水力割缝卸压增透、煤层群瓦斯联合抽采的综合治理技术,优化了钻孔布置方式,并进行了工程应用。结果表明:割缝实施后钻孔的瓦斯抽采浓度、单孔日均抽采纯量分别是常规钻孔的4.27倍、3.94倍,煤层透气性提高了22~31倍,首采层72号煤层割缝后的防突有效半径可提高至5 m以上,检验抽采半径5 m处的瓦斯含量指标为4.13 m 3/t,在有效解决首采层煤巷条带瓦斯灾害的同时,钻孔工程量降低了2/3以上。

高压水力割缝抽采技术在瓦斯治理中的应用及消突效果分析

针对煤矿深部开采存在瓦斯压力大、煤层透气性差的问题,提出采用高压水力割缝隙技术来防治煤与瓦斯突出。通过分析不同抽采负压、钻孔间距对消突范围的影响规律,得到最佳抽采负压为-30 kPa,钻孔布置间距小于或等于8 m,并在此基础上,从残余瓦斯压力和含量分析消突应用效果。研究发现,割裂孔布置间距为7 m时可满足防突要求,且割裂后抽采间距大幅延长,减少了抽采采空的施工量,同时降低了经济投入。

水力割缝增透技术在近距离煤层群石门揭煤中的应用

水力割缝技术利用高压水射流对煤体进行切割冲刷,改变钻孔周边煤体应力分布扩大裂隙,实现对煤体的卸压增透。针对白龙山煤矿瓦斯治理难度较大的问题,以白龙山煤矿一井一号回风斜井为例,采用水力割缝增透技术,通过适当配置割缝增透设备,合理布设水力割缝钻孔,取得良好的应用效果,单孔出煤量和单元抽采浓度等指标提升明显,在巷道揭煤过程中实现了“零超限、零漏顶、零突出”的目标。

深部开采煤层水力割缝卸压增透与促抽瓦斯技术研究

为了提高深部开采高瓦斯煤层渗透性,实现储层冲击地压的有效防控和瓦斯高效抽采。根据高压水射流对煤体的切割破坏效应,提出深部开采煤层水力割缝卸压增透与促抽瓦斯技术,研发高压水射流水力割缝工艺技术及装备,并在陕西彬长矿业公司孟村煤矿4号煤层401102工作面回风巷开展现场工业试验。在验证工艺技术及装备可靠性的基础上,重点考察煤层卸压增透及促抽瓦斯工艺效果。结果表明:工业试验区域煤层在50 MPa高压水射流切割作用下,煤层渗透性提高30%,相应地降低冲击地压发生频次;与煤层瓦斯原始抽采区域相比,水力割缝后煤层瓦斯抽采量由最初水锁效应下的低效抽采阶段(为期5 d)转为高效抽采阶段(为期20 d),瓦斯抽采平均浓度和纯量提高2倍以上;试验区域煤层抽采3个月后,煤层吨煤瓦斯含量由原始的3.87 m^(3)/t降低至0.84 m^(3)/t,抽采达标时间明显缩短。

超高压水力割缝和CO_(2)相变致裂联合增透技术研究与应用

针对鲁班山北矿14采区8^(#)煤层地质构造复杂、瓦斯抽采难的问题,提出了超高压水力割缝和CO_(2)相变致裂联合增透技术,并分析其泄压增透原理,同时进行了不同增透方案条件下的现场抽采效果对比试验。结果表明,该联合增透方案的平均单孔瓦斯体积分数分别是普通抽采和超高水力割缝的1.79倍和1.20倍;单孔瓦斯抽采平均纯量分别是普通抽采和超高压水力割缝的3.2倍和1.9倍,90d抽采时间瓦斯抽采影响半径分别是普通抽采和超高压水力割缝的4.58倍和1.38倍,在同等条件下施工钻孔时间分别比普通抽采和超高压水力割缝缩短50.5%和40.6%,瓦斯达标抽采时间分别比普通抽采和超高压水力割缝缩短了66.7%和50%。相较于常规治理技术方案,超高压水力割缝和CO_(2)相变致裂联合增透技术对瓦斯灾害治理的应用效果更为理想。

高压水力割缝和压裂联合增透技术及应用

针对白皎煤矿突出煤层构造应力高、透气性系数低、瓦斯抽采效果差等问题,在238底板瓦斯抽采巷对B4煤层采用了水力割缝和压裂联合增透技术,应用结果表明该技术相比水力压裂技术和普通抽采技术提高了煤层透气性,瓦斯抽采纯量较水力压裂钻孔提高了1.33倍,瓦斯体积分数是普通抽采钻孔的2.76倍,联合增透钻孔汇总瓦斯体积分数保持在30%以上且无衰减,具有良好的抽采效果。

深部低透气煤层高压水力割缝技术应用及效果分析

深部煤层开采时,煤体透气性低、瓦斯压力大,采前瓦斯抽采困难,严重制约煤矿企业的安全生产。为了提高深部矿井低透气性煤层的瓦斯抽采效率,防治煤与瓦斯突出危险,提出采用顺层钻孔高压水力割缝技术的煤层增透方案,并将该技术应用于平顶山十矿己_(15-16)-24130工作面。结果表明,实施水力割裂后钻孔内瓦斯流量大幅提升,变化最小的检验孔瓦斯流量由0.08 m^(3)/min提升至0.12 m^(3)/min,升高50%;高压水力割缝孔布置间距为8 m、水力割裂半径为1 m时,割裂孔的影响半径为4 m;高压水力割缝后距割裂孔1.5 m和4.0 m处煤层透气性分别为2.76 m^(2)/(MPa^(2)•d)、1.28 m^(2)/(MPa^(2)•d),相较割裂前煤层透气性分别提升了145.3倍和67.15倍。

淮南矿区高压水力割缝增透抽采技术

淮南矿区煤层为高瓦斯低透气性煤层,原始煤层预抽困难,抽采效果差。高压水力割缝可以对钻孔周围煤体进行切割、剥离,改变煤层弹性潜能,增加钻孔周围煤体的透气性系数,提高抽采效果,实现煤巷掘进快速消突。

顺层长钻孔超高压水力割缝增透技术研究与应用

为解决低渗透性中硬煤层顺层钻孔抽采半径影响范围较小、抽采效果较差等问题,研究了工作面顺层长钻孔超高压水力割缝技术。通过应力波效应研究了水射流破煤机理,分析了超高压水力割缝卸压增透原理,研制出工作压力达100 MPa的超高压水力割缝成套装置,实现了超高压状态下不退出钻杆的钻割一体化工艺和远程操作功能,考察了超高压水力割缝参数,形成了顺层钻孔超高压水力割缝工艺技术。现场试验得出:割缝钻孔平均单刀出煤量为0.32 t,等效割缝半径达1.51～2.08 m;割缝后钻孔瓦斯抽采浓度同比提高了1.44倍,瓦斯抽采纯流量提高了3倍,有效抽采半径为对比普通钻孔的3.6倍,钻孔施工时间缩短约30%,抽采达标时间缩短40%左右。应用表明,采用超高压水力割缝增透技术后,煤层的透气性明显改善,达到了快速卸压增透的目的。

赵固二矿坚硬煤层超高压水力割缝增透技术应用

针对赵固二矿煤层坚硬、透气性低、钻孔瓦斯抽采效果差及钻孔工程量大等问题,提出采用超高压水力割缝技术提高瓦斯抽采效率。基于应力波原理,分析了高压水射流破煤机理,研制了适用于坚硬煤层条件且能够有效提高射流打击力的圆锥收敛型喷嘴和适用于坚硬煤层条件的定点冲击割缝方式。现场试验表明,针对坚硬煤层条件,割缝钻孔平均单刀出煤量约0.18t,等效割缝半径0.99~1.57m,割缝后瓦斯自然涌出量是普通钻孔的11.3倍,抽采纯量较普通钻孔提高3.8倍,钻孔抽采有效半径较普通钻孔增加了90%左右。超高压水力割缝技术能有效的解决低渗透性坚硬煤层的瓦斯抽采难题。

低透气煤层超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术

为了解决矿井瓦斯预抽中存在的问题,提高矿井瓦斯抽采利用效率,杜绝瓦斯灾害事故发生,以新集二矿瓦斯预抽工艺为研究背景,针对矿井采掘接替紧张、煤层透气性差、瓦斯抽采率低等技术难题,提出了超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术。基于岩石力学与流体力学理论,分析了超高压水力割缝与水力压裂联合增透机理。并采用数字模拟方法研究确定了沿槽缝延伸方向,缝槽至煤体深部依次形成破碎区、塑性区、弹性区及原岩应力区,被冲割煤体受高压水射流剪、割应力作用影响,原岩应力区向煤体深部转移,煤体渗透率增大。得出水力压裂钻孔布置在超高压水力割缝形成的塑性区范围内能够达到较好的增透效果,并设计了超高压水力割缝与水力压裂一体化联合增透技术工艺:割缝水压为95~100 MPa,旋转水尾转速为40 r/min,割缝间距为1.0~1.2 m,单刀冲割时间为12 min;水力压裂钻孔直径为95 mm,并采用100 mm的钻孔洗扩装置冲、扩钻孔。通过在新集二矿2201采区220108底板巷2号上钻场的应用结果显示:超高压水力割缝与水力压裂协同增透技术能够明显改善煤层透气性,瓦斯抽采30 d以后,协同超高压水力割缝钻孔平均瓦斯抽采纯量为普通钻孔的10.3倍;协同水力压裂钻孔平均瓦斯抽采纯量为普通钻孔的6.4倍,且能够持续保证较高流量和浓度的瓦斯抽采效果。

超高压水力割缝增透技术在隧道大断面快速揭煤中应用研究

公路瓦斯隧道具有施工断面大、施工时间紧张、任务重等特点,特别是在隧道大断面揭露突出煤层时,将严重制约隧道施工工期。为解决公路瓦斯隧道大断面揭煤时所面临的钻孔施工数量大、预抽达标时间长和瓦斯抽采困难等问题,提出了隧道大断面揭煤时采用超高压水力钻割增透技术措施,并在华蓥山隧道大断面揭穿K4突出煤层期间进行了现场应用。施工定点抽采钻孔,对抽采钻孔煤层段进行超高压水力割缝,形成不同宽度的缝槽,增加煤层的暴露面积及扩大裂隙带。结果表明:经水力割缝措施后,煤层透气性大幅度增加,钻孔瓦斯抽采达标时间缩短了57.6%,钻孔抽采瓦斯浓度提高了约1.3倍,钻孔抽采瓦斯纯量提高了约1.4倍,成功实现了隧道大断面快速揭煤。

高瓦斯煤层高压水力割缝增透技术试验研究

为解决高瓦斯低透气性煤层瓦斯含量高、透气性差、抽采效率低的难题,对切割压力高达100 MPa的高压水力割缝增透技术及装备进行试验研究,研究结果表明:长治矿区3#煤层的合理切割压力75 MPa左右、切割影响范围达6 m,经水力切割增透措施后瓦斯抽采量相比原始钻孔瓦斯抽采量最大提高到12.52倍,高压水力割缝技术大大增加了煤层透气性,提高了煤层瓦斯抽采效率。

高瓦斯低透气性煤层深钻孔高压水力割缝增透技术

为提高新田煤矿M9煤层瓦斯抽采效果,解决低透气性突出煤层抽采效率低及应力主导型煤层卸压效果差的难题,以新田煤矿1901工作面为研究背景,分析了深钻孔超高压水力割缝卸压增透机理,采用深钻孔与高压水力割缝相结合增透技术,加快了1901掘进工作面抽采效率,减少了抽采达标时间,实现了1901掘进工作面'安全、科学、精准、经济、高效'的瓦斯灾害防治,有利于煤矿安全高效生产和可持续健康发展。

条带预抽钻孔超高压水力割缝增透技术研究

研究探索了水力割缝使钻孔周围煤体中的瓦斯由单向的径向流动变为径向和轴向双向流动,通过对扰动煤体的割缝宽度、平均单孔瓦斯抽采纯量、抽采半径的考察,分析了水力割缝技术和钻孔抽采技术的数据,得出了平均单孔抽采效果提高约3倍的结论。

绿塘煤矿超高压水力割缝卸压增透效果考察及应用

为有效解决绿塘煤矿低透气性突出煤层煤巷掘进区域验证指标超标、瓦斯浓度超限导致的煤巷掘进效率低的问题,采用超高压水力割缝卸压增透技术在该矿6中S204回风巷煤巷条带进行试验与应用,考察确定了6中煤层的合理割缝压力、切割半径和抽采瓦斯纯流量等参数。结果表明:超高压水力割缝技术能够有效改善煤层透气性,大幅提高瓦斯抽采效率,煤巷掘进进度由20. 0～30. 0 m/月提高到87. 5 m/月,解决了低透气性突出煤层煤巷掘进瓦斯治理难题,可为类似矿区煤巷条带的瓦斯高效治理提供经验和技术指导。

低渗煤层高压水射流割缝增透技术试验研究

霍尔辛赫煤矿为高瓦斯矿井，3号煤层为较难抽放煤层，如何有效增加3号煤层透气性、提高瓦斯抽采效果，成为矿方亟需解决的问题。为此，采用自主研发的瓦斯抽采孔水力作业机，开展了低渗煤层高压水射流割缝增透抽采瓦斯技术试验研究。研究表明：经高压水射流割缝后，瓦斯抽采钻孔的平均抽采浓度增加3．87～9．31倍，平均抽采纯量增加2．67～7．33倍，增透效果显著；割缝钻孔出煤量为2．3～3．4 t，使钻孔周围煤体地应力得以有效释放，这也正是瓦斯抽采效果显著提高的主要原因。

高瓦斯碎软煤层超高压水力割缝增透机理及合理技术参数研究

针对云南省大坪矿区某煤矿开采C 9煤层期间面临的煤层透气性差、瓦斯含量高、预抽达标时间长、生产接续失调等问题,提出超高压水力割缝增透强化抽采技术。采用理论分析、实验考察的方法对其增透机理、合理技术参数分别进行了分析研究,得到C 9煤层合理割缝压力为75 MPa,单缝合理排屑量为0.36 t,缝槽半径约为1.66 m,单缝合理割缝时间为7 min,缝槽合理间距为5 m。在此基础上开展了工业试验,试验结果表明:C 9煤层采用超高压水力割缝后,钻孔抽采瓦斯浓度、瓦斯纯流量提高约2.14倍、2.74倍,煤层抽采达标时间缩短约63.7%,解决了某煤矿C 9煤层瓦斯治理难题,有效地保障了煤矿的安全高效生产。