基于二氧化碳致裂增透技术的低透煤层瓦斯治理

为解决马堡煤矿15~#煤掘进工作面瓦斯涌出量大、抽采效果差的问题,通过理论分析和现场试验的方法,分析了二氧化碳致裂增透机理,设计了煤层增透试验方案,并在二采区运输下山掘进工作面进行了应用。在巷道迎头实施二氧化碳致裂爆破后,2组钻孔内瓦斯浓度平均提高了3倍,巷道掘进期间回风流中瓦斯浓度由抽采前的0.79%降为爆破后的0.26%,下降了67%,瓦斯平均抽采纯量提高了2.39倍,平均抽采混量提高了0.87倍。研究表明,二氧化碳致裂增透技术是一种有效的煤层增透手段,可以改善高瓦斯低透煤层难抽采的现状,显著提高瓦斯抽采效果。     

坚硬厚煤层可控冲击波增透技术应用

为了解决坚硬厚煤层瓦斯治理中煤储层增透技术优化的难题,介绍了一种可控冲击波煤储层增透技术,并以吉宁煤矿为工程背景,分析了冲击波增透后的钻孔抽采效果,结果表明：可控冲击波通过迫使煤储层内部结构发生破坏,促进原生裂隙间相互沟通形成渗透裂隙网,显著提高煤层透气性,使冲击钻孔有效半径增大至17m|单孔抽采量为普通钻孔的8.9倍,瓦斯抽采达标时间缩短了64%左右,并且随着冲击波单点冲击次数增大,增透效果更加显著。     

可控冲击波增透技术在吉宁低孔低渗松软煤层的应用

吉宁煤矿是典型的低透气性煤矿,可控冲击波技术是目前低透气性煤层增透的理想措施之一。适合于该矿的可控冲击波作业点间距、单点作业次数和孔口保留深度等参数尚未解决。针对上述问题,在吉宁煤矿低透气性煤层采帮区和非采帮区开展了可控冲击波增透技术的合理作业参数设计。考虑安全和作业效果因素设计了0～30m和0～40m两种孔口保留深度,考虑冲击波叠加和单孔作业效率影响设计了6m和9m两种作业点间距,考虑煤层物性差距设计了6次、8次和9次三种单点作业次数。试验结果:非采帮区3~#增透孔采取冲击点间距9m、单点冲击6次参数施工后钻孔平均抽采纯量最高,非采帮区增透钻孔平均日抽采量提高5倍,采帮区增透钻孔平均日抽采量提高5.9倍;孔口保留深度对增透效果的影响无规律可循;距离增透钻孔60m处的1-2~#观测孔抽采量明显高于本组增透孔。结果表明:吉宁煤矿可控冲击波作业参数以9m冲击点间距、6次单点冲击次数最佳;孔口保留深度对增透效果影响无规律可循,根据现场施工经验维持在0～40m较为合适;可控冲击波对吉宁煤矿煤层最大增透影响距离达60m左右。     

水力压裂增透技术在昌兴煤矿松软低透煤层瓦斯治理中的试验研究

为提高昌兴煤矿松软低透煤层瓦斯抽采效果,拟对2101和2102运输巷掘进条带区域进行水力压裂增透技术试验,在1320运输石门钻场设计施工5个压裂钻孔,并对钻孔进行套管和固孔,根据10号煤层性质确定压裂参数和压裂泵选型,经过水力压裂,由瓦斯参数统计分析结果可知,试验增透效果较为明显,压裂区单孔抽采瓦斯浓度及抽采量得到大幅度提升,该技术的成功试验为矿区类似条件的煤层瓦斯治理提供了参考。     

高压空气爆破煤层增透关键技术与装备研发

针对我国低透气性煤层难以增透的现状,研究了高压空气爆破致裂煤层的增透机理,研发了煤层高压空气爆破的增透装备,实现了远程爆破控制及其监控,成功进行了多次室外露天试爆,从而形成了高压空气爆破增透成套技术,并进行了现场工业性试验。结果表明:高压空气爆破致裂增透技术能够在低透气性煤层取得较好的增透效果,可大幅增加煤层瓦斯的涌出量与抽采量,能够缩短工作面的预抽时间,可加快工作面的推进速度,能有效提高煤炭及煤层气产量,为改善我国煤层的低透气性难题开辟了一条新的途径。     

冲击波增透煤层装备在煤矿中的应用北大核心

针对我国煤矿低透气性煤层抽采瓦斯困难、浓度低,提出了一种基于冲击波技术的煤层增透技术装备的设计思路;通过实际测试试验,煤层增透效果明显,瓦斯浓度由10%提高到了13.98%,提高了约40%;增透作业后,增透效果保持时间较长,能够满足矿井抽采瓦斯的需要。冲击波增透技术装备满足煤矿井下使用的技术要求,设备尺寸小、质量轻、移动操作方便。     

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。     

高压空气爆破煤层增透效果考察

以丁集矿西一13-1轨道大巷联巷为试验点,通过在13-1煤层实施高压空气爆破,统计各考察钻孔在爆破前后瓦斯涌出量数据,并对结果进行分析。结果表明:高压空气爆破技术可大幅度增加煤层瓦斯的涌出量与抽采量,煤层增透效果明显。     

贵州中井煤矿瓦斯增透技术的应用研究

针对中井煤矿煤体松软、透气性差、瓦斯体积分数低、瓦斯抽采困难的难题,采用基于脉冲冲击波增透技术的装备对煤层进行了增透作业,并对增透效果进行了检验.实践表明,煤层增透作业后,抽采瓦斯量、井口瓦斯体积分数、有效影响半径得到明显的提升,单孔平均日瓦斯抽采量提高了2.22倍,平均瓦斯体积分数提高了1.40倍,影响半径扩大到57...     

液态CO_2压裂增透技术在松软煤层瓦斯治理上的应用

为提高松软煤层瓦斯治理效果,基于液态CO_2低温、低黏度、相变高压膨胀等特性,对松软煤层进行液态CO_2压裂增透实验,考察分析压裂实验后瓦斯抽采效果,研究其变化规律。实验表明:压裂孔周围形成了由壁面位移区、纵向裂隙发育区和多裂隙发育区的压裂影响区域,压注有效影响半径不少于20 m,压裂区域抽采效果提升显著,抽采混量总体呈上升趋势,抽采浓度、抽采纯量提高近1倍,压注间隔周期为10 d,10 d后呈衰减趋势;与传统的增透方式相比在安全性、时效性存在较大优势。     

松软煤层可控冲击波增透瓦斯抽采创新实践——以贵州水城矿区中井煤矿为例

松软煤层瓦斯低成本高效抽采属于世界性技术难题之一,中井煤矿回采工作面规模煤层可控冲击波增透效果为解决这一难题提供了一个成功示范。通过可控冲击波增透煤层钻孔,单孔日均瓦斯抽采量平均提高3.37倍,最高达到6.54倍,瓦斯浓度平均提高2.31倍,增透有效半径可达40～60 m,将原来的难以抽采煤层转变为可以抽采～容易抽采煤层,需要的钻孔工程量只有传统抽采工程的11%～18%。在钻孔直径、冲击能量条件相同条件下,示范区煤层增透的最佳冲击密度在1.0～1.1次/m,增透段长度应大于120 m;在最佳冲击密度条件下,回采工作面抽采孔增透效果主要与抽采开始时机、周围抽采环境有关,巷道掘进暴露越晚以及回采工作面增透孔相互干扰越明显,抽采效果越好。与传统钻孔抽采流量幂指数单调衰减曲线形态不同,增透孔瓦斯流量曲线表现为"两段式"变化的典型特征,其中多数孔第1阶段流量曲线出现类似于煤层气地面井排水降压的流量"峰",第2阶段流量衰减系数也远远小于对比基准。分析认为,产生上述效果的机理在于两个方面:①以冲击波增透孔为中心向外,煤层流场由井巷采动流场向冲击波改造流场过渡,大大扩展了原有的有效流场半径,冲击波改造流场类似于地面井煤层流场,可以通过排水降压形式产出煤层瓦斯;②冲击波改造流场为抽采影响带流场提供了更为充足的瓦斯气源,有效阻滞了瓦斯流量衰减系数的快速降低,显著提高了抽采效果。     

低透气性煤层深孔聚能水压爆破增透瓦斯抽采技术

针对高瓦斯低透气性煤层抽采率低、普通深孔爆破效果差的技术难题,提出了深孔聚能水压爆破增透技术,分析了深孔聚能水压爆破增透的4个关键技术:钻孔定向保直钻进、超长距离输药、双液浆固结封孔和双雷管双导爆索正向起爆。在东保卫煤矿41煤层的现场试验表明:深孔聚能水压爆破与普通深孔爆破相比,煤层透气性系数增大了4倍,瓦斯抽采率提高了15%,瓦斯压力由1.28~2.12 MPa下降到0.47~0.63 MPa,煤层瓦斯含量减少为4.8~5.8 m3/t,工作面推进度提高了45%,为提高低透气性煤层的瓦斯抽采率提供了有效的技术途径。     

低透气性煤层增透卸压研究现状及新技术

阐述了低透气性煤层外加载荷破坏煤岩体中孔隙的增透卸压机理;进一步分析了煤岩体内部结构的变形和传统的增透卸压方法,以及基于这些方法大范围增透卸压的困难,提出了一种新的增透卸压方法,即可控煤与瓦斯喷流技术。此方法就是利用煤与瓦斯突出动力瓦斯膨胀能破碎煤体,抛出煤与瓦斯,增大煤层内的空腔,达到使更大范围内的煤层卸压,同时采出煤与瓦斯的目的。     

低透气性煤层深孔聚能爆破增透技术及实践

针对松树镇煤矿低透气性煤层瓦斯抽采率低的问题,在矿井瓦斯地质研究基础上,分析了聚能爆破煤体致裂机理,将爆破裂隙划分为粉碎区、裂隙发育区和裂隙扩展区,同时对爆破钻孔、装药及封孔工艺进行了设计,并现场应用了深孔聚能爆破增透技术。结果表明,聚能爆破后抽采钻孔平均瓦斯浓度是爆破前的1.70～3.21倍,爆破影响区平均瓦斯体积分数均值为11.26%,是非影响区的2.21倍,而且装药长度越大,爆破增透效果越显著。     

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。     

新型增透技术在致密煤层瓦斯开采中的应用研究

我国地下煤矿部分煤层密实度较高、透气性系数低,因此采用常规瓦斯抽采工艺在低透气煤层中抽采效果较差。为有效提升低透气煤层的透气性,本文依托山西某煤矿瓦斯预抽工程,提出了一种新型致密煤层复合增透技术,并基于现场试验验证了复合增透技术在致密低透煤层瓦斯开采中的可行性与高效性,有效提高了钻孔的瓦斯抽采效率,研究成果为我国煤矿致密煤层瓦斯开采提供了一定的借鉴作用。     

冲压一体化联合增透技术在软煤层瓦斯治理中的应用研究

针对单项水力化增透措施存在一定缺陷及软煤层存在着瓦斯治理难等问题,在分析水力冲孔及水力压裂作用于煤层的基础上,将水力冲孔及压裂对软煤层进行联合增透,并得出一套施工工艺流程,将该技术应用于红阳二矿西三下部采区1202工作面,现场试验表明：试验区域经过水力冲孔压裂后,瓦斯含量及瓦斯压力明显降低,透气性系数得到大幅度提高,增透效果明显,并且对三个区域进行瓦斯抽采情况对比,冲压一体化增透区域单孔瓦斯抽采浓度、纯量均高于对比试验考察区域,并且连续接抽200余天,瓦斯纯量抽采总量上亦明显占优。从中可以说明,冲压一体化为软煤层现场瓦斯治理提供了新思路。     

1302工作面瓦斯抽采水力造穴增透技术试验

基于李村煤矿煤层结构复杂、煤层松软、透气性低,存在本煤层瓦斯抽采效率低、难度大等问题,在1302 X作面进行了水力造穴增透技术试验。效果分析表明,采用水力造穴增透技术的单孔瓦斯抽采纯量是普通单孔的7.38倍。