碎软煤层井下多点定向长钻孔水力压裂技术

针对低透气性碎软煤层普遍存在的瓦斯抽采效果差的技术问题,研究了多点定向长钻孔水力压裂高效瓦斯抽采技术,探讨了碎软低透气性煤层的水力压裂增透机理;在施工多点定向长钻孔、井下水力压裂快速封孔装备的基础上,进行了煤矿井下水力压裂现场试验;分析了压裂过程中参数变化规律,提出了水力压裂影响范围、压裂效果和瓦斯抽采效果评价方法,并进行了效果考察。结果表明:该技术提高了井下水力压裂封孔效率和施工质量,改善了试验区域的煤储层参数,水分提高了4.31倍,透气性提高了4.88倍;水力压裂影响范围沿钻孔径向影响范围50~60 m;沿着钻孔轴向最大影响范围约40 m。压裂后连续抽采233 d累计抽采纯瓦斯量为25.14×10~4m~3,日最高抽采量3 077.41 m~3/d,瓦斯含量降低了34.67%。     

水力压裂封孔技术在松软厚煤层中的研究与应用

针对霍尔辛赫煤矿3#煤层松软、透气性差,钻孔裂隙密封效果差,瓦斯抽采浓度低的问题,提出了水力压裂封孔新工艺,对目前水力压裂封孔技术参数进行优化。通过理论计算及现场试验的方式确定最优的封孔参数:封孔深度13m,封孔段压裂数2条,压裂深度0.35m,注浆压力1.5MPa,注浆量0.4m3。实施新工艺后,初始瓦斯抽采浓度提升约1.3～1.8倍,平均抽采浓度提升约1.7倍。     

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。     

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。     

肥田煤矿水力压裂增透技术试验

肥田煤矿煤层透气性差,瓦斯含量高,抽采效率低,为了提高煤巷条带穿层钻孔的预抽效果,增加煤层透气性,提出在肥田煤矿103底板瓦斯抽放巷内对9#煤层实施条带水力压裂增透试验。试验结果表明:在经过水力压裂后,煤层透气性系数λ变为原始煤层的2. 3倍,瓦斯平均抽采浓度提高到原始区域煤层平均抽采浓度的1. 39倍,单孔瓦斯抽采纯量较未进行压裂区域提升近1. 24倍。     

赵固二矿本煤层定向长钻孔水力压裂增透技术研究

为了提高井下低透气性煤层瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采效果,开发了适合中等偏硬低透煤层裸眼钻孔高压稳定封孔装备,采用了本煤层定向长钻孔整体水力压裂增透技术,分析了本煤层定向长钻孔水力压裂增透机理,并进行了水力压裂强化增透试验。根据压裂施工过程中压裂参数变化规律,利用压裂前后煤层全水分和钻孔瓦斯参数变化对比,综合考察和评价了水力压裂增透效果和影响范围。研究表明：压裂过程中最大注水压力24.6MPa,发生多次明显压降,最大压降5.2MPa。水力压裂增透后,煤层瓦斯日抽采纯量提高了12.70倍,百米钻孔瓦斯抽采量提高了2.67倍,压裂最大影响半径达到了 38m,平均超过30m,提高了瓦斯抽采效率。     

穿层钻孔“孔底一注”封孔提浓技术应用研究

针对深井低透气性强突出煤层瓦斯预抽钻孔封孔后易漏气、抽采浓度低、抽采量小的问题,提出了"孔底一注"带压封孔新工艺,降低了预抽瓦斯穿层钻孔漏气率,提高了钻孔密封性,钻孔瓦斯抽采浓度、抽采纯量大幅提升。结合现场工程试验,对该封孔技术的应用效果进行了对比分析,分析结果表明:穿层钻孔单孔瓦斯抽采浓度达80%以上,单孔抽采纯量为0.035 m~3/min,采取"孔底一注"封孔新工艺较普通的封孔工艺抽采浓度提高近4倍,抽采纯量提高近9倍,有效地改善了矿井松软低透气性煤层瓦斯抽采封孔工艺存在的问题,显著提高了煤层瓦斯抽采效果,缩短了抽采达标时间。     

水力压裂和深孔预裂爆破联合增透技术的应用研究

针对鲁班山北矿8号煤层地质构造复杂、透气性差、抽采效果差的问题,在152底板巷道对8号煤层进行水力压裂和深孔预裂爆破联合增透技术,结果表明该技术比水力压裂技术、深孔预裂爆破增透技术和普通抽采技术提高了煤层透气性,瓦斯抽采纯量较水力压裂钻孔提高了1.55倍、是深孔预裂爆破钻孔1.39倍、是普通抽采钻孔2.3倍,水力压裂和深孔预裂联合增透试验钻孔汇总浓度保持在42%以上且无衰减。     

本煤层脉动水力压裂卸压增透技术应用

针对余吾煤业S1206工作面煤层瓦斯含量大、煤层透气性系数低的特点,开展脉动水力压裂试验强化瓦斯抽采,研究了脉动水力压裂卸压增透机理,设计了脉动水力压裂的钻孔参数、封孔工艺和压裂参数。试验结果表明,与普通瓦斯抽采钻孔相比,压裂孔的瓦斯浓度平均提高4.7倍,纯流量平均提高了6.3倍;导向孔的瓦斯抽采浓度平均提高了3.7倍,抽采纯流量平均提高了3.9倍,实现了煤层的快速卸压增透,提高了瓦斯抽采效果。     

煤矿井下控制水力压裂煤层增透关键技术及应用

为了减少低透气性煤层瓦斯抽采钻孔工程量和提高瓦斯抽采效率,对低透气性煤层增透理论及技术应用进行了研究,基于煤层控制水力压裂概念,开发了煤矿井下水力压裂数值模拟与优化设计软件,提出了高承压上向孔和近水平孔的封堵方法,形成了压裂水分布范围探测关键技术,并进行现场应用。结果表明,通过定点定向定区域压裂实现了目标区域煤层的增透,控制水力压裂前后相比单孔瓦斯抽采量提高了5倍以上,部分工作面瓦斯抽采钻孔工程量减少了1/3,采掘工作面单产单进大幅提高,煤矿井下控制水力压裂是对常规水力压裂技术的改进和创新,能有效促进目标区域煤层增透、提高瓦斯治理效果。