基于RFPA数值模拟的水力压裂增透影响半径研究

本文针对低渗透煤层抽采效果差、钻孔工程量大及抽采周期长的难题,提出了水力压裂卸压增透技术。通过RFPA~(2D)-Flow模拟研究了压裂过程中压裂孔附近煤体的裂隙裂纹演化规律,在斜沟煤矿18205材料巷实施水力压裂现场试验结果与模拟结果基本一致;压裂区域内钻孔瓦斯抽采浓度增大4.43倍,抽采纯量提高9.62倍,煤层的透气性系数增大14倍,抽采效果得到明显改善。     

煤层CO_2与水力交替充装压裂增透技术

为了提高煤层透气性系数,采用CO2气与水力交替充装压裂技术,来增加煤层的透气性系数。分析CO2与水在交替充装下,CO2、水体和煤体三者相互作用的过程对于煤体产生的疲劳损伤机理,以及CO2对于吸附煤体中甲烷的驱替效应机理,有效提高瓦斯抽采率。     

水力压裂增透技术在本煤层瓦斯抽采中的应用

有效的瓦斯抽采是高突矿井安全生产的重要保障,而煤层透气性系数是影响瓦斯抽采效果的重要参数。基于增加煤层透气性的需要,结合东庞井21112工作面现场情况,实施了本煤层水力压裂增透试验。通过试验,基本确定了适用于东庞井2号煤层的水力压裂技术参数,减少了抽采钻孔量,节约了成本,提高了本煤层抽采钻孔的瓦斯浓度与纯量,本煤层瓦斯抽采效果显著提升。     

水力压裂增透技术在瓦斯抽采中的应用

为了提高低透气性突出煤层的瓦斯抽采量,达到抽采消突的目的,在李子垭南二井进行了水力压裂增透技术现场试验,对水力压裂技术在高瓦斯、低透气性突出煤层中的运用效果进行了试验考察,并分析了水力压裂煤体致裂增透机理.试验结果表明:对煤层进行钻孔水力压裂后可有效提高煤层的透气性和钻孔瓦斯抽采效果,压裂前后钻孔瓦斯自然流量提高127.6倍以上,水力压裂钻孔在煤层走向方向上的影响半径可达50m以上.     

气相压裂低渗难抽煤层瓦斯增透效果检验

介绍了针对低渗难抽采煤层的增透强抽新型二氧化碳气相压裂技术,并通过现场试验测试了原始煤层与实施气相压裂后煤层透气性系数与钻孔瓦斯衰减系数的变化。通过数据分析表明,气相压裂技术能显著增加钻孔周围煤层有效裂隙数量,提高煤层透气性,降低钻孔瓦斯衰减程度,提高低渗透难抽采煤层瓦斯抽采效率。     

新田煤矿水力压裂增透技术试验

新田煤矿煤层透气性低、瓦斯含量大,抽采效率低。为了增加煤层透气性、提高瓦斯抽采效果,提出在新田煤矿1402工作面回风顺槽底抽巷40-41#钻场中间位置,实施水力压裂作业的试验研究。通过水力压裂增透试验,考察了新田煤矿穿层钻孔水力压裂工艺可行性及相关技术参数。现场试验后表明:通过水力压裂使水力压裂钻孔与之前的抽采钻孔周围煤体裂缝产生沟通,使煤层整体卸压增透,提高了瓦斯抽采效果。     

高瓦斯低透气性煤层水力压裂增透技术研究

为提高中兴煤矿松软煤层透气性,有效解决传统钻孔瓦斯抽采难题,通过现场工业试验及瓦斯抽采效果对比相结合的方法,对2号松软煤层水力压裂增透技术及工艺进行了研究。结果表明：水力压裂方案实施后,煤层透气性提高明显,瓦斯抽采浓度、流量分别增幅3.6倍、2.7倍,抽采巷风排瓦斯量平均降低0.68m³/min,减幅27%,水力压裂可有效提升煤层瓦斯抽采效率。     

大湾煤矿穿层钻孔水力压裂技术的示范性研究及应用

为提升水矿集团矿井瓦斯防治技术及相应装备水平,积极响应我国煤炭工业"十三五"科技发展规划的号召,在大湾煤矿西井开展了穿层钻孔水力压裂技术现场示范性试验研究,对水力压裂技术应用在黔特有地质条件下的松软低透煤层进行了试验考察。结果表明:穿层钻孔水力压裂技术能够有效提高煤岩体的透气性和钻孔瓦斯抽采效果,压裂区域的煤层透气性系数增大了18.37倍;压裂影响半径为40 m;单孔瓦斯抽采浓度和抽采纯量分别为45.04%、0.031 m3/min,与原始煤层相比均增加了2倍以上。     

水力压裂增透技术在“三软”突出煤层的应用

为提高低透气性"三软"突出煤层的瓦斯抽采量,实现抽采消突的目的,在义安矿进行水力压裂增透技术现场试验,对水力压裂的应用效果进行了现场考察。结果表明:对煤层进行水力压裂后可有效提高钻孔瓦斯抽采效果和煤层的透气性,压裂后钻孔瓦斯抽放浓度及纯流量均提高5倍以上,水力压裂显著的泄压增透作用大大提高了钻孔施工进度,缓解了工作面接替紧张的局面。     

水力冲孔卸压增透技术在斜沟煤矿的应用研究

通过理论计算、数值模拟及现场试验的方法对水力冲孔增透技术进行研究。在不同的造穴半径下孔穴周围的应力分布是不同的。随着造穴半径的增大,钻孔周围不断出现应力集中现象,造穴半径增大,轴向应力也不断增大,最终二者连在一起,最大水平应力可达1. 53 MPa,卸压半径为3m。现场试验结果表明:18205工作面水力冲孔后透气性系数增大了23倍,瓦斯平均抽采浓度提高约4. 57倍,抽采平均纯量提高为9. 5倍,抽采浓度衰减时间明显增长。水力冲孔技术能有效对煤层进行卸压增透,透气性明显增大,改善瓦斯抽采效果。     

顺层钻孔水力压裂增渗技术在单一低透气性煤层的应用

常规技术与参数进行瓦斯抽采难以满足要求,故采用水冲击压裂煤层在单一低透气性煤层改善低透气性,利用冲击力二次破坏煤体使原生裂隙扩展贯通,从而提高煤体透气性。寺家庄矿15301工作面采用顺层钻孔水力压裂增渗强化抽采技术,结果表明,压裂区相较非压裂区平均瓦斯浓度与瓦斯纯量有明显提高,瓦斯浓度提高6倍。     

低透气性煤层水力压裂增透数值模拟研究

针对高瓦斯低透气性煤层抽采率低下、钻孔工程量大及抽采周期长的难题,提出水力压裂卸压增透技术。借助RFPA2D-Flow软件模拟分析了压裂时压裂孔附近煤体从发生破裂、裂隙裂纹的生成演化、扩展延伸到最终贯通的完整过程,得到钻孔附近煤体的裂隙裂纹演化规律。通过在斜沟煤矿18205材料巷实施水力压裂现场试验,发现当水压升高至16MPa时有效影响半径为7m,试验结果与模拟结果基本一致;水力压裂影响范围内煤层的透气性系数提升14倍,瓦斯抽采浓度提高了4.43倍,抽采纯量提升了9.62倍,抽采效果显著提高。     

突出矿井水力压裂增透技术应用研究

针对煤与瓦斯突出矿井煤层透气性差、瓦斯较难抽采的现状,为提高突出矿井的抽采效果,改善矿井抽掘采衔接紧张的局面,提出采用水力压裂增透技术,结合保安矿现场实际考察应用情况,详细介绍了适用于矿井的水力压裂工艺流程及参数。现场实践表明,水力压裂后,掘进条带区域的煤层瓦斯抽采纯量相比原始未压裂煤体的瓦斯抽采纯量提高1倍以上,煤层透气性系数相比原始煤层透气性系数提高8倍以上。水力压裂技术可精准提高矿井煤层的透气性,增大瓦斯抽采浓度和抽采量,大大缩短了瓦斯预抽时间,可进一步提升瓦斯抽采钻孔的抽采能力,有效缩短抽采达标时间,为采煤工作面本煤层预抽提供了瓦斯抽采空间,解决了矿井抽掘采衔接紧张问题,可为相似地质条件矿井提供参考。     

松软低透煤层CO_2爆破增透技术应用研究

为了有效提高松软低透煤层瓦斯抽采效果,采用理论分析和现场试验的方法,研究了CO2爆破增透技术的增透效果。以韩城象山矿5号煤层为例进行了试验研究,试验结果表明:CO2爆破不仅能有效提高煤层透气性,而且高压CO2气体对煤层瓦斯具有一定的驱替置换作用。经CO2爆破后,其有效影响半径为8m,钻孔瓦斯抽采浓度提高了1.98~2.18倍,该技术能够有效提高松软低透煤层瓦斯抽采效果。     

水力压裂技术强化瓦斯抽采的应用

水力压裂技术是提高低透气性煤层瓦斯抽采效果的一种有效的增透措施。针对煤矿井下低透气性煤层瓦斯抽采浓度低、衰减系数大、抽采时间长且钻孔施工量大等问题,结合现场实际情况,确定压裂所需的仪器设备和工艺参数后,在工作面回风巷实施煤层压裂增透。根据压裂前后的瓦斯抽采参数跟踪记录,两者对比结果表明:对煤层进行压裂增透后,钻孔的最大瓦斯抽采流量和浓度最大可以提高3.65和4.42倍,煤层透气性显著提高,达到了强化瓦斯抽采的目的。     

水力冲孔卸压增透技术在平舒煤矿的应用研究

针对低透气性煤层瓦斯抽采效率低、钻孔施工量大等问题,提出水力冲孔增透技术来改善煤层透气性。通过理论计算、数值模拟及现场试验的方法对水力冲孔增透技术进行研究。结果表明:15109工作面本煤层进行水力冲孔处理后透气性系数增大了22.4倍,抽采半径增大了4倍,瓦斯平均抽采浓度较未经水力冲孔处理的瓦斯抽采浓度提高约3.69倍,抽采纯量提高约11倍,提高了瓦斯抽采效果。     

应用水力压裂技术提高单一低渗煤层瓦斯抽采效果

针对单一低渗煤层瓦斯抽采困难的问题,提出采用水力压裂技术压裂煤层增大其透气性,提高瓦斯抽采效果。以鹤壁中泰矿业33071抽放巷为试验点,考察了压裂前后百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采浓度、抽采流量等参数变化情况。试验结果表明:百米钻孔瓦斯流量提高了1.80～2.68倍,单孔抽采浓度和流量比压裂前分别增大了7.5倍和95倍,煤层透气性系数增加了9～18倍,衰减系数减小了210%～280%。     

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。     

水力压裂技术在矿井瓦斯治理中的应用

高瓦斯、低透气性是我国大多数煤层的特点,水力压裂技术在煤层卸压增透方面有着独特的优势。介绍了水力压裂技术的原理及工艺流程,分析了水力压裂的作用效果,并结合山西某矿2106工作面水力压裂技术的应用,分析水力压裂对煤层钻孔瓦斯抽采体积分数及瓦斯抽采量的影响。结果表明,水力压裂明显提高了钻孔瓦斯抽采体积分数和瓦斯抽采量,增透效果显著。     

地面压裂钻井提高煤层瓦斯抽采效果的研究

根据回采工作面回采时开采层瓦斯对工作面的影响,通过分析屯兰矿采掘时瓦斯涌出量分布情况,结合该矿2#煤层透气性系数及以往瓦斯抽采效果的实际情况,在该矿12501工作面施工1个地面钻孔对开采层2#煤层进行压裂试验,同时在12501轨道巷压裂井前后200 m范围内施工顺层钻孔进行抽采,通过对压裂井影响范围内与不在压裂范围的抽采钻孔抽采效果进行对比分析,得出了压裂井对井下压裂影响的范围及压裂井可以增加低透气性煤层瓦斯抽采效果。