水力冲孔强化增透松软低透突出煤层效果分析

以罗卜安煤矿为研究背景,在预抽煤层瓦斯前,采用水力冲孔措施对煤层进行增透。为了分析水力冲孔对松软低透突出煤层的增透效果,特对水力冲孔前后钻孔瓦斯涌出特征、煤层透气性系数和钻孔抽放有效影响半径的差异性进行了对比研究,结果表明:水力冲孔后钻孔初始瓦斯涌出量提高了6倍,百米极限瓦斯流量提高了46倍,钻孔瓦斯涌出衰减系数降低了85%,煤层的透气性系数提高了53.48倍,钻孔抽放有效影响半径提高了2～3倍。     

突出煤层水力冲孔卸压增透效果数值模拟研究

为了探究水力冲孔技术对突出煤层的卸压增透效果,选取典型的严重突出煤层工作面作为对象,通过分析水力冲孔对煤层增透卸压的作用机理,进而再考虑有效应力及煤体基质收缩综合作用,引起渗透率动态演化的条件下,构建了煤层瓦斯流动的气固耦合模型,利用COMSOL-Multiphysics数值模拟软件对该矿条件下水力冲孔的增透卸压的影响范围进行模拟。得到了不同冲出煤量情况下煤层瓦斯压力及地应力的分布与变化,从而确定了水力冲孔在不同出煤量时的有效半径和影响半径。     

水力冲孔后周围煤层应力分布规律研究

为研究水力冲孔后煤层应力分布规律,基于水力冲孔现场试验,采用RFPA2D-Flow软件模拟了水力冲孔后周围煤层应力变化过程,并分析了水力冲孔出煤量对煤层应力分布的影响。结果表明:水力冲孔卸压增透就是孔洞附近煤体应力降低,应力集中向煤体深部转移的过程。随着冲出煤量的增加,煤层应力集中现象越发明显,距离孔洞也越来越远,考虑到水力冲孔后煤层应力分布的影响,冲出煤量应在0.4~0.8 t/m范围为宜。     

穿层水力冲孔卸压增透效果的研究

分析了水力冲孔增透消突的机理,阐述了水力冲孔的工艺流程,以北辰矿8111工作面底板巷为试验地点,考察了水力冲孔前后抽采影响半径、煤层瓦斯含量、透气性系数、抽采瓦斯浓度和瓦斯流量的变化。并利用RFPA2D-Flow软件模拟了水力冲孔前后煤层裂隙发育过程,研究了水力冲孔后煤层应力和渗透系数对抽采效果的影响。     

水力冲孔煤层增透技术在余吾矿的研究与应用

为了研究水力冲孔对煤体的卸压增透作用,以余吾煤矿高瓦斯地质条件为工程背景,采用理论分析、室内实验和现场工业性验证相结合的方式开展了研究。研究结果表明:水力冲孔过程主要通过宏观裂隙和微观孔隙2个层面实现对煤体的卸压增透作用;现场水力冲孔效果考察试验表明冲孔钻孔的瓦斯流量衰减系数为0.003,仅为普通钻孔的1/8～1/7,且施工过冲孔措施的区域,瓦斯抽采效率和效果都明显优于普通钻孔区域。表明水力冲孔技术可以有效提高抽放效率,保证工作面的安全生产,是解决井下煤层卸压增透问题的有效手段。     

水力冲孔增透技术在下霍煤矿应用效果研究

下霍煤矿属于高瓦斯矿井,3号煤层透气性较差、抽采浓度低、钻孔预抽时间长,严重制约矿井正常采掘交替。为提升3号煤层瓦斯抽采效果、缩短预抽时间,提出利用水力冲孔增透技术对下霍煤矿本煤层钻孔进行增透试验,考察该技术在下霍煤矿实际应用效果,为后续工作面工业化应用提供依据。利用FLAC3D建立数值模型,模拟冲孔区域煤体变形及应力分布情况,从而确定最佳钻孔间距,现场施工2组钻孔对抽采效果进行对比。增透后抽采混量提升为原来的3.87倍,抽采浓度提升为原来的1.48倍,施工成本降低为原来的44%,抽采达标时间缩短为原来的50%。     

水力冲孔技术在煤层中的卸压增透作用试验研究

以突出严重的平煤十二矿己15-17220工作面为试验区,将水力冲孔技术应用于此煤层,同时为了防止水力冲孔施工过程中的喷孔现场,采用隔断掩护递进式的施工方案。试验结果表明:在己15-17220工作面进行水力冲孔后,不仅残存瓦斯量和瓦斯压力、工作面瓦斯涌出量等校检指标未出现超标情况,而且卸压增透作用明显,瓦斯抽采纯量和抽采浓度大幅度提升,水力冲孔技术起到了较好的综合防突和增透作用。     

注水压力对低透气性煤层水力压裂增透效果影响研究

对于低透气性煤层瓦斯瓦斯抽采难度加大问题,采用了水力压裂对煤层进行增透,与之同时,水力压裂中注水压力是一个控制压裂效果的关键参数之一。采用数值模拟方研究平煤十二矿己15-31040工作面煤巷条带区域注水压力煤层水力压裂效果的影响。从模拟结果可以看出,随着注水压力的增加,压裂影响半径亦随之增大。当注水压力增大到一定范围,注水压力的增大对压裂增透效果的影响意义不大。将数值模拟结果应用于现场实际工程中,在压裂施工中,未发生压裂事故,而且巷道顶板保持完好。压裂后本煤层瓦斯衰减系数原始区域减小了13.3倍,透气性系数比原始区域增大了21.2倍,而且与之同时,煤层进行水力压裂后,瓦斯抽采浓度和纯量大幅度提升,单孔抽采浓度和纯量为未压裂区域的2.94倍及13.5倍,压裂增透效果明显。     

水力冲孔造穴增透机制及应用研究

为研究水力冲孔造穴技术的卸压增透机制,利用受载煤体全应力—应变曲线,建立受载煤体渗透率演化模型,结合Comsol Multiphysics多物理场数值模拟软件,验证了水力冲孔造穴对煤体卸压增透的有效性。结果表明:水力冲孔造穴技术在形成半径为0.60 m的空洞后,在钻孔周围煤体内形成了半径为1.34 m的瓦斯渗透率增高区。该技术在焦煤集团九里山矿井下16051运输底抽巷开展试验,通过对普通钻区和冲孔造穴区的瓦斯抽采数据进行对比,可以看出:采取水力冲孔造穴措施后,抽采钻孔的瓦斯浓度提高了0.77倍,瓦斯抽采纯量提高了1.51倍,该措施有效地提高了煤层瓦斯抽采效率,减少了安全事故,保证了工作面的安全回采。     

低透气性煤层水力冲孔增透合理冲孔煤量的确定

水力冲孔是低透气性煤层普遍采用的卸压增透措施,合理确定钻孔的冲孔煤量,能够有效保证冲孔区域的瓦斯抽采浓度,加快瓦斯抽采达标速度。针对现场应用水力冲孔增透措施后瓦斯抽采方面存在的问题及对煤巷掘进产生的影响进行分析,探讨了水力冲孔增透合理冲孔煤量的确定方法,进一步指导低透气性煤层瓦斯治理工作。     

水力冲孔在低透性煤层的理论与试验研究

对水力冲孔技术在某煤矿三软低透性煤层的应用进行了理论研究与现场试验。首先对高压水射流破煤理论进行了研究,对高压水射流破煤的各个过程分别进行了探讨,从理论上验证了水力冲孔的卸压增透作用;其次分析了水力冲孔的工艺流程;最后对水力冲孔前后校检率、瓦斯抽放效果、残余瓦斯含量、压力进行了对比验证,水力冲孔措施对于某矿的卸压增透效果明显,对于指导相似矿井的瓦斯抽采消突措施具有参考意义。     

登封矿区低透气性松软煤层水力冲孔措施研究

针对登封矿区煤层松软瓦斯含量大透气性差的情况,采用数学计算方式计算了水力冲孔水射流破煤压力,利用COMSOL软件模拟分析了水力冲孔有效影响范围,研究了水力冲孔在煤矿低透气性松软煤层区域抽采消突措施中的应用效果,确定了适用于马池煤矿的水力冲孔技术参数。研究表明,在运用相关技术参数的情况下,水力冲孔在煤矿低透气性松软煤层区域抽采消突措施中应用效果显著。     

水力冲孔在夹矸低透气性煤层中的应用

基于新集二矿A1煤组煤层透气性低,瓦斯压力大的特点,根据高压水射流原理,利用穿层钻孔进行了水力冲孔卸压增透试验。结合煤层含有均厚1 m夹矸层特殊煤层赋存情况,在试验过程中仅部分煤层进行水力冲孔。结果表明,水力冲孔技术在夹矸煤层中可以得到较好的适应,增加了煤层透气性,提高了煤层瓦斯抽采效率。     

单一低渗煤层水力压冲增透抽采瓦斯技术

井下钻孔水力压裂作为单一低渗煤层增透抽采的有效技术,近年来得到了较广泛应用,但受限于井下空间及设备能力,难以实现大排量及加支撑剂压裂,存在压裂范围有限、裂缝不均一、易闭合等问题。因此提出了水力压冲增透抽采瓦斯技术,即以"单元压裂缝网增透,单孔出煤卸压增透"为主要思路,在控制单元内"先压",使单元内的裂缝开启、延伸、沟通,初次形成"裂缝",在"裂缝"的基础上"后冲"进一步形成均匀的"缝网"并出煤卸压,这样既避免了单压的不均匀性,又增大了单冲的出煤量,在单元内形成有助于抽采的"立体缝网"。试验表明,单元水力压冲抽采纯量是是常规抽采钻孔的10.6倍,水力压裂的12倍,水力冲孔的2.78倍。     

基于煤层顺层钻孔的水力冲孔増透效果实践

以陈四楼煤矿北部西翼回风联络巷煤巷段为对象进行水力冲孔试验,对比分析了试验区域水力冲孔前后水力冲孔的孔径、冲煤量,煤层顺层钻孔的瓦斯流量、瓦斯浓度、瓦斯含量的变化情况。试验表明水力冲孔措施能够增加煤层透气性,提高瓦斯抽采效率,缩短抽采时间,达到消突的目的。     

水力压裂技术提高低透气性煤层抽放效果的应用分析

为了考察水力压裂卸压增透强化抽放快速消突的效果,以义马煤业集团新义矿11041高抽巷为试验点,通过考察水力压裂前后瓦斯抽放浓度变化以及注水压力、注水时间和注水量的关系,得出水力压裂技术提高抽放浓度和抽放量的效果明显。试验结果表明:单孔最高抽放浓度为53.2%,非压裂区的单孔抽放浓度最高为6.5%,压裂区的单孔最高抽放浓度是非压裂区单孔最高抽放浓度的8倍。另外,通过对21个抽放孔丽斯浓度进行的统计发现,21个孔前10d平均浓度为18.94%,是非压裂区的6倍。     

糯东煤矿低透软煤层水力冲孔瓦斯治理技术研究

传统的瓦斯抽采技术在糯东煤矿低透气性软煤层中治理瓦斯效果不佳。针对这一问题,在分析水力冲孔卸压增透煤体机理的基础上,在糯东煤矿松软低透煤层进行了水力冲孔现场实践,并初步考察了卸压增透效果。     

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。