CO2预裂增透抽采瓦斯技术及工程试验

为解决高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽难题,寻找高效、经济、适用范围广的增透新方法,在新景公司佛洼北九正巷和保安南四采区进行CO_2煤层预裂增透工程试验,通过对瓦斯抽采浓度、流量、抽采半径等参数观测分析结果表明:进行CO_2预裂后能将瓦斯平均浓度由预裂前的9%提高到预裂后的19%,起到很好的增透效果;预裂影响的有效半径在30~50m范围之内;在CO_2预裂时,爆孔周围存在应力集中区,冲击波在传播过程中,存在"应力释放—应力集中—应力释放"的波形循环,这一规律影响着CO_2预裂作用效果。

寺家庄高瓦斯工作面液态CO2预裂增透研究

寺家庄煤矿是阳煤集团的主力矿井,但煤层瓦斯含量高,透气性差。为提高煤层的透气性,增大煤层间瓦斯抽放效率,开发液态CO2预裂增透技术,阐述了在寺家庄矿井进行的3次试验。试验结果显示,液态CO2增透技术对长时间抽采区域的煤层增透和瓦斯置换有明显增强效果;在保证瓦斯开采效率与最少工程量的前提下,抽采钻孔和预裂钻孔的间距应在10~15 m;CO2预裂增透对减轻煤与瓦斯突出现象亦是明显。

CO2预裂增透技术在瓦斯抽采中的研究应用

为了解决煤层瓦斯含量高和渗透性低的难题,结合北杏庄煤业实际地质条件,研究采用CO2预裂增透技术进行瓦斯抽采。采用CO2预裂增透技术后,瓦斯抽采纯量明显提高,抽采浓度由10%提高至28%。预裂过程中,液态CO2气化对钻孔产生冲击震荡—应力波穿透—爆生气体驱动裂纹扩展,达到增透目的。

CO2预裂增透技术在低渗高瓦斯煤层的应用

山西保利平山煤矿由于3#煤层透气性较差、瓦斯含量大,影响了该矿的正常掘进和生产进度。为了提高低渗煤层的透气性,平山煤矿在11009工作面开始CO2预裂增透技术试验。平山煤矿11009工作面的试验的结果表明:除了发生坍塌4#预裂孔以外,其他抽采钻孔和欲裂钻孔的抽采效果稳定,瓦斯浓度均在50%以上。根据K1值超标后局部防突措施效果检验结果和掘进过程中瓦斯涌出量变大两现象分析,在工作面使用该技术后,煤体中大量的瓦斯由原来的吸附状态转变为了游离态。

抽采孔液态CO2预裂效果显微CT实验研究

为研究液态CO2预裂爆破后,煤体内裂隙发育情况,采用高精度微焦点显微CT系统,对预裂后不同区域的煤样进行CT扫描,并利用Photoshop进行孔裂隙占比统计学分析。研究结果显示,距预裂孔4 m处的煤体裂隙发育明显,孔裂隙占比增加了一倍,而在5 m处的煤体裂隙则发育较弱。表明抽采孔内采取液态C2预裂技术后,4 m范围内的煤体裂隙得到了充分发育,为瓦斯抽采提供了有利条件。

CO_2预裂增透瓦斯抽采技术研究

针对阳泉煤业的煤层增透技术仍然未形成固化的技术措施和技术体系的问题,以寺家庄公司15205工作面进风巷为试验地点,施工12个瓦斯抽采孔和1个CO_2预裂孔进行"一孔两爆"CO_2预裂增透试验。通过分析试验前后瓦斯抽采钻孔的瓦斯浓度、含量变化规律,在CO_2预裂后,CO_2置换和驱替了预裂孔周围的CH_4,形成以预裂孔为圆心的内侧瓦斯浓度降低区和外侧瓦斯浓度升高区。

保德煤矿CO_2预裂爆破增透技术试验研究

介绍了液态CO_2预裂爆破增透技术原理及预裂装置。现场试验表明:预裂爆破后煤层透气性系数增大了2.0~6.8倍,预裂钻孔浓度提高1.38倍;预裂钻孔的百米钻孔瓦斯抽采量是对比孔的4.6~11.5倍。试验取得较好的效果。

基于小波变换的CO_2预裂腔内压力时频特征分析

为提取CO_2预裂过程动态参数以优化预裂工艺,基于某CO_2预裂实验数据,利用小波变换对CO_2预裂装置腔内动态压力信号进行时频特征分析,得到不同频带上压力信号分量的时间历程曲线和能量分布。分析结果表明,通过对预裂过程腔内压力信号的小波分解重构,可以同时反映压力信号的强度、频率、波形对能量分布的影响,结合不同频带的时间历程曲线可以获得动态压力在不同频带上的分布和衰减的细节信息,进而确定频带分量对预裂效果的影响。

低渗煤层CO_2预裂增透高效瓦斯抽采原理及应用

为了解决低渗透煤层抽采效率低、抽采时间长等难题,提出利用CO_2高能气体预裂增透技术改造低渗透煤层,增大煤层透气性,提高瓦斯抽采量和抽采效率;通过分析低渗煤层高能气体预裂增透技术的卸压增透机理,制定了回采工作面和掘进工作面的高能气体预裂增透瓦斯抽采技术方案,并进行了现场试验和效果分析。结果表明:高能气体预裂能够在煤层形成裂隙卸压圈或裂隙卸压区,使圈(区)内煤层透气性和瓦斯解吸速度增高,掘进工作面预裂增透后的平均瓦斯抽采浓度、平均抽采纯流量和平均百米钻孔抽采纯流量分别增加了1.5、4.7、17.8倍;回采工作面预裂增透后,平均瓦斯抽采浓度、平均抽采纯流量和平均百米钻孔抽采纯流量分别增加了0.8、1.0、1.5倍。

深孔控制CO_2预裂爆破在煤巷掘进消突中的应用

煤与瓦斯突出是威胁矿井安全生产的灾害之一,消突对于煤矿高效生产具有重要意义。以余吾煤业为试验矿井,采用深孔控制CO2预裂爆破技术进行煤巷掘进局部防突,并对预裂后的效果进行分析,监测结果表明:CO2预裂后防突指标及可解析瓦斯含量基本不变,且防突效果与迎头打释放孔效果相当;CO2预裂能使迎头煤体松动,化解可能存在的"瓦斯包",且在一定程度上提高瓦斯在煤体中分布的均匀性;瓦斯纯流量变化受抽采负压影响较大且抽采效果较预裂前有所提高;CO2预裂促进了煤巷的快速掘进。

肖家洼煤矿液态CO_2预裂增透技术试验研究

为了提高肖家洼煤矿的瓦斯抽采效果,提出采用液态CO_2致裂煤层增透技术对原始煤体进行预裂增透的方法。研究结果表明:肖家洼煤矿爆破孔的间距为4 m时,煤层的爆破效果最理想;煤体预裂后钻孔百米钻孔瓦斯流量平均为0. 026m^3/(min·hm),同比原始钻孔的百米钻孔瓦斯流量0. 013m^3/(min·hm)提高了2倍;致裂增透后钻孔的平均抽采量比致裂前钻孔抽采量提高了2. 4倍。

CO_2预裂增透技术在高瓦斯低透气性煤层中的应用

针对潞安集团余吾煤业公司3#主采煤层瓦斯含量大、煤层透气性低的特点,在S1206工作面开展CO2预裂增透技术试验,用以增强瓦斯抽采效果。介绍了CO2预裂增透技术的基本原理、技术特点,并通过现场试验研究了该技术的施工工艺、作用效果和影响范围等,结果表明:CO2预裂增透技术能够显著提高煤层瓦斯的抽采效果,试验孔的瓦斯抽采量平均提高了81%,同时,钻屑瓦斯解吸指标K1值显著降低,有效缩短了掘进周期,能够较好地满足低透气性煤层卸压增透的要求。

液态CO_2预裂强化预抽消突技术在突出煤层揭煤过程中的应用

石门揭煤过程中应用CO2预裂增透技术,能够改变煤层透气性及煤层孔隙率,从而提高抽采效率。在玉溪煤矿盘区回风斜巷揭煤工程中应用此项技术,施工顺层钻孔,进行瓦斯预抽。结果表明,本次揭煤过程钻孔抽采量较之前有较大提高,且衰减期延长,减少钻孔工程量,缩短抽放周期,实现了早日消除突出危险,顺利揭煤,具有较好的参考价值和推广意义。

液态CO_2深孔预裂对坚硬煤层回采块煤率的影响

通过对煤炭开采块煤率影响因素、超前预裂对煤体结构的影响进行理论分析,得出坚硬煤层煤体内部原生裂隙的密度、长度及其贯穿性对于回采块煤率影响巨大,同时运用液态CO_2深孔预裂技术,对于提高坚硬煤体裂隙发育水平增加煤炭回采块煤率在理论是可行的。

基于CO_2相变预裂的掘进消突技术在阳煤五矿的应用

煤与瓦斯突出一直是矿井安全生产的重大威胁。阳煤五矿所采15煤层为高瓦斯低透突出煤层,预抽困难且周期较长,地质构造多。采用煤科集团沈阳研究院有限公司研制的泄爆压力达到270 MPa的MZL275-63/1000型致裂和ZF-A64增强型注水封孔器在阳煤五矿8406掘进工作面进行CO_2预裂掘进防突800 m循环爆破实验。结果表明:局部突出预测指标K1值和钻屑量S在掘进期间均未超过临界值,显著下降且趋于稳定;有效地解决了掘进期间突出预测指标超限和瓦斯涌出异常的问题,显著提高了掘进速度和掘进期间的安全问题,技术经济效益显著。

CO_2预裂增透技术对快速掘进影响研究

介绍了CO2预裂增透技术的基本原理,并在现场实际进行了实验研究.实验效果分析得出运用CO2致裂增透技术可以使得回采工作面抽采瓦斯浓度及含量提高,在高瓦斯、突出煤层中掘进周期缩短10％～20％,有效地克服了炸药爆破过程存在的安全隐患,降低了抽采钻孔量.

CO_2预裂增透瓦斯抽采技术的应用——以宏远煤业150103运输顺槽掘进工作面为例

通过对高突矿井低透气性煤层实施CO2预裂增透抽采技术,从而改变煤层地应力分布,消除局部应力状态,达到大幅度提高瓦斯抽采浓度,起到消突的目的。

寺家庄矿CO_2预裂卸压消突技术研究

寺家庄矿属于煤与瓦斯突出矿井,通过CO2预裂爆破使钻孔壁产生径向环形的破裂圈,预裂煤层,产生裂隙系统,从而达到对煤层的造缝卸压增透消突的目的。

大湾煤矿CO_2预裂煤层增透技术的试验

针对大湾煤矿地质构造复杂、瓦斯含量高、透气性系数低、瓦斯抽采效果差等特点,在大湾煤矿中井Z1021工作面底抽巷进行CO_2预裂煤层增透技术试验。通过施工12组穿层钻孔对比,CO_2预裂孔的抽采浓度在46.4%~50.8%,比普通钻孔平均抽采浓度高出近20%,抽采衰减度减少44%,有效预裂钻孔抽采半径达20 m以上。该技术能够有效提高瓦斯抽采量和抽采速度,可在地质条件类似矿井进行推广。

官地矿22613工作面CO_2预裂增透瓦斯抽采技术研究

针对官地矿中六采区22613工作面高瓦斯低渗透、瓦斯抽采困难的情况,提出了利用CO_2预裂增透技术提高瓦斯抽采效率。通过现场的实践表明,CO_2预裂孔布置间距为8 m时抽采效果最好,CO_2预裂措施使得煤层平均单孔瓦斯抽采体积分数增加了1.2倍,在抽采后期也有较高的瓦斯抽采量,取得了良好的抽采效果,值得进一步推广。