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。     

水力压裂增透技术在瓦斯抽采中的应用

为了提高低透气性突出煤层的瓦斯抽采量,达到抽采消突的目的,在李子垭南二井进行了水力压裂增透技术现场试验,对水力压裂技术在高瓦斯、低透气性突出煤层中的运用效果进行了试验考察,并分析了水力压裂煤体致裂增透机理.试验结果表明:对煤层进行钻孔水力压裂后可有效提高煤层的透气性和钻孔瓦斯抽采效果,压裂前后钻孔瓦斯自然流量提高127.6倍以上,水力压裂钻孔在煤层走向方向上的影响半径可达50m以上.     

千米深井高瓦斯煤层W-S-W水力压裂强化增透试验研究

水力压裂是增加煤岩体透气性的有效方法之一,针对深部水力压裂存在的问题,提出了"水-砂-水"(W-S-W)水力压裂强化增透技术,以千米深井高瓦斯煤层为研究背景,开展了W-SW水力压裂强化增透试验和常规水力压裂试验,并对增透效果进行了考察。结果表明:煤体的非均质性和孔隙裂隙分布的非均匀性导致了煤体非对称性增透,在水力压裂的作用下裂缝的扩展演化是递进循环式的,并依次经历了能量缓慢增长、微裂隙萌生、局部损伤破坏、裂缝迅速扩展、裂缝网络循环扩展演化5个阶段。高压水对煤体内部结构产生切割,形成一种高压水驱动裂隙弱面不断扩展、延伸的连锁效应,并使支撑剂(砂)楔入到裂缝端部,抑制了裂缝的闭合,增加了煤体的透气性。采用W-S-W水力压裂强化增透区域煤层的百孔抽采量最高达1.2 m~3/min,平均百孔抽采量与瓦斯体积分数分别为0.77 m~3/min,52%,与常规水力压裂区域的平均百孔抽采量0.44 m~3/min和瓦斯体积分数31%相比分别提高了0.75倍、0.68倍,与未压裂区域的平均百孔抽采量0.32 m~3/min和瓦斯体积分数24%相比分别提高了1.4倍、1.2倍,W-S-W水力压裂强化增透区域煤层的百孔抽采量与瓦斯体积分数均具有明显的峰值阶段,且稳定抽采阶段可持续45 d以上,瓦斯抽采时效性明显,实现了千米深井高瓦斯煤层大范围增透和长时高效抽采瓦斯。     

水力压裂增透在低透气性煤层瓦斯抽采中的应用

3号煤层为典型的高瓦斯、低透气性煤层,瓦斯治理面临难度高、效率低以及瓦斯治理投入大等问题,以南五巷掘进区域瓦斯治理为工程背景,提出将水力压裂增透技术应用到瓦斯治理中。在南五巷底抽巷内按照70 m间距布置水力压裂钻孔,注水压力控制在20～25 MPa、单孔注水量控制在100～120 m³,钻孔封孔至3号煤层底板下方1 m位置。现场应用后,水力压裂区域内煤层透气性系数、瓦斯抽采浓度及抽采纯量分别增加约29.5倍、2.2倍、2.58倍,可为瓦斯高效治理创造良好条件。研究成果为矿井水力压裂增透工作开展积累了宝贵经验,并可为其他矿井类似情况煤层增透工作开展提供指导。     

低渗煤层压裂增透新技术研究

介绍了水力压裂增透新技术的特点。该技术在平顶山等矿区共实施了250余次工业性试验,结果表明,水力压裂增透新技术可使煤层透气性系数增加近千倍,单孔瓦斯抽采量增加上百倍,衰减系数降低7.45倍,是突出煤层实现区域消突的一条有效途径。     

本煤层钻孔水力压裂增透技术研究

为了解决五阳煤矿煤层瓦斯含量高、煤层透气性低、瓦斯抽采效率低下的问题,在7806上巷进行了水力压裂增透现场试验,对本次压裂选择合适的配套设备,对水力压裂的工艺流程进行合理的分析说明,提出了一种新型的封孔方法"倾斜布袋式带压封孔技术"。该封孔技术满足压裂孔的封孔质量标准;对2号孔进行了重复压裂,对于3号孔进行了一次压裂,压裂后2号钻孔自然瓦斯流量是压前的3.79倍,瓦斯流量衰减系数降低56.65%,煤层透气性系数为压前的5.69倍,3号钻孔瓦斯流量是压前的3.57倍,瓦斯流量衰减系数降低69.04%,压后煤层透气性系数是压前的5.08倍;最后确定了本次水力压裂半径不小于11.7 m。     

煤矿井下水力压裂增透抽采机理及应用研究

通过借鉴地面水力压裂技术的成功模式,研究了煤矿井下水力压裂增透抽采机理,针对单一、低渗高突煤层的特点,研发了一套井下压裂增透抽采技术及装备,并进行了工业性试验。应用效果表明：通过井下对煤体进行水力压裂,中平能化十矿24110工作面煤层渗透率提高了800倍,单孔瓦斯抽放量提高了120倍;鹤壁六矿2115运输巷掘进期间水力压裂后突出危险性效检指标超标率显著下降,瓦斯体积分数普遍降到临界值0.8%以下,大幅降低了煤与瓦斯突出危险性。     

穿层钻孔水力压裂增透促抽瓦斯试验研究

针对某煤矿8205综采工作面穿层钻孔瓦斯抽采效果一般的问题,提出了穿层钻孔水力压裂增透促进瓦斯抽采的技术.根据现场实际情况,采用RFPA2D-Flow数值模拟软件进行仿真模拟,确定了注水压力参数和压裂影响范围;选定高压注水泵,对8205运输顺槽底抽巷穿层瓦斯抽采钻孔进行了水力压裂试验,试验结束后,观测了水力压裂钻孔附近...     

新田煤矿水力压裂增透技术试验

新田煤矿煤层透气性低、瓦斯含量大,抽采效率低。为了增加煤层透气性、提高瓦斯抽采效果,提出在新田煤矿1402工作面回风顺槽底抽巷40-41#钻场中间位置,实施水力压裂作业的试验研究。通过水力压裂增透试验,考察了新田煤矿穿层钻孔水力压裂工艺可行性及相关技术参数。现场试验后表明:通过水力压裂使水力压裂钻孔与之前的抽采钻孔周围煤体裂缝产生沟通,使煤层整体卸压增透,提高了瓦斯抽采效果。     

突出低渗煤层水力压裂增透技术应用研究

针对绿塘煤矿井田区域可采煤层瓦斯含量大、压力高,透气系数低带来煤层瓦斯抽采困难等技术难题,设计采用BZW-200型水力压裂系统进行水力压裂试验,考察压裂前后煤层含水率、瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采纯量等参数来检验压裂试验的效果并优化钻孔布置。应用研究表明:水力压裂对于该矿6_中煤层具有显著增透作用,透气性系数提高约25倍;水力压裂试验明显改善了煤层瓦斯基础参数;实施水力压裂后煤层瓦斯抽采浓度及抽采量显著增大,能有效提高瓦斯抽采效率,保证工作面安全回采。     

泵注排量对煤储层水力压裂影响的试验研究

为了研究煤储层中单孔不同压裂液排量、不同压裂次数对水力压裂效果的影响机理,运用水力压裂试验装置和压裂泵,以相似材料试件为压裂对象,开展了变压裂液排量、不同压裂次数条件下的水力压裂试验。试验结果表明,压裂液泵注排量越大,破裂压力越大,破裂时间越小,水力裂缝与出水孔间的夹角越大;在进行第1次压裂时,水力裂缝形态呈椭圆状,第2次压裂时裂缝的扩展路径与试件内部缺陷、破裂面特征息息相关。     

水力压裂起裂三阶段实验研究

为了揭示水力压裂过程钻孔应变的特征,开展了水力压裂实验,得到结论:水力压裂经历了水气压缩微损伤阶段,弹性变形阶段以及破坏3个阶段。该实验同时显示了水力压裂过程中孔壁存在的2种主要变形,即拉伸变形、压缩变形,并选取了孔壁拉伸变形一侧,理论上解释了出现该现象的力学原理,对于揭示钻孔水力压裂起裂机理有重要意义。     

岩体水力劈裂试验研究

岩体水力劈裂是由于水压升高引起岩体中裂隙发生与扩展的物理现象,通过实验室试验对岩体水力劈裂机理进行初步研究．采用高压渗流-应力耦合试验仪对以水泥砂浆作为岩石相似材料的厚壁圆筒试件进行水力劈裂试验,研究了试件破坏的形式和发生水力劈裂破坏的条件．并通过对试验资料的统计分析提出了试件破坏发生的判断依据,探讨了试件在不同压力环境下水力劈裂破坏的机理．通过理论分析,对试验成果进行了初步的分析,并就试件水力劈裂破坏型式与土体试件试验成果进行了比较．     

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。     

低透气性煤层的点式水力压裂增透试验研究

针对煤层透气性低,抽采效果不佳的问题,开展水力压裂增透试验。利用数值模拟软件模拟单孔和三孔孔压裂情况下的起裂压力和裂纹扩展规律。基于数值模拟研究结果,确定水力压裂现场试验工艺参数,利用点式水力压裂装置进行了压裂试验。压裂后试验结果表明:煤层的透气性系数、单孔抽采量、抽采浓度分别是压裂前的18.9倍、2倍和2倍。     

煤岩体水力压裂增透技术工艺参数研究

为了解决低透气性煤层中的瓦斯预抽,以及增大有效抽采半径,在提高煤层透气性的同时改善瓦斯预抽效果,在李子垭南二井进行了水力压裂增透试验。在分析煤岩体水力压裂增透机理的基础上,结合现场试验数据,总结了影响水力压裂、增加煤层透气性的工艺参数,并确定了系统工艺参数和钻孔施工工艺参数的范围,可为今后推广水力化技术措施提供参考。     

新型水力压裂钻孔密封材料的试验研究

针对当前各种密封材料无法满足水力压裂钻孔密封抗高压要求的现状,研发了适用于水力压裂技术的抗高压密封材料。通过与膨胀水泥和聚氨酯进行性能对比,该种改性树脂膨胀均匀,解决了膨胀水泥因弱面而无法有效对水平压裂钻孔进行密封的问题,并且材料固化后的强度显著高于聚氨酯,能够满足抗高压的要求。     

动载作用下的混凝土水力劈裂试验研究

针对现有水力劈裂试验中密封装置采用环氧树脂胶存在的密封强度不够、密封装置改变了混凝土材料力学参数的缺点,研发了一种新型的密封装置。密封装置由夹板、夹子和硅胶板3部分组成,其中硅胶板延展性较好,可适应较大的水压变形。首先进行有无密封装置的对比试验,论证了新型密封装置对混凝土断裂参数的改变较小;然后进行不同加载速率下的水力劈裂试验,得到了裂缝扩展路径上的水压分布规律。结果表明,CMOD相同时动载作用下裂缝扩展路径上相同位置的水压较静载时要小。     

潘北矿分段水力压裂增透技术研究

在潘北矿开展了分段水力压裂增透技术试验,通过设计分段水力压裂钻孔组与未采取水力压裂的考察钻孔组进行对比试验研究,结果表明:采用了分段水力压裂钻孔组其关键指标参数远高于未采取水力压裂的考察钻孔组,试验取得了预期效果,极大地有利于矿井的瓦斯治理。     

沿空留巷水力压裂切顶卸压技术试验研究

为有效维护3109工作面沿空留巷墙体和回采巷道后期的稳定性,设计采用水力切顶方法卸载.设在工作面前方超前应力影响范围外沿煤壁侧布置压裂钻孔,钻孔直径56 mm,仰角为50°,孔间距为10 m,钻孔长度为42 m.现场工业试验结果表明,开槽段裂纹扩展划分为起裂准备、裂纹扩展、止裂三个阶段;水力切顶工艺减小了顶板悬梁的跨距...