松软煤层煤巷掘进条带瓦斯治理技术研究

为提高煤巷掘进条带瓦斯治理效果,通过在新疆艾维尔沟矿区2130煤矿4号煤层24223运输巷开展基于定向长钻孔治理煤巷条带瓦斯的水力压裂试验,考察瓦斯治理效果。试验结果表明：相比于传统瓦斯治理手段,定向长钻孔高压水力压裂技术平均抽采瓦斯浓度和平均抽采瓦斯纯流量分别提升了2.4倍和4.0倍,抽采达标经济成本和时间成本分别降低了80%和67%,可以有效提高煤巷条带瓦斯治理效果,降低瓦斯治理成本。     

倾斜松软煤层梳状钻孔水力压裂治理条带瓦斯技术研究与应用

针对倾斜松软煤层透气性差、突出危险性强、地层倾角变化幅度大、成孔难度高、瓦斯治理难度大等问题,提出了采用梳状定向钻孔水力压裂技术进行煤巷条带瓦斯治理模式,研究了倾斜松软煤层定向钻探技术难点和水力压裂技术的适用性,在某矿区6#煤层煤巷条带消突进行试验探索该技术的适用性。试验结果表明:定向钻孔可实现远距离消突,水力压裂技术有利于煤层增透、提高瓦斯抽采效率,解决倾斜松软煤层条带消突问题,二者结合代表松软突出煤层瓦斯治理先进技术发展方向。     

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。     

底抽巷穿层钻孔水力割缝压裂增透煤层技术研究

针对屯兰煤矿12507突出煤层工作面的工作面巷道掘进时期的瓦斯治理和突出防治难题,提出并试验了底抽巷穿层钻孔水力割缝压裂增透煤层技术,用以提高低透煤层的透气性系数和煤巷条带瓦斯抽采率,结果表明:(1)采取割缝(压裂)综合增透的钻孔,其瓦斯抽采的平均浓度是常规钻孔的2.86倍;(2)支管瓦斯抽采纯流量是未压裂前的2.6倍;(3)煤层残余瓦斯含量下降了3.618 m3/t;(4)割缝压裂综合作业提高了瓦斯抽采效果和抽采效率,具有明显的煤层增透效果。     

穿层钻孔预抽煤层瓦斯水力增透关键技术研究

高瓦斯突出煤层预抽瓦斯消突是突出矿井煤巷掘进前的主要技术措施。由于我国煤矿煤层透气性低,原始煤层预抽煤层瓦斯效果差,抽放时间长,为提高低透气性高瓦斯突出煤层的瓦斯抽采效果,在振兴二矿11031下副巷底抽巷对比非增透区试验考察了水力冲孔增透区、水力冲孔+压裂增透区预抽瓦斯效果。试验结果表明,实施水力增透措施后,有效扩大了钻孔抽采瓦斯影响半径,提高了煤层的透气性,增加了瓦斯抽采量,区域瓦斯治理效果明显。     

顶板岩石长钻孔水力压裂增透抽采技术工程实践

阳煤集团新元公司3号煤层属碎软低渗煤层,煤层瓦斯含量高、透气性差,抽采效果不理想,瓦斯抽采时间长,导致煤巷单进水平低,严重制约了矿井生产衔接。通过实施顶板岩石长钻孔水力压裂增透技术实现了对碎软煤层的高效预抽,大幅提高了煤层的瓦斯预抽速度和抽采量,改善了瓦斯抽采效果,为阳泉集团煤巷安全高效掘进、瓦斯治理降本增效等方面提供了可靠的技术保障。     

豫西构造软煤穿层钻孔水力压裂增透技术应用

豫西矿区主采二1煤属典型三软不稳定煤层,透气性极低,属极难抽采煤层,大多矿井属单一煤层开采,不具备开采保护层条件,常规的预抽瓦斯技术虽然能解决一定的问题,但抽采效果不理想,抽采后突出危险性仍然很高,必须采取一定的卸压增透措施来提高煤层的透气性系数。为提高松软、突出煤层的瓦斯抽采效果,在大平煤矿21121底抽巷开展了底板岩巷穿层钻孔水力压裂增透技术试验。试验结果表明:水力压裂有效提高了煤层透气性,提高了矿井瓦斯抽采效果,消除了突出煤层煤巷掘进期间的突出威胁,加快了掘进速度。     

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。     

豫西“三软”煤层水力压裂增透技术研究

水力压裂卸压增透技术是提高单一、低渗、高突煤层煤巷掘进工作面瓦斯抽采效率、降低其突出危险性的有效方法之一。通过理论分析、数值计算、数理统计等方法,对豫西"三软"煤层水力压裂后瓦斯抽采浓度、流量、起裂压力和裂缝形态等进行了研究。结果表明:水力压裂技术具有较好的增透效果,裂缝形态及起裂压力受地应力控制,该研究在相似瓦斯地质条件的矿区有良好的推广应用价值。     

高应力和构造应力区联合增透抽采技术研究

为了解决矿井高应力和构造应力影响作用下煤层透气性差、钻孔塑性变形垮孔严重的问题,以松藻煤电公司逢春煤矿M7、M8煤层为试验对象,采用水力压裂和水力割缝相结合的方式,对煤层进行增透,以提高瓦斯抽采效率。介绍了穿层钻孔区域防突措施设计方案,开展了水力压裂钻孔、瓦斯抽采钻孔设计以及注水压力、注水量和保压时间等水力压裂工艺参数试验。通过比较水力压裂、水力割缝增透措施结合硬套管封孔技术及普通钻孔瓦斯抽采情况,表明水力压裂和水力割缝后钻孔瓦斯抽采浓度分别提高16%~36%和4%~16%,瓦斯抽采量（纯量）分别提高了6倍和3倍,可为同类地质条件瓦斯抽采提供参考。现场试验结果表明,复杂地质低渗煤层水力压裂—割缝综合瓦斯增透技术在煤层强化抽采中有较好的实际应用价值。     

“三软”突出煤层穿层钻孔水力压裂增透抽采瓦斯技术研究

告成煤矿为煤与瓦斯突出矿井,其主采二1煤层为突出煤层,且较难抽放。为有效解决低透气性突出煤层瓦斯治理难题,开展了穿层钻孔水力压裂增透抽采瓦斯技术研究。研究表明:穿层钻孔水力压裂可显著提高煤层透气性,并使瓦斯抽采浓度及纯量大大增加,有效解决了低透气性煤层瓦斯难以抽采的问题,可作为高瓦斯矿井、突出矿井瓦斯治理的常规手段之一。     

水力压裂增透技术在单一低透气性煤层中的应用

豫东地区陈四楼煤矿煤层为单一低透气性突出煤层,瓦斯预抽存在难度大、效率低的问题,严重制约了煤矿安全生产。为增加煤体透气性,提高瓦斯抽采效果,井下水力压裂是一种行之有效的措施。依据瓦斯赋存情况,在煤体瓦斯含量低于5 m³/t区域进行水力压裂增透试验,既能大幅降低钻孔工程量,加快区域治理进度,又能有效保证压裂过程中施工安全,防范压裂期间瓦斯异常涌出,引起瓦斯事故,对低瓦斯区域实现科学治理、精准施策具有重要意义,同时也能为高瓦斯区域进行压裂尝试提供借鉴。     

红阳二矿水力冲孔增透技术研究及应用

针对红阳二矿12煤层透气性低、底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采效率偏低难以满足预抽要求的情况,基于水力冲孔卸压增透机理,提出采用水力冲孔和普通钻孔预抽相结合的钻孔布置方式进行高效抽采。研究结果表明:水力冲孔在低透突出煤层区域瓦斯抽采消突措施中应用效果显著,采取水力冲孔措施的34 d内,钻孔的平均瓦斯抽采浓度是普通钻孔的2.5倍,平均瓦斯抽采纯量是普通钻孔的4.4倍。     

复杂地质条件下高突煤层群立井揭煤技术

针对渝阳煤矿水井湾回风立井揭煤面积大、地质条件复杂、透气性低、高突煤层群连续揭露的特点,采用优化抽采钻孔设计、穿层钻孔联合抽采、抽采数据监控抽采过程、水力压裂增透等联合防突措施,实现对立井揭煤区域突出危险性有效防控。同时,采用“五步法”预测揭煤对各煤层进行渐进式检验,确保井筒8层煤其中5层煤为突出煤层的安全、高效揭煤。为复杂地质条件下高突煤层群揭煤工作起到良好的示范作用。     

低透煤层井下重复水力压裂后含水率与瓦斯含量变化规律研究

目前水力压裂技术已广泛用于低透气性区域煤层的消突增透,注水量是水力压裂工艺重要的控制参数,也是决定压裂效果的关键指标,但是如何准确定量一直是水力压裂技术的难题。以探讨井下低透煤层水力压裂后含水率与瓦斯含量的变化规律为出发点,在平煤股份十二矿低透煤层开展了重复水力压裂增透及效果考察试验,通过详细分析考察孔的含水率和瓦斯含量,获得了压裂后煤层含水率、瓦斯含量及其关系规律,并初步确定了水力压裂区域有效注水量临界值。研究表明:压裂后煤层含水率的变化规律与瓦斯含量相反,含水率增幅较大的区域瓦斯含量降幅较小,含水率增幅较小的区域瓦斯含量降幅较大;含水率小于3%的区域瓦斯含量平均较低且差值较小,而含水率大于3%区域的瓦斯含量平均较高且差值较大;由此判断水力压裂区域有效注水量最高为含水率3%。研究结果可为低透煤层水力压裂泵注量的计算、压裂后煤巷安全高效的掘进与抽采钻孔的优化提供参考。     

煤矿高压封闭水力压裂卸压增透技术应用研究

针对煤层水力压裂过程中存在的压裂水压小、设备能力低、封孔质量差等问题,结合煤层具体条件,从压裂钻孔高压封孔工艺、水力压裂系统设备、现场压裂工艺等方面对鹤壁十矿水力压裂卸压增透技术进行了优化研究。现场压裂试验结果显示:压裂导致煤体卸压增透的区域达到30 m左右,煤层渗透率显著增大;压裂试验后,现场实测煤层残存瓦斯含量以及通过含量反算的残存瓦斯压力均明显要低于防突规定中的突出临界指标值;且压裂试验后,最大抽采浓度较压裂试验前增加了6.30倍,日均单钻孔抽放量增加了17.5倍,抽采效果显著改善,改进后的水力压裂工艺达到了减少施工量、提高抽采率、降低煤层突出危险性的目的。     

松软低透气性煤层水力压裂技术研究

针对新安煤矿二1煤层松软低透气性的特点,为增强煤层透气性,提高抽采效率,降低突出危险性,研究了水力压裂技术在松软低透气性煤层中的消突工艺及应用效果。研究表明,实施水力压裂后,煤层透气性显著增加,抽采瓦斯浓度增大105倍,抽采瓦斯流量增大86~204倍,瓦斯的抽采浓度和流量曲线呈现"升-降-升-稳定"的趋势,且稳定抽采持续时间长。     

循环往复式水力压裂技术在顺煤层瓦斯治理中的应用

水力压裂增透是提高煤层瓦斯抽采效率的常用措施之一,在常规水力压裂原理的基础上,提出了循环往复式水力压裂作用于煤层的增透技术,在红阳三矿705回采工作面进行了顺煤层循环往复式水力压裂现场试验。试验结果表明,循环往复式水力压裂与常规水力压裂相比,压裂影响范围及透气性等均得到大幅度提升,同时瓦斯抽采浓度及纯量均得到提高,压裂增透效果改善明显,与原始煤层及常规压裂的瓦斯抽采方法相比,循环往复式水力压裂措施减少了瓦斯抽采钻孔数量,提高了瓦斯抽采纯量总量,提升了瓦斯抽采效率。循环往复式水力压裂技术可以作为改善常规压裂增透效果的一种方法。