地面压裂钻井与井下抽采钻孔瓦斯抽采技术研究

针对屯兰矿12501工作面煤层瓦斯含量较高的问题,设计采用地面压裂钻井与井下抽采钻孔相结合的瓦斯抽采技术进行瓦斯抽采,通过理论分析及工程验证确定了相关技术参数。经实施钻孔压裂,压裂钻孔附近200 m范围内煤层透气性大幅提高,单孔每分钟抽采纯瓦斯量相比较未受压裂影响区域提升10倍,通过示踪技术测得地面井水力压裂煤层增透半径为103 m,此技术提高了抽采效果,保证了矿井的安全生产。     

基于地面压裂钻孔的瓦斯抽采技术在屯兰矿的应用研究

屯兰矿2号煤层透气性系数较低,瓦斯呈吸附状附着于煤层中,若不采取增加煤层透气性的措施,会导致本煤层的瓦斯抽采率降低。屯兰矿在12501工作面(2号采煤工作面)的采场范围内施工了1口地面垂直钻孔,对所开采的2号煤层进行压裂以增加煤层透气性的试验,对增加煤层透气性提高瓦斯抽采效果进行了有益的尝试,取得了较好的效果。     

水力压裂技术在提高煤层瓦斯抽采效果的研究与应用

为了提高低透气性煤层瓦斯渗透率和瓦斯抽采效果,利用模拟软件计算了煤层水力压裂孔径和地应力对压裂效果的影响,并进行了工程试验。模拟结果表明,大压裂孔孔径对压裂效果起到促进作用,高地应力对压裂效果起到抑制作用;现场试验结果表明,在煤层中实施水力压裂增透技术后,钻孔瓦斯涌出量衰减度降低了67.65%,煤层透气性提高了30多倍,表明在低透气性煤层中实施水力压裂增透技术能大幅度提高煤层瓦斯抽采效果。     

地面钻井压裂对井下瓦斯抽采的影响研究

松软低透气性煤层瓦斯治理遇到了技术瓶颈,借助地面压裂对煤层增透的优势来改善井下瓦斯抽采效果是一种解决思路。为研究地面压裂对井下瓦斯抽采的影响,基于地面微震监测对压裂裂缝扩展影响范围进行预测,考察了压裂影响区内外的瓦斯含量、涌出量、煤层透气性、抽采效果、防突指标及掘进速度等参数。研究结果表明：裂缝扩展范围大致是以主裂缝为长轴的椭圆,地面压裂对井下抽采的影响具有时效性,井下抽采滞后地面压裂的时间越短,压裂对抽采的促进作用越明显。     

水力压裂提高煤层瓦斯抽采效率技术研究

结合松树矿现场实际情况,详细介绍了水力压裂工艺,并对水力压裂技术提高瓦斯抽采效率进行了研究。研究表明:水力压裂技术可以显著提高瓦斯抽采效率,并且可以有效地延长瓦斯抽采时间,对突出煤层起到了很好的消突效果,也为今后的瓦斯抽放积累了宝贵的经验。     

地面水力压裂钻井瓦斯抽采效果分析

通过对桑树坪煤矿两口地面钻井水力压裂实验数据的简要分析,客观总结影响地面水力压裂钻井瓦斯抽采效果的因素,阐述了该技术在桑树坪煤矿实施过程中未能取得预期效果的原因,为后期应用积累了宝贵经验。     

多煤层水力压裂瓦斯抽采钻孔优化研究

为了对水力压裂后的煤层更加经济有效的抽采瓦斯,以红阳二矿1205运输顺槽多煤层水力压裂后抽采钻孔布置为研究对象,设计了4种钻孔布置方案,对比分析了不同钻孔布置的瓦斯抽采效果。结果表明:水力压裂后距抽采孔越远的抽采钻孔的瓦斯抽采量越低,且单位面积煤层瓦斯抽采量随时间衰减;等效半径为5.5 m时,瓦斯预抽量约为4.24 m~3/t,此时剩余瓦斯含量为8 m~3/t,满足抽采要求。为了保证抽采效果和节约成本,该矿适宜选择的布孔方式为6 m×6 m。     

晋城矿区地面压裂与井下抽采时空衔接关系研究

晋城矿区煤层瓦斯含量高、渗透率低,单一的地面或井下抽采已难以满足矿井安全高效生产的需要,为此开展了“地面压裂+井下抽采”立体抽采模式的探索。为掌握地面与井下瓦斯抽采工程在时空上的合理衔接关系,首先利用离散元软件进行了地面水力压裂数值模拟分析,得到压裂裂缝扩展规律及计算公式,并在赵庄煤矿试验验证了其适用性,为预测压裂影响范围提供了量化方法;通过在赵庄、成庄煤矿的现场试验考察,提出了晋城矿区低透气性煤层地面压裂与井下抽采的合理时空衔接参数。提出合理时空衔接关系量化确定方法,可充分发挥“地面压裂+井下抽采”模式的联合抽采优势,为其在全国同类条件矿区的推广应用提供技术支撑。     

相邻煤层钻孔抽采瓦斯效果的观测和分析

根据相邻煤层钻孔瓦斯抽采流量与时间的观测数据,计算了贺西煤矿3号和4号煤层钻孔瓦斯初始流量、衰减系数、煤层透气性系数。研究表明3号煤层卸压保护开采,使4号煤层钻孔瓦斯初始流量和极限抽采量小于3号煤层,而衰减系数和煤层透气性系数却大于3号煤层;影响钻孔瓦斯流量和浓度主要因素是封孔质量。因此,建议延长3号煤层抽采时间,加大4号煤层孔间距,提高封孔质量以提高各煤层综合抽采效果。     

地面钻井压裂煤层结合井下钻孔瓦斯抽放技术研究

瓦斯灾害严重影响煤矿安全生产。针对山西潞安集团余吾煤业有限公司地质条件和煤层瓦斯赋存状况,以该煤业公司N2105工作面区域作为实验场地,采用地面钻井水力压裂煤层结合井下水平钻孔抽采瓦斯的技术方法抽采瓦斯。抽采1 a采出控制区域内50%-55%的瓦斯含量,而压裂井影响瓦斯抽采速率的半径范围为90-100 m。通过与未压裂区的数据对比分析,得出压裂区抽放率净提高90%,同时得到合理的压裂区钻孔间距较未压裂区钻孔间距应增加1.5-2倍。结果表明:该方法起到了良好的工作面瓦斯抽采效果。     

地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯的试验研究

以地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯原理为基础,对淮南潘一矿地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯技术进行了试验研究。试验结果表明,在开采下保护层的同时配合上覆远距离被保护煤层的地面钻井瓦斯抽采,能有效降低上覆远距离被保护煤层的瓦斯含量,提高下保护层对上覆煤层的有效保护高度和保护效果。该技术对同类型矿区中低透气性、高瓦斯上覆远距离突出煤层的瓦斯抽采和突出防治具有一定的借鉴和指导意义。     

应用水力压裂技术提高单一低渗煤层瓦斯抽采效果

针对单一低渗煤层瓦斯抽采困难的问题,提出采用水力压裂技术压裂煤层增大其透气性,提高瓦斯抽采效果。以鹤壁中泰矿业33071抽放巷为试验点,考察了压裂前后百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采浓度、抽采流量等参数变化情况。试验结果表明:百米钻孔瓦斯流量提高了1.80～2.68倍,单孔抽采浓度和流量比压裂前分别增大了7.5倍和95倍,煤层透气性系数增加了9～18倍,衰减系数减小了210%～280%。     

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。     

地面钻井抽采卸压煤层及采空区瓦斯的流量计算模型

以神华宁夏煤业集团乌兰煤矿地面钻井瓦斯抽采系统为研究背景,根据质量守恒和能量守恒定律,建立了确定地面钻井抽采卸压煤层及采空区瓦斯流量的数学模型,采用该模型对乌兰煤矿保护层开采区域钻井抽采的不同瓦斯源的流量进行了计算,结果表明,2、3号卸压煤层瓦斯抽采量占总抽采量的520%～891%,充分反映了保护层开采具有显著的卸压效果。     

煤层气地面井压裂-井下长钻孔抽采技术效果分析

针对单一地面井或井下钻孔抽采瓦斯效果不理想的问题,提出了在地面井煤层压裂增渗的同时,结合井下长钻孔部署的局部范围卸压增渗的方法,使煤层渗透性得到双重提高,进而取得较好的抽采效果。评价了人工裂缝监测技术对地面井煤层压裂的裂缝形态和有效半径,考察了试验区瓦斯含量、百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采量及浓度等相关参数。结果表明:地面井压裂影响范围呈椭圆区间,长半轴一般为70~100 m,短半轴20~30 m;压裂影响区瓦斯抽采量及浓度明显提高,但随着时间的推移压裂效果逐渐降低。     

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。     

地面钻井抽采瓦斯技术研究

针对矿井瓦斯综合治理总体要求在采煤工作面合理位置布置地面井用于抽采采动区和采空区瓦斯。实践表明,钻井的合理位置、稳定性和抽采负压是影响抽采效果的主要因素。该技术是解决矿井安全、高效治理瓦斯的一项重要手段,具有广阔的发展前景。     

矿井瓦斯抽采技术研究

瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害的根本措施,文章介绍了我国一些矿区采用的瓦斯抽采方法,分析了瓦斯抽采的现状,并指出目前存在的主要问题是抽采利用不到位、抽采率低、抽放效果不够理想。在此基础上提出了增加煤层透气性、提高抽放效果的技术措施。     

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.