煤岩复合体水力压裂裂缝穿层扩展实验研究

为进一步研究煤岩复合体水力压裂过程中裂缝的穿层扩展规律,开展了真三轴煤岩复合体水力压裂实验,通过改变应力差、压裂管的布置方向及注水点位置来比较裂缝的扩展效果和起裂难度。研究结果表明：水压裂缝的扩展方向受制于最大主应力,当最大水平主应力与最大垂直应力接近时,裂缝沿应力的合力方向扩展;应力差的增大有利于水压裂缝的穿层扩展,且穿层后的扩展距离增大,而对初始起裂压力和时间的影响较小;裂缝由岩层扩展进入煤层后,压裂压力会出现骤降与二次抬升,多数声发射事件位于煤层;若穿层失败,压力表现为持续波动。此外,在岩层中以垂直于交界面的方向布置压裂管,注水起裂点设在岩层中起裂难度较低,且穿层扩展后在煤层中形成的裂缝渗流通道较为完整,为工程中煤层增渗与顶板致裂卸压的应用提供理论基础。     

临兴区块石盒子组致密砂岩气储层压裂缝高控制数值模拟研究

对含上下隔层的致密砂岩进行水力压裂增产作业时,储隔层间应力差、物性差异等地质因素和压裂液黏度、施工排量、射孔位置等工程因素对水力裂缝延伸规律影响显著。针对鄂尔多斯盆地东缘临兴区块石盒子组致密气砂岩储层,基于ABAQUS有限元计算平台,建立三维层状介质的压裂缝高数值模型,研究各因素对裂缝高度控制的影响规律。研究结果表明:临兴区块石盒子组储层压裂施工产生垂直形态的水力裂缝,储隔层应力差是最关键控制因素,当大于4 MPa时可以有效控制缝高;弹性模量低的隔层对控制压裂缝高有利;泊松比对于压裂缝高几乎没有影响;高储隔层应力差(4 MPa)下施工排量小于6 m~3/min时,裂缝延伸抑制作用明显;低储隔层应力差下(2 MPa)施工排量越大,裂缝在隔层内延伸程度越大;压裂液黏度低于10 m Pa·s时对压裂缝高影响很小;射孔位置的不同对于裂缝起裂阶段影响显著,储层上部射孔时裂缝最终形态和压裂缝高较储层中部射孔和全井段射孔差异很大。开展室内试验研究施工排量、射孔位置等工程因素对裂缝穿层扩展的影响,试验结果与数值模拟结果吻合良好。研究结论可为油田现场预测裂缝形态,选择合适层位,优化压裂参数提供借鉴。     

超高压水力割缝精准控制技术应用及效果分析

为了解决由于水力割缝压力、喷嘴大小、割缝时间等参数的选取不当导致煤层割缝深度浅、割缝后煤体卸压增透效果不理想、割缝作业期间钻孔憋孔、堵孔等问题,提出了超高压水力割缝精准控制技术,分析了割缝缝槽宽度、深度控制,割缝落煤速度控制,以及割缝区域效果控制,集成开发了ZGF-100(A)型超高压水力割缝装置,并进行了精准控制割缝现场应用试验。结果表明：采用超高压水力割缝精准控制技术对煤层进行割缝后,缝槽等效半径约为1.02~1.58 m,割缝钻孔平均抽采瓦斯纯量较普通对比钻孔增大约2倍,割缝钻孔抽采半径较对比钻孔增大1倍左右。     

大采高综采面末采矿压控制技术

针对神东矿区工作面末采段容易发生压架事故的问题,结合矿压规律、覆岩运动特征及理论计算,就停采调速让压、强制放顶减压、调节采高缓冲降压3种措施的机理与运用进行了研究.结果表明,在调整采高前提下通过停采、调速让压、强制放顶措施的单一或者综合运用均能实现定点定位来压与围岩的提前卸压,保证贯通回撤时顶板不来压.此研究结论很好地指导了霍洛湾矿22202面的末采顶板管理工作,实现了安全高效生产与回撤,为类似条件矿井末采提供参考.     

复杂条件大采高综采面矿压规律及围岩控制技术

9711工作面为开元矿首个大采高综采工作面,该工作面煤层结构复杂,开采难度大,通过理论分析、现场测试及验证,对开元矿大采高工作面矿压规律进行了研究,建立了开元矿大采高工作面"悬臂梁+铰接岩梁"覆岩结构模型,针对煤壁片帮原因和影响因素提出了加快工作面推进速度、加强支护质量管理、控制割煤质量和采高等技术措施,效果良好.     

高回收率工作面布置及围岩控制技术实践

漳村煤矿2105工作面受2103刚结采的动压影响,为提高工作面煤炭资源回收率而采用10 m小煤柱护巷;同时为确保回采时巷道的安全使用,对2105回风巷首次设计采用5 m大断面、高强锚网支护技术,实现了一次支护有效控制围岩变形和破坏,避免巷道维护,解决了2105回风巷收缩对回采的影响,满足工作面后期回采的需要。     

深部高应力巷道围岩控制技术研究

深部巷道具有变形量大且持续时间长,四周来压,易受扰动和整体收敛的特点。该文分析了千米深唐口煤矿高应力南部轨道大巷的变形破坏特点及规律,提出了千米深井高应力巷道围岩控制技术。现场应用结果表明,采用左旋高强螺纹钢锚杆全长锚固配合锚网索喷永久支护的支护方式可有效控制围岩变形,实现巷道稳定。     

强动压巷道高阻剪切让压控制技术

针对铜川西川煤矿回风巷道锚杆、锚索大量破断,围岩变形严重的难题,通过工程地质资料分析、现场调查发现:迎采动面托顶煤回风巷道受邻近工作面全程采动影响,强烈采动应力使得顶煤和直接顶发生剪切滑移,锚杆、锚索大量剪切破断,围岩控制失效。据此提出以加强顶板支护强度,合理匹配锚杆、锚索变形能力,释放顶板水平应力为核心的围岩控制技术。将该技术应用于1111工作面回风巷支护实践,围岩控制取得良好的效果。     

高地压软厚泥岩巷道围岩控制技术

针对小发路煤矿5103工作面运输巷高地压软厚泥岩的地质环境,结合其变形特点,提出高预应力、大延伸率锚杆支护对策。通过数值模拟,对不同的锚杆长度、直径和支护密度进行对比分析,最终确定支护方案。通过现场工业性试验,取得显著的效果。     

大采高综采工作面顶板控制技术应用

为了使白洞煤业工作面坚硬基本顶正常垮落,降低来压强度,保证工作面安全生产,采取了爆破切槽和人工辅助控制相结合的方法,改变岩层结构。因实施预放顶板措施,致使其应力提前释放,工作面来压强度缓解。     

高应力开拓巷道底鼓控制技术

义安矿西翼开拓大巷埋深大,同时受断层的集中影响,巷道底鼓问题突出,严重影响巷道的掘进速度,为控制其稳定性,针对西翼大巷周围的围岩力学环境及地质条件对底鼓原因进行深入分析,依据该区域底鼓机理及成因,在全锚网索一次支护的基础上,制定二次长环形支架刚性支护。通过该方案的工业性试验,西翼大巷应力分布状况明显改善,有效控制了该区域的底鼓问题,煤巷顶板下沉量为50 mm,而巷道两帮的移近量15 mm.     

高应力坚硬顶板煤巷分区围岩控制技术

针对坚硬顶板煤巷在高集中应力作用下的支护难题,采用现场调查、数值模拟和现场试验等综合方法,分析高应力坚硬顶板煤巷围岩变形规律,阐述了此类巷道"帮强鼓、顶略沉"的分区变形特征,提出了高强度分区围岩控制技术。     

大采高矿压显现规律与围岩控制技术研究

针对大采高工作面矿压显现剧烈、煤壁片帮严重等技术难题,以新安煤矿六采区10#煤层大采高综三面为工程背景,对大采高综采工作面采场顶板岩层的运动规律和采场矿山压力显现规律进行了较为深入的研究,为大采高综采工作面的安全、高效生产提供了技术保证。     

大采高综采支架稳定性及其控制技术分析

针对大采高综采支架的稳定性问题,探讨了大采高支架倾倒的影响因素,并对顶板冒空条件下和移架过程中的高架倾倒进行了重点分析,给出了相应的控制条件,通过实例说明了大采高支架倾倒控制措施,对煤矿大采高工作面控制支架倾倒具有指导意义。     

大采高工作面过断层构造围岩控制技术

针对断层构造处围岩难以控制问题,采用数值模拟、理论分析及现场实测等方法,分析了断层构造处矿压显现规律及围岩控制措施。现场实测表明,总体上巷道变形在允许范围以内,不影响安全和生产,超前支护取得了良好的支护效果。     

焦作矿区高承压水上采煤水害综合控制技术

文章介绍了焦作矿区水害特点,高承压水上采煤水害综合控制技术的内容及应用,指出该技术完善了华北型煤田煤矿区高产高效地质保障系统,具有相应的推广价值。     

寺河矿大采高长工作面顶板控制技术

以大采高长工作面开采为背景,结合此类工作面矿压特征,对支架选型和管理进行了探讨,针对不同回采阶段提出了相应的采场顶板控制措施,分别对回采巷道、留巷、主撤巷道顶板控制提出了针对性的建议,并取得了良好的效果,为顶板控制工作和矿井安全生产提供了保证。     

8.8 m超大采高综采面矿压显现规律及围岩控制技术

针对8.8 m超大采高工作面在超大采出空间下矿压显现强烈、围岩控制难度大的问题,以上湾煤矿12401工作面为工程背景,基于现场实测手段对8.8 m超大采高开采矿压显现规律和围岩控制技术进行了全面研究。研究得出：8.8 m超大采高工作面矿压显现具有来压步距短、持续时间长、动载矿压强烈等特征,但工作面超前支承压力影响不显著。采用三维激光扫描手段对超大采高工作面煤壁片帮特征进行了分区域、全方位、高精度探测,并根据工作面支架立柱压力和护帮力对煤壁片帮的影响关系,确定了超大采高工作面煤壁片帮预警指标和阈值。在矿压规律研究的基础上,探索出了一套超大采高工作面顶板灾害综合预警与防治技术,保障了8.8 m超大采高工作面的安全回采。