低渗煤层控制水力压裂增透技术研究及应用

针对低渗煤层水力压裂存在裂缝扩展范围小、增透效果差和在增透影响范围内容易留下空白带等问题,将控制水力压裂引入低渗煤层水力压裂实践。分析了低渗煤层控制水力压裂增透机理,提出了低渗煤层控制水力压裂增透技术及封孔方法,并在夏店煤矿进行了工程应用。结果表明:控制水力压裂使水力裂缝沿着控制孔的方向扩展延伸并有效增加煤层渗透性;组合式封孔技术封孔效果好、成本低,实现了一孔多用;控制水力压裂技术应用后,煤层渗透率有效增大,钻孔瓦斯抽采纯流量为原始煤层的4.969倍,3117工作面瓦斯预抽效果达标,回采期间回风巷瓦斯浓度始终低于0.5%,实现了工作面的安全高效开采。     

低透气性煤层水力压裂增透技术应用

 针对大兴煤矿煤层透气性差、瓦斯抽采效率低、钻孔施工量大等问题,提出了水力压裂增透技术。研究了水力压裂增透机理,分析了水力压裂提高煤层透气性的过程。结合理论研究与现场经验,进行了高压钻孔密封,确定了工艺参数,完成了现场实施。应用效果证明：实施水力压裂后,水力压裂孔及影响区域内瓦斯抽采孔保持了较高的抽采水平,相对于普通抽采孔瓦斯抽采量提高了7.2倍,水力压裂影响区域内煤层透气性系数提高了79~272倍。     

松软突出煤层采煤工作面水力压裂增透技术应用

为了解决淮南矿区突出煤层透气性差,原始煤层中钻孔抽采瓦斯流量小,预抽时间长的难题,开展了水力压裂增透技术研究,并在1351(3)工作面进行了试验,对水力压裂效果进行了考察。试验表明:水力压裂增透技术可以扩大煤层中的孔隙和裂隙,增加煤层的透气性,水力压裂影响半径不小于60 m,受水力压裂影响区域与原始煤体区域相比,单孔抽采量增加了260%,单位面积抽采纯量增加了45%,钻孔量减少40%。     

低透气突出煤层水力压裂增透技术应用研究

针对低透气性突出煤层瓦斯难以抽采的问题,在压裂机理研究的基础上,提出定向水力压裂增透技术并对影响裂隙定向扩展的因素进行分析.将该技术应用于平顶山矿区现场试验,结果表明,水力压裂前平均百米钻孔瓦斯流量为8.15×10<'-4>m<'3>/min,压裂后10 d内流量达到2.241×10<'-2> m<'3>/min,是压裂前的27.5倍,该技术对低透气性突出煤层起到均匀卸压作用,消除了煤与瓦斯突出危险性.     

煤层水力压裂增透技术研究与应用

为了解决坦家冲煤矿2264-1N-S采煤工作面回风巷瓦斯浓度频繁超限问题,提高本煤层钻孔瓦斯抽采率,降低煤与瓦斯突出危险性,提出采用水力压裂增透技术提高煤层透气性.通过对压裂孔周围煤体环向拉应力进行分析,结合环向最大拉应力理论,计算得到煤体裂纹起裂临界水压为15.7 MPa.采用研制出的水力压裂设备进行现场试验后表明:单孔瓦斯抽采流量及抽采浓度均有明显提高,且煤层瓦斯流量衰减系数较低.     

低渗煤层压裂增透新技术研究

介绍了水力压裂增透新技术的特点。该技术在平顶山等矿区共实施了250余次工业性试验,结果表明,水力压裂增透新技术可使煤层透气性系数增加近千倍,单孔瓦斯抽采量增加上百倍,衰减系数降低7.45倍,是突出煤层实现区域消突的一条有效途径。     

煤矿井下水力压裂增透抽采机理及应用研究

通过借鉴地面水力压裂技术的成功模式,研究了煤矿井下水力压裂增透抽采机理,针对单一、低渗高突煤层的特点,研发了一套井下压裂增透抽采技术及装备,并进行了工业性试验。应用效果表明：通过井下对煤体进行水力压裂,中平能化十矿24110工作面煤层渗透率提高了800倍,单孔瓦斯抽放量提高了120倍;鹤壁六矿2115运输巷掘进期间水力压裂后突出危险性效检指标超标率显著下降,瓦斯体积分数普遍降到临界值0.8%以下,大幅降低了煤与瓦斯突出危险性。     

松软低渗突出煤层定向水力压裂增透消突实践

针对松软低渗突出煤层瓦斯含量大、难抽采,石门揭煤过程中易发生突出等问题,研究了定向水力压裂增透消突技术。首先,阐明了定向水力压裂增透机理,通过理论计算得出煤层起裂压力、流量、注水量分别为22.8～30.5 MPa、130～200 L/ min和 216 m3。据此,在揭煤预抽巷道内布设4个水力压裂孔和2个裂隙导向孔。压裂过程中,泵压、平均注水流量、单孔注水量分别达到28～31 MPa、140～177L/ min和260～330 m3,同理论计算的数据基本吻合。试验结果表明:定向水力压裂影响半径大于30 m,煤层透气性系数达到0.840 m2/ ( MPa2-d),是原始煤层的60 倍﹔单孔瓦斯浓度提高50%～80%,百孔抽采纯量达 1.9 m3 / min,瓦斯抽采量提高90%。采用定向压裂后,揭煤钻孔工程量缩减64%,抽采达标时间比预计工期提前了36 d。该技术可为类似瓦斯治理工程提供借鉴。     

汪家寨煤矿松软高突煤层水力压裂试验研究

针对汪家寨煤矿瓦斯难抽采、防突效果检验超标、掘进速度缓慢等问题,在分析井下水力压裂技术的原理及设备情况的基础上,试验并研究了X41105工作面井下水力压裂技术措施。结合现场试验情况,确定出各种施工参数:封孔长度、压裂时间、压裂压力等,并对瓦斯抽采、消突效果,以及经济效益等指标进行了考察分析,结果表明,井下水力压裂措施具有快速消除煤与瓦斯突出危险性、提高瓦斯抽采率、经济效益显著的综合效果。     

深孔水力压裂技术在突出煤层中的应用

为解决掘进过程中瓦斯多次超限的问题,2009年9月14日在16021工作面回风巷掘进过程中进行了深孔水力压裂试验,试验结果表明深孔水力压裂技术用于突出防治也是切实可行的。深孔水力压裂卸压后,大大提高两帮钻场月抽出纯量和百米流量,降低了掘进工作面的瓦斯绝对涌出量,减轻了工人的劳动强度,提高了掘进速度,达到了突出煤层工作面快速消突的目的,保证了综采面的安全高效生产。     

水力压裂技术在成庄煤矿低透气性突出煤层的应用及效果

为了解决成庄煤矿高瓦斯含量、低透气性煤层在开采过程中遇到的瓦斯难以抽采的问题,在该煤矿进行了水力压裂现场试验并优化钻孔布置,定量分析水力压裂的影响范围及效果。结果表明：采用水力压裂技术后的煤层透气性系数提高了26.3倍、煤层内瓦斯压力降低了53.5%,消除了煤与瓦斯突出的潜在危险,同时瓦斯抽采纯流量及其抽采浓度也有了大幅度的提高。通过优化钻孔布置,有效降低了成庄煤矿的瓦斯治理成本。     

“三软”突出煤层穿层钻孔水力压裂增透抽采瓦斯技术研究

告成煤矿为煤与瓦斯突出矿井,其主采二1煤层为突出煤层,且较难抽放。为有效解决低透气性突出煤层瓦斯治理难题,开展了穿层钻孔水力压裂增透抽采瓦斯技术研究。研究表明:穿层钻孔水力压裂可显著提高煤层透气性,并使瓦斯抽采浓度及纯量大大增加,有效解决了低透气性煤层瓦斯难以抽采的问题,可作为高瓦斯矿井、突出矿井瓦斯治理的常规手段之一。     

地面压裂井对煤层瓦斯和突出的影响分析

为了进一步探讨地面水力压裂钻井对煤层瓦斯的影响,通过现场试验和数据统计研究了地面压裂增透技术对煤层瓦斯抽采、突出危险性大小、钻孔施工、掘进时瓦斯涌出的影响。研究结果表明:地面压裂井提高了煤层的透气性,使得瓦斯抽采量较大幅度提高、突出危险参数明显降低、钻孔成孔率也得到相应提高;掘进期间的瓦斯涌出量比未压裂区域增大,掘进时需要对瓦斯加强管控。     

极近距离特厚煤层顶板水压致裂技术应用

为保证白洞井极近距离特厚煤层5~#煤层8107工作面顺利推出上覆3~#煤层实体煤工作面,避免出现压架事故及巷道变形冒顶灾害,利用水压致裂技术成功弱化上覆3~#煤层煤柱及砾岩老顶,降低了采动压力,保证了5~#煤层8107工作面顺利回采。     

松软低透气性煤层水力压裂技术研究

针对新安煤矿二1煤层松软低透气性的特点,为增强煤层透气性,提高抽采效率,降低突出危险性,研究了水力压裂技术在松软低透气性煤层中的消突工艺及应用效果。研究表明,实施水力压裂后,煤层透气性显著增加,抽采瓦斯浓度增大105倍,抽采瓦斯流量增大86~204倍,瓦斯的抽采浓度和流量曲线呈现"升-降-升-稳定"的趋势,且稳定抽采持续时间长。     

突出煤层采煤工作面顺层钻孔水力压裂增透技术

为了解决采煤工作面顺层钻孔消突效果不均匀、效率较低等问题,以淮南地区谢桥煤矿低透气性煤层为试验对象,采用顺层钻孔水力压裂技术对煤层进行增透,以提高瓦斯治理效率。介绍了顺层钻孔区域防突措施设计方案,对水力压裂半径进行了考察;开展了水力压裂钻孔及瓦斯抽采钻孔设计,以及注水压力、注水量和保压时间等水力压裂工艺参数试验。水力压裂和未压裂顺层钻孔瓦斯抽采效果对比表明,水力压裂后钻孔抽采平均瓦斯浓度提高54%,平均单孔抽采瓦斯纯流量提高280%,抽采达标时间缩短了1个月;防突效果检验指标均达标,工作面回采期间未出现瓦斯浓度超限现象。     

突出煤层开采瓦斯综合防治技术研究

结合某矿2901工作面的地质条件和瓦斯基础参数,分析了2901工作面的瓦斯来源和影响瓦斯异常涌出的因素。针对工作面瓦斯涌出来源,制定了合理配风、局部通风、高位钻孔抽放、上隅角埋管抽放、本煤层钻孔预抽放等综合瓦斯防治技术措施,成功解决了工作面上隅角和回风巷瓦斯超限问题。