煤与瓦斯突出煤层CO_2相变致裂增透技术试验研究

针对车集煤矿煤层瓦斯压力较高、透气性差、瓦斯预抽难度大等问题,提出了在二_2煤层进行CO_2相变致裂增透技术试验。进行了CO_2相变致裂技术原理和CO_2致裂装置研究,设计了CO_2相变致裂增透影响半径试验方案和CO_2相变致裂增透瓦斯抽采效果试验方案。现场试验结果表明,本次CO_2相变致裂增透试验的影响半径为4 m;在观测的15 d内,致裂组的平均瓦斯抽采流量为普通抽采组平均瓦斯抽采流量的1.7倍。     

基于CO2致裂影响的钻孔有效抽采半径研究

为了提高钻孔有效抽采半径,利用CO_2爆破所产生的高能气体对煤体进行冲击破坏,使煤体产生裂隙网络,从而有效地增加煤层透气性,阐述了CO_2爆破技术的工作原理和工艺流程,采用SF_6气体示踪法对爆破钻孔进行抽采半径测试,现场试验表明:CO_2爆破煤体致裂效果明显,大幅提高了羊东矿2~#煤层的抽采钻孔有效抽采半径,?94 mm顺层钻孔抽采时间为19、35、53 d时,有效抽采半径分别达到8.0、10.0、12.0 m。     

底抽巷穿层钻孔液态CO2相变致裂增透技术研究

为了提高松软、低渗煤层的瓦斯抽采效率,采用底抽巷穿层钻孔进行了液态CO2相变致裂试验。结果表明：煤层经历致裂后,致裂钻孔直径明显增大,瓦斯抽采影响半径为10m左右|钻孔瓦斯纯流量和瓦斯浓度均得到大幅提升,虽然每次致裂后期呈现一定程度衰减,但依然维持较高水平|与水力冲孔措施相比,液态CO2相变致裂后的前期增透效果更佳|液态CO2致裂不仅增强了煤层瓦斯抽采效率,也提高了矿井掘进速度,具有显著的安全和经济效益。     

液态CO2相变致裂对抽采有效半径影响的试验研究

针对轿子山煤矿M9煤层渗透率低、瓦斯含量高、压力大等特点,将液态CO_2相变致裂技术应用于本煤层增透工程试验。从多角度探究了CO_2相变致裂增透原理,通过分组对比试验,重点考察致裂孔不同施工顺序、不同装液量对有效抽采半径的影响。结果表明:预抽时间相同时,先施工辅助钻孔致裂时会提供更多的裂隙通道,应力波传播时阻力降低更多,从而使瓦斯抽采有效半径更大;预抽时间90d内致裂孔瓦斯抽采有效半径与装液量呈正相关,预抽时间在90～150d时,在构造应力作用下,钻孔变形大,装液量越多的致裂孔瓦斯抽采有效半径越小;致裂后钻孔瓦斯抽采有效半径是普通孔的3.6～4.2倍,单孔抽采瓦斯纯流量平均增加2.9～5.8倍,瓦斯抽采浓度增加2.3～3.1倍,瓦斯有效预抽时间缩短65%以上。研究结果可为瓦斯抽采钻孔的合理布置提供参考依据。     

屯兰矿多排大孔径钻孔瓦斯抽采技术可行性研究

以屯兰煤矿2#煤层和8#煤层为例,对其采用的多排大孔径钻孔抽采瓦斯技术进行研究,以SF6作为示踪气体对现场进行实验,测定不同抽采时间下的瓦斯抽采半径并研究该技术的可靠性和经济合理性。     

基于“一抽一测”压降法的钻孔有效抽采半径测定

为解决本煤层准确测定瓦斯抽采有效半径问题,对传统压降法钻孔布置方式进行了改进,提出了"一抽一测"的钻孔布置方法。在同一水平高度,分组布置间距不等的抽采孔与测压孔,通过观察测压孔压力变化情况,结合压降曲线确定瓦斯抽采有效半径。现场试验结果表明:随着抽采时间延长,钻孔瓦斯抽采有效半径逐渐增大,抽采12 d时有效半径为1.5 m,20 d时达到2 m,60 d时,有效半径可达3.5 m,抽采90 d时,接近4 m,此后抽采影响范围不再扩大。     

基于达标抽采量的顺层预抽钻孔抽采半径确定方法

针对现有煤层瓦斯有效抽放半径测定方法实用性差的问题,尤其是压降法对封孔要求较高的问题,提出了基于抽采达标所需抽采量,进而计算出达标抽采时间来确定抽采半径的新方法。通过测试不同间距试验钻孔单日瓦斯抽采量随抽采时间的变化规律,然后确定总的抽采量并与达标抽采量作比较得出不同抽采间距的抽采时间,最终确定合理的抽采间距,并在正珠煤矿进行了现场试验。现场试验表明钻孔间距2 m组、3 m组、4 m组所在区域抽采达标所需预抽时间分别为236、260、273 d。根据抽采钻孔间距与抽采达标时间拟合公式,当设计预抽时间为240 d时,有效抽采半径为1 m。     

潞安矿区地面井衰竭期井下接替钻孔布孔间距优化研究

为优化潞安矿区地面井衰竭期井下接替钻孔布置间距,探讨了衰竭期井下接替钻孔抽采半径评判指标临界值确定方法,提出了利用数值模拟和抽采流量法联合优化接替钻孔间距的方法,并进行了现场应用。研究结果表明:当抽采条件不变时,抽采半径应当随抽采时间延长而增大;通过数值模拟和抽采流量法联合测试,确定了示范矿井抽采211、291 d及389 d时,抽采半径分别为1.25、1.5 m及2 m,并通过实测抽采率的方法验证了抽采半径联合测试结果的准确性,该方法能够快速、准确、便捷地测出煤层瓦斯抽采半径。     

软厚煤层液态CO2相变多点致裂增透技术

针对松软、低透气性高瓦斯突出厚煤层瓦斯抽采效率低、抽采钻孔瓦斯浓度衰减快等问题,利用优化的液态CO_2相变致裂系统,在长平矿4306采区进行了(底板)穿层钻孔多点致裂试验。试验结果表明:CO_2相变多点致裂有效影响半径约为12. 5 m,且与致裂点数无关;瓦斯浓度随致裂点数的增加呈线性增加; CO_2相变致裂提高了瓦斯抽采浓度,随着时间的推移瓦斯浓度逐渐下降。因此,在煤层的不同位置和不同的时间对煤层进行致裂,是维持或提高煤层瓦斯抽采效率的可选方案。     

滴道盛和矿煤层钻孔瓦斯有效抽采半径研究

为了提高滴道盛和矿30~#工作面瓦斯抽采钻孔间距布置的合理性,优化抽采效果,以钻孔瓦斯自然涌出量为指标,在不同孔间距条件下开展钻孔瓦斯抽采有效半径的测试。结果表明:采用瓦斯流量法对该煤层钻孔瓦斯有效抽采半径进行测试是可行的,抽采60 d时,其有效抽采半径为2.84 m;抽采90~180 d时,有效抽采半径为3.22~3.89 m。     

九里山矿水力冲孔有效抽采半径考察研究

九里山针对矿井瓦斯压力大、含量高、透气性差的特征,实施了穿层钻孔水力冲孔增透措施,采用压降法考察实施该措施后的煤层有效抽采半径。结果表明,冲孔强度不小于0.4t/m水力冲孔条件下,预抽180d时钻孔有效抽采半径约为3.98m,335d可将有效抽采半径(3.98m)范围内瓦斯含量抽采至6m^3/t以下。若以180d抽采期进行计算,抽采半径则不应大于3.32m。     

基于钻孔瓦斯流量和压力测定有效抽采半径

为了准确的测定有效抽采半径,提出基于钻孔瓦斯流量和压力的测定方法。以抽采钻孔影响范围内残余瓦斯压力小于0.74 MPa且预抽率大于30%为指标,基于钻孔瓦斯流量的负指数衰减规律,推导出有效抽采半径计算公式,并结合瓦斯压力变化共同确定有效抽采半径。该方法应用于区域预抽消突钻孔布置中,分析了不同预抽时间下的钻孔有效抽采半径和极限抽采时间,并依据预抽90 d有效抽采半径为2.5 m,布置消突钻孔。残余瓦斯压力和预抽率的检验以及煤巷掘进期间的区域验证,均证明按该方法布置的预抽钻孔,消突效果有效。     

地面钻井压裂煤层结合井下钻孔瓦斯抽放技术研究

瓦斯灾害严重影响煤矿安全生产。针对山西潞安集团余吾煤业有限公司地质条件和煤层瓦斯赋存状况,以该煤业公司N2105工作面区域作为实验场地,采用地面钻井水力压裂煤层结合井下水平钻孔抽采瓦斯的技术方法抽采瓦斯。抽采1 a采出控制区域内50%-55%的瓦斯含量,而压裂井影响瓦斯抽采速率的半径范围为90-100 m。通过与未压裂区的数据对比分析,得出压裂区抽放率净提高90%,同时得到合理的压裂区钻孔间距较未压裂区钻孔间距应增加1.5-2倍。结果表明:该方法起到了良好的工作面瓦斯抽采效果。     

叠加效应影响下钻孔有效抽采半径的数值模拟及布孔间距优化

针对煤层瓦斯预抽钻孔布孔间距存在盲目性和不确定性等问题,以流固耦合原理为基础构建煤层瓦斯抽采流固耦合数学模型,借助FLUENT数值模拟软件对煤层瓦斯预抽钻孔有效抽采半径进行数值模拟研究,在多钻孔数值模拟的基础上对建新煤矿4207工作面煤层瓦斯预抽钻孔布孔参数进行了优化.结果表明:钻孔有效抽采半径随抽采时间的增加呈对数形...     

唐山矿注水压裂工业试验研究

 瓦斯一直是制约煤矿企业安全生产的主要危害之一,瓦斯抽采已成为治理矿井瓦斯的主要手段和未来趋势。论文设计并实施了唐山矿T3286工作面注水压裂增透抽采工业试验,实践验证了注水压裂增透对提高抽采效果的有效性。对于唐山矿T3286工作面,优选注水压裂的相关技术参数：注水压力为12MPa时注水影响半径为20m。研究结果对于煤矿企业,特别是唐山矿提高瓦斯抽放率具有重要意义。     

单一特厚煤层瓦斯有效抽放半径测定

介绍了瓦斯抽放钻孔有效抽放半径的测试方法,并通过采用钻孔测试法以瓦斯压力p及钻孔瓦斯浓度η为考察指标来确定亭南煤矿某一直径钻孔的有效瓦斯抽放半径。经过现场考察及对测定数据的分析,最终确定亭南煤矿4#煤层抽放钻孔的有效抽放半径及抽放时间,为煤矿的瓦斯抽放钻孔的合理布置提供了依据。     

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。     

基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量测定抽采半径技术研究

瓦斯抽采半径直接影响着瓦斯抽采率的大小,是煤层瓦斯预抽钻孔布置的主要依据。分析现有测定方法,提出基于钻孔瓦斯流量和煤层瓦斯含量的测定方法,可准确测定瓦斯抽采有效半径,并应用回归分析方法推导了瓦斯抽采半径的测定依据。选取贺西矿4#煤层进行了现场试验,对现场抽采孔进行了连续60天的流量监测,并结合验证孔瓦斯残留量和预抽率进行对比验证,准确测定出瓦斯抽采时间达到180天时,钻孔瓦斯抽采半径为6.5m,钻孔间距可设置为13m。     

贵州某煤矿瓦斯抽放半径测定研究

抽放半径是瓦斯抽采的重要参数。通过相对压力指标对某煤矿抽放半径进行测定分析,并利用基于瓦斯流态的抽放半径计算方法进行数学验证,所得结果一致,说明该矿选取2.5 m作为抽放半径是合理的。