宏发煤矿低渗透性煤层CO2致裂增透技术试验研究

为了研究CO_2致裂增透技术对贵州低渗透煤层瓦斯抽采的影响,以贵州宏发煤矿1903工作面回风巷为研究对象,进行CO_2致裂增透试验研究。研究表明:煤层致裂后,其透气性系数平均为原始煤层的3.05倍,煤层的透气性显著提高;煤层瓦斯平均抽采浓度增大了4.19倍,平均抽采纯量为原始煤层的3.99倍;在钻孔瓦斯抽采率方面,单孔的瓦斯抽采效果提高了2.58~3.92倍;钻孔工作量降低了4倍,抽采达标时间缩短了55d,瓦斯涌出量降低了40%,煤层瓦斯抽采效益显著。CO_2致裂增透技术为解决贵州矿区低透煤层的瓦斯抽采技术难题提供了参考和借鉴。     

梁北煤矿井下水力压裂增透试验

为了改善煤层透气性,提高煤层瓦斯抽采钻孔的抽采量,在梁北煤矿进行水力压裂试验,对水力压裂增透试验效果进行了分析。试验证明：对煤层进行水力压裂后,煤层透气性增加,单孔抽采瓦斯纯量最高为原来的51.5倍,钻场平均抽采瓦斯纯量最高为原来的10.28倍。     

水力冲孔技术在瓦斯抽采中的应用

为推进水力冲孔卸压增透技术的推广应用,增加煤层透气性,提高矿井瓦斯抽采效率,在陈四楼煤矿开展水力冲孔卸压增透技术试验,考察该技术的作业工效和增透效果,数据分析结果表明:试验区煤层地质条件下,冲孔水压为8~10 MPa时,每米煤孔冲煤1.4 t所需的时间约为25.3 min,水力冲孔后钻孔两个月内的平均抽采浓度提高了3倍,平均单孔抽采纯量提升了2倍左右,卸压增透效果显著,为矿井瓦斯治理技术水平的提升提供支撑。     

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。     

1302工作面瓦斯抽采水力造穴增透技术试验

基于李村煤矿煤层结构复杂、煤层松软、透气性低,存在本煤层瓦斯抽采效率低、难度大等问题,在1302 X作面进行了水力造穴增透技术试验。效果分析表明,采用水力造穴增透技术的单孔瓦斯抽采纯量是普通单孔的7.38倍。     

贵州中井煤矿瓦斯增透技术的应用研究

针对中井煤矿煤体松软、透气性差、瓦斯体积分数低、瓦斯抽采困难的难题,采用基于脉冲冲击波增透技术的装备对煤层进行了增透作业,并对增透效果进行了检验.实践表明,煤层增透作业后,抽采瓦斯量、井口瓦斯体积分数、有效影响半径得到明显的提升,单孔平均日瓦斯抽采量提高了2.22倍,平均瓦斯体积分数提高了1.40倍,影响半径扩大到57...     

基于二氧化碳致裂增透技术的低透煤层瓦斯治理

为解决马堡煤矿15~#煤掘进工作面瓦斯涌出量大、抽采效果差的问题,通过理论分析和现场试验的方法,分析了二氧化碳致裂增透机理,设计了煤层增透试验方案,并在二采区运输下山掘进工作面进行了应用。在巷道迎头实施二氧化碳致裂爆破后,2组钻孔内瓦斯浓度平均提高了3倍,巷道掘进期间回风流中瓦斯浓度由抽采前的0.79%降为爆破后的0.26%,下降了67%,瓦斯平均抽采纯量提高了2.39倍,平均抽采混量提高了0.87倍。研究表明,二氧化碳致裂增透技术是一种有效的煤层增透手段,可以改善高瓦斯低透煤层难抽采的现状,显著提高瓦斯抽采效果。     

CO_2增透预裂技术在常村煤矿瓦斯抽采中的应用

文章通过对常村煤矿23采区进风下山反掘段现场进行CO2增透预裂试验,结果表明,预裂后煤层瓦斯体积有显著增加且持续时间较长,单孔瓦斯抽采浓度在实施预裂爆破增透技术后提高了18.6%,单孔纯瓦斯流量一段时间内提高了177%,充分表明CO2增透预裂对于提高煤层透气性,降低了抽采难度,提高瓦斯抽采利用率效果明显,对消除常村煤矿瓦斯突出、保障矿井安全生产提供了必要的技术支持。为类似矿井瓦斯抽采提供了参考依据。     

顺层钻孔分段复合水力化增透技术应用研究

水力化增透技术是低渗煤层瓦斯强化抽采的重要手段,在分析水力割缝技术高压水喷射作用及水力压裂技术高压水压入作用特点的基础上,以增大钻孔卸压范围、联通孔周裂隙网络、提高瓦斯抽采效果为目的,提出顺层钻孔分段复合水力化增透技术,并在霍尔辛赫煤矿进行了现场试验。结果表明:在实施顺层钻孔分段复合水力化增透技术后,钻孔孔径提高3～4倍,卸压范围显著增大;单孔日抽采瓦斯纯量较对比钻孔提升幅度明显,抽采初期提高3～4倍;单孔抽采出现大幅度衰减迹象由10d提高到20d,抽采30d单孔累积抽量提高4～6倍;抽采30d单孔瓦斯抽采率提高3～5倍,增大了钻孔抽采有效控制范围。     

“三软”煤层穿层水力冲孔增透技术研究

为提高“三软”煤层水力冲孔增透效果,分析了“三软”煤层水力冲孔增透原理及技术难点,提出了穿层水力冲孔增透技术,并对冲孔设备优选、施工流程、排渣技术、煤水分离技术、护孔及封孔技术等关键环节进行了研究。以孟津矿二₁煤层为例,进行了穿层钻孔水力冲孔增透试验,并考察了效果。结果表明：冲孔后钻孔直径扩大了7.14～11.40倍,单孔冲煤量在6.3～14.4 t之间,冲孔影响范围内煤层瓦斯压力降低了56.25%,瓦斯含量降低了37.79%,煤层透气性系数增大了57.29倍,与普通钻孔对比,单孔平均瓦斯抽采纯流量提高了17.50～43.75倍,瓦斯抽采体积百分数提高了1.78～2.83倍,为“三软”煤层瓦斯治理提供了关键技术支持。     

小庄煤矿液态二氧化碳驱替技术研究与应用

煤层瓦斯抽采效率不足是高瓦斯及突出矿井采掘接续困难和瓦斯事故频发的主要原因,为了提高煤层采前瓦斯预抽效率,降低矿井瓦斯灾害治理成本,基于液态二氧化碳对煤层进行低温致裂增透和对煤层瓦斯进行相变交换置换驱替的两方面影响,针对彬长小庄煤矿低透气性、瓦斯难以抽采的问题,以40205工作面为研究对象,通过对其进行液态二氧化碳驱替煤层气技术深入分析和工程应用,分析了现场抽采效果。现场应用表明,驱替后的钻孔内瓦斯浓度平均增加1.425倍,纯量平均增加1.33倍,瓦斯抽采效率明显提升。该结果初步证实了液态二氧化碳驱替技术的适用性,为煤矿瓦斯抽采提供了一定的技术支撑。     

水力压裂增透技术在瓦斯抽采中的应用

为了提高低透气性煤与瓦斯突出煤层的瓦斯抽采量,达到抽采消突的目的,新元矿进行了底抽岩巷穿层钻孔水力压裂增透技术试验。试验结果表明:压裂前后瓦斯抽采浓度提高了14倍以上,瓦斯抽采纯量提高了18倍以上,水力压裂能够较好的改善煤层透气性,提高本煤层瓦斯抽采钻孔抽采浓度及抽采纯量。     

水力冲孔增透技术在提高煤层瓦斯抽采效率方面的应用

为解决突出煤层低透气性导致的瓦斯抽采达标时间长的问题，以山西某矿2号煤层煤巷掘进工作面的超前瓦斯预抽为工程背景，采用水力冲孔增透技术对前方煤体瓦斯进行强化抽采。结果表明，采取水力冲孔增透技术钻孔的瓦斯抽采浓度明显高于普通钻孔，平均单孔抽采纯量均保持在普通钻孔的3倍以上；煤巷掘进期间的钻孔瓦斯解吸指标K₁值明显小于未实施水力冲孔措施的指标，水力冲孔增透技术能有效提高煤层透气性，从而大大提高煤层瓦斯抽采效率。     

分支钻孔分段水力压裂技术研究及应用

结合定向钻机施工顶板分支孔及水力压裂大范围增透的优点,从技术改造和装备优选2方面着手,研究形成了顶板走向长钻孔分段水力压裂技术。在五阳煤矿应用效果证明:该技术体系运行稳定、可靠,平均单孔瓦斯抽采纯量提高了2倍以上,抽采浓度提高了30%以上,大幅度提高了煤层瓦斯抽采效果。     

基于底抽巷的上向水力压裂增透试验研究

为解决高瓦斯煤层透气性低、瓦斯抽采难度大、抽采时间长等问题,依据淮南潘三煤矿11-2煤及1232(1)底抽巷的地质条件,开展了基于底抽巷的上向水力压裂增透试验。结果表明:增透区域抽采60 d,平均抽采瓦斯浓度达59%,提高了1.36倍;百米抽采瓦斯纯量最高达1.25 m~3/min,平均百米抽采瓦斯纯量为0.68 m~3/min,提高了1.12倍,取得了明显的增透效果,提高了瓦斯抽采率,减少了瓦斯抽采时间。     

突出低渗煤层水力压裂增透技术应用研究

针对绿塘煤矿井田区域可采煤层瓦斯含量大、压力高,透气系数低带来煤层瓦斯抽采困难等技术难题,设计采用BZW-200型水力压裂系统进行水力压裂试验,考察压裂前后煤层含水率、瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采纯量等参数来检验压裂试验的效果并优化钻孔布置。应用研究表明:水力压裂对于该矿6_中煤层具有显著增透作用,透气性系数提高约25倍;水力压裂试验明显改善了煤层瓦斯基础参数;实施水力压裂后煤层瓦斯抽采浓度及抽采量显著增大,能有效提高瓦斯抽采效率,保证工作面安全回采。     

井下重复水力压裂技术在保安煤矿的应用

为了更好地提高煤储层的渗透率,减少水力压裂盲区,提出了井下重复水力压裂增透技术,并阐述了井下水力压裂的一般工艺流程。根据保安煤矿地质及煤层特征,设计了该矿重复水力压裂的关键技术参数,并进行了重复水力压裂试验和压裂效果检验。结果表明:未压裂区域单孔瓦斯抽采纯量和抽采浓度平均为0.0024m3/min和6.2%,压裂区域平均为0.0051m3/min和11.2%,分别提升1.13倍和0.81倍,瓦斯抽采效果提升显著;未压裂煤体透气性系数为0.007861m2/(MPa2·d),压裂后为0.317582m2/(MPa2·d),提高40倍以上;水力压裂后百米流量衰减系数由原始煤体百米流量衰减系数0.024减小到0.021,降低了12.5%。试验结果表明重复水力压裂能够有效提高井下瓦斯抽采效果,在煤矿瓦斯灾害防治中具有推广应用价值。     

水力压裂增透技术在鱼田堡煤矿低透气性突出煤层中的试验研究

为解决鱼田堡煤矿煤层透气性差,单一穿层钻孔、水力割缝等工艺后抽采效果不理想,区域防突措施实施不到位,造成较大空白带问题,在34区-350 m西抽对5~#煤层进行高压水力压裂增透技术试验。通过现场试验确定了适合鱼田堡煤矿5~#煤层的水力压裂工艺,并"反演"出注水压力理论计算公式中ps宜取值为最高泵站压力的10%~15%。水力压裂效果考察分析表明:在水力压裂有效影响范围内煤层平均含水率为原始的2.15倍,煤层平均透气性系数为原始的112倍,瓦斯平均抽采浓度为原始的2.3倍,瓦斯抽采纯量为原始的3.9倍,并通过综合分析瓦斯抽采的浓度、纯量以及含水率、透气性系数等参数得到单孔水力压裂沿煤层走向的有效影响范围为50 m左右。     

煤矿井下钻孔吞吐压裂增透抽采瓦斯技术研究

为了显著增大煤层透气性系数,达到高效抽采瓦斯的目的,提出了煤矿井下钻孔吞吐压裂增透抽采瓦斯技术,分析发现吞吐压裂实施过程中,在最大和最小水平主应力方向能够产生径向引张裂隙、周缘引张裂隙、剪切裂隙、转向裂隙等;同时,裂隙壁面错位支撑增容,形成了瓦斯运移产出的高速通道。现场试验表明:实施吞吐压裂与未采取瓦斯抽采措施相比,单孔瓦斯抽采纯量提高了7~12倍,瓦斯抽采体积分数提高4~5倍,钻孔瓦斯流量衰减系数降低了1/4~1/3;实施吞吐压裂与采取常规水力压裂相比:单孔瓦斯抽采纯量提高了1.6~3.0倍,瓦斯抽采体积分数提高1.2~2.0倍,钻孔瓦斯流量衰减系数降低了1/5~1/3。     

长距离定向钻孔大区域瓦斯治理技术及应用

为解决突出煤层群瓦斯抽采消突周期长、煤层松软难护孔、大工作面难消空白带等问题,提出了底板梳状长距离定向钻孔进行大区域瓦斯治理技术,实现大区域瓦斯治理、布置大采煤工作面。在青龙煤矿进行了现场试验,结果表明:长距离定向钻孔深度一般可达600 m;平均单孔瓦斯抽采纯量超过0.8 m3/min,最大单孔瓦斯抽采纯量超过2.53 m3/min;与普通钻孔相比,瓦斯抽采纯量提高了16倍,瓦斯抽采体积分数提升50%左右。长距离定向钻孔抽采效果明显提高,为松软突出煤层群高产高效创造了安全条件。