造穴-CO_(2)气相压裂复合技术造缝卸压增渗机理研究

我国煤矿煤与瓦斯突出灾害严重,目前增透主要采用静力型技术和动力型技术,不同程度地解决了瓦斯治理难题。为获得更好的复合造缝卸压增渗效果,开发出造穴-气相压裂复合技术,综合采用185 MPa高压力CO_(2)冲击煤样、数值模拟、光纤应变监测3种技术手段,研究造穴-气相压裂复合技术的瓦斯治理机理。结果表明:①煤样在CO_(2)气相压裂应力波作用下,在煤基质表面新形成损伤坑(DM)和三翼型裂隙(TRW)典型显微构造。②煤层在静力型和动力型荷载复合作用下近钻孔中心范围内煤层中原始的裂隙被重新打开,形成以钻孔为中心的放射状多尺度、张剪性破坏为主的裂缝,该裂缝能够充分均化应力集中区,并使得煤层产生不可逆的破坏,其应力扰动范围为24 m。③在有效的气相压裂-造穴复合技术影响范围内,造穴孔有助于提高气相压裂应力波的能量利用效率,避免能量耗散在无效的震动区,充分导通压裂孔与造穴孔多尺度裂缝,使得煤层裂缝区域范围大、连续性强、卸压充分。研究为解决煤层低渗、难抽、高地应力的问题提供了参考。

利用CO_(2)气相压裂技术提高煤层透气性:以吉宁煤矿为例

为破解复杂低渗高瓦斯煤层瓦斯治理技术难题,本文以山西华晋吉宁煤矿2号煤层2203工作面为研究对象,通过采取CO_(2)气相压裂增透技术,对4组(共12个)抽采钻孔的瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采纯量进行分析,得出有效致裂影响范围,进一步评价瓦斯抽采效果和防突效果。结果表明:该地质单元的有效致裂裂缝影响范围为6~7 m;常规抽采孔的瓦斯抽采纯量为0.018 m^(3)/min,与其相比,4组抽采钻孔百米瓦斯抽采纯量平均值为0.179 m^(3)/min,提升了8.9倍;在衰减区域,瓦斯抽采浓度均值64.7%、纯量均值0.150 m^(3)/min,在稳定区浓度,瓦斯抽采均值为73.2%、纯量均值0.188 m^(3)/min,相比稳定区域瓦斯抽采参数更高。该技术有效增大了2号煤层的透气性,提高了瓦斯抽采效率和煤巷掘进速度,减少了钻孔施工投入,缓解了采掘接替紧张的局面。

CO_2气相压裂卸压增透技术在掘进工作面的应用

随着煤矿开采规模和深度的加大,高瓦斯矿井和高突矿井明显增多,瓦斯仍是煤矿安全生产的最大威胁。为了减少瓦斯事故的发生,采用CO_2气相压裂卸压增透技术抽采瓦斯,结果表明:迎头释放孔由以前的40个缩减至20个,巷道回风流瓦斯浓度明显降低,单排割煤时间由原来的45~50 min缩减至30~35 min,平均进尺由4.5 m/d提升至5.4 m/d,极大地提高了工作面的掘进速度,保证了矿井安全高效生产。

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。

综掘面迎头CO_2气相压裂卸压增透技术研究

巷道掘进过程中地质条件复杂,常有瓦斯异常涌出现象,严重制约着工作面的快速掘进。为了提高巷道瓦斯涌出的均匀性、杜绝瓦斯突然涌出造成瓦斯预警超限,通过CO_2的液-气两相转化释放能量对工作面煤体提前卸压、增加导通裂隙、驱替煤层瓦斯达到煤体增透、掩护掘进。

掘进面迎头CO_2气相压裂卸压增透技术研究

巷道掘进过程中地质条件复杂,常有瓦斯异常涌出现象,严重制约着工作面的快速掘进。为了提高巷道瓦斯涌出的均匀性,杜绝瓦斯突然涌出造成瓦斯预警超限,通过CO_2的液-气两相转化释放能量,对工作面前方煤体提前卸压,增加导通裂隙,驱替煤层瓦斯,从而达到煤体增透,掩护掘进的效果。结果表明,K1值升高,煤体的透气性增大,瓦斯在CO_2的驱替作用下解吸速率加快,钻场内瓦斯抽采量提高0.02 m3/min,巷道卸压效果明显,煤炮声由12次降至4次,单班进尺提高0.9 m,极大地加快了工作面的掘进速度,保证了采区采掘平衡,促进了矿井集约高效生产。

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))。

CO_2气相压裂增透技术在立井揭煤中的应用

常规的穿层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施,抽采瓦斯速度较慢,抽采效果较差,揭煤工期较长,且安全保障程度较低。五阳煤矿扩区进风立井揭煤施工中,运用CO_2气相压裂增透技术,安全高效地揭穿了深厚突出煤层,为同类工程施工提供了经验。

CO2气相压裂增透技术在王庄煤矿的应用

针对王庄煤矿540回风大巷一掘进面煤层透气性较差、煤层瓦斯难以抽放的特点,采用CO2高能气体预裂增透技术对该工作面进行了CO2气相压裂增透技术试验。试验结果表明,预裂后防突指标快速下降,工作面响煤炮现象明显减少,工作面割煤循环时间缩短,抽采效果显著提高,抽采效率提高了1倍,单孔平均抽采纯量提高2.4倍,单孔最大抽采纯量提高5.8倍,抽采达标时间明显缩减。

高瓦斯矿井长钻孔CO_2气相压裂增透试验研究

高瓦斯矿井煤层回采过程中地质条件复杂多变,常有瓦斯异常涌出现象,工作面经常发生瓦斯预警超限断电情况,严重制约工作面安全高效生产。为了提高顺层钻孔瓦斯抽采效果,降低瓦斯涌出不均衡性,采用CO_2气相压裂增透技术对煤层应力进行重新分布,使瓦斯应力分布均匀化,增大裂隙发育程度,提高瓦斯抽采率,从而有效降低瓦斯危害,杜绝瓦斯事故的产生。利用该技术后,单组钻孔的瓦斯抽采纯量是普通孔的4. 2倍,极大地提高了煤层瓦斯抽采量,加快了煤层瓦斯含量的降低,促进了矿井安全高效生产。

吉宁矿CO_(2)气相压裂条件下抽采半径时变规律

针对低渗厚煤层瓦斯抽采难度大,抽采效率低的问题,以华晋焦煤吉宁矿为工程背景,运用CO_(2)气相压裂技术对煤层进行增透,增大煤层的渗透性。采用数值模拟,构造吉宁矿2#煤层煤体抽采半径本构模型,运用COMSOL数值模拟软件对CO_(2)气相压裂增透前后抽采半径进行模拟,并通过与现场实测的华晋吉宁煤矿2#煤层原始煤体瓦斯抽采半径和CO_(2)气相压裂增透煤体的瓦斯抽采半径进行对比分析验证CO_(2)气相压裂技术的增透效果。现场工程实践表明:华晋吉宁煤矿2#煤层原始煤体的抽采半径为2.5 m,CO_(2)气相压裂增透煤体的抽采半径为5.5 m,是原始煤体抽采半径的2.2倍,增透效果显著,误差在10%以内。

CO_2气相压裂瓦斯综合治理技术在潞安矿区的应用

文章对气相压裂技术在潞安矿区的高瓦斯难抽采煤层快速掘进、高瓦斯难抽采回采工作面高效抽采、回采工作面坚硬顶板弱化及高瓦斯、突出煤层卸压消突快速揭煤中的试验情况进行了总结,试验结果显示:气相压裂瓦斯综合治理技术工艺简单、可靠易行、安全、综合成本较低,可大幅度提高瓦斯抽采率和抽采速度,降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力,在全国同类瓦斯地质条件的高瓦斯、突出矿井具有良好的推广前景。

气相压裂技术在低渗煤层中的增透效果

石油、煤炭、天然气是当今世界上最主要的三大化石燃料,它们对人类的发展有着至关重要的作用。2011年,中国燃煤的开采占了世界煤炭产量的将近一半,成为世界上煤炭产量最大的国家。本文介绍了针对低渗煤层的增透强抽新型二氧化碳气相压裂技术,通过分析表明,气相压裂技术能提高煤层透气性,降低煤层瓦斯压力和含量,提高低渗透煤层瓦斯抽采效率。

底抽巷穿层钻孔卸压增透技术研究

针对底抽巷穿层钻孔预抽效果差的问题,结合新景公司3煤坚固性系数小、埋深大、瓦斯含量高等特点,提出了利用底抽巷穿层预抽钻孔进行卸压增透的方法,分析了水力冲孔造穴卸压增透和CO_2气相预裂爆破卸压增透技术原理。通过现场试验,与原底抽巷穿层钻孔预抽对比分析,水力冲孔造穴和CO_2气相预裂增透技术卸压增透效果明显,取得了良好的瓦斯抽采效果,为新景公司3煤解决煤层条带瓦斯提供一种新的思路和方法。

N1101切眼CO_2气相压裂应用效果分析

余吾煤业主采3号煤层,该煤层透气性差,属于不易抽采至可以抽采煤层。针对初采期间工作面瓦斯涌出量大、涌出不均匀等现象,在切眼施工顺层钻孔,对备用工作面瓦斯进行预抽;同时为从源头上提高煤体透气性,增加煤层有效裂隙数量,提高瓦斯抽采效率,缩短瓦斯预抽时间,在N1101工作面顺层钻孔利用CO_2气相压裂技术对煤体进行增透,促进瓦斯抽采速度,减少工作面绝对瓦斯涌出量,为矿井的安全高效生产提供了保障。

水力压裂技术在低透气性煤层瓦斯抽采中的应用

为了解决某煤矿低透气性煤层难抽采的问题,分析了水力压裂增透裂缝扩展规律以及煤层水力压裂卸压增透机理,采用PFPA-2D数值模拟软件,研究了单注水孔以及双注水孔的水力压裂过程中的裂缝扩展规律及煤体位移和应力变化规律,实现大范围裂隙网的形成、贯通和发育,提高了煤体的透气性。通过现场试验,实现了低透气性煤层卸压增透的目的,验证了低透气性煤层水力压裂增透技术的安全性、有效性和适用性。

气相压裂技术在掘进巷道中的应用与研究

为解决掘进工作面掘进期间煤层突出性问题,新景矿在掘进工作面采用“5个造穴孔+2个CO_(2)气相压裂孔”,选用间替造穴,经过气相压裂后,预抽钻孔瓦斯抽采流量提高1.27~2.91倍;瓦斯抽采量是压裂前的1.56倍。采用循环造穴增透与气相压裂增透后,掘进过程中回风巷瓦斯在1%以下,保证了掘进工作面的工作安全。

模块化联合增透抽采技术在高河能源的应用

为解决高河能源瓦斯难抽采的问题,结合该区域地质构造和瓦斯赋存情况,在W2307工作面本煤层预抽实施CO_(2)气相压裂+水力造穴+普通预抽孔模块化联合增透抽采技术。经现场应用证明,采用联合增透抽采技术试验区较单一抽采方法显示出更高的抽采效率。