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。

“三软”低透煤层高压注氮促抽瓦斯工程实践

为提高“三软”低渗透煤层的瓦斯抽采效果,在郑煤集团赵家寨煤矿井下采用注入高压纯氮气(组分为97%)的方法进行强化注抽煤层瓦斯试验。试验结果表明,在注气压力为1.5 MPa时,注气影响半径为2 m,影响范围内的排放瓦斯孔混合流量增加了9~21.8倍,纯瓦斯流量增加了4.2~6.2倍;井下穿层钻孔注气+抽采工艺措施的现场考察结果表明,抽采孔混合流量的增长幅度与注气压力呈正比关系,长时边注边抽的注抽效果好于间歇注抽效果,在6 MPa压力下,注气有效半径为6 m;注气35 d后煤层瓦斯含量降低了25.38%,煤中解吸的气体组分中,CH 4浓度由97.12%下降到79.06%,氮气浓度由0.94%增加到12.38%。对比了同样范围长时边注边抽措施和水力割缝措施钻孔工程量、瓦斯治理费用以及预抽瓦斯达标时间等参数。

高硬度低透气性煤层高压注氮驱替瓦斯工程实践

煤与瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现象,属于世界性治理难题,瓦斯事故频发,严重威胁煤矿的安全生产。林东集团龙凤煤矿为解决“高硬度低透气性”煤层瓦斯抽采效果差的问题,在井下采用“两堵一注”、“水压致裂+注氮驱替”的方法进行瓦斯抽采试验。试验结果表明,水压致裂结束后,钻孔的瓦斯浓度随时间推移逐渐增加,10天后,3个钻孔瓦斯浓度已达到80%左右,32天后,瓦斯浓度趋于稳定,接着,在水力压裂孔中开展注氮驱替试验,影响范围内的排放瓦斯孔混合流量增加了3~5倍,纯瓦斯流量增加了3~4倍,钻孔瓦斯抽采浓度提高了到90%~95%,有效抑制了抽采混合流量的下降趋势,且抽采负压为20KPa时,比15KPa时的流量提高了20倍左右,使抽采效果稳步提高。 该试验中20 kPa的注汽压力和水压致裂后30天左右的注汽时间点可为类似工程优化设计提供参考依据。