我国煤层造穴增渗技术研究现状与进展

我国主要煤矿区主采煤层渗透率普遍较低,严重制约了井下瓦斯治理和地面煤层气开发效果的提高。煤层造穴是低渗煤层增渗改造的一种有效技术途径。对我国煤层造穴增渗技术研究现状进行了梳理和总结,重点介绍了水力造穴、机械造穴、空气动力造穴、爆破造穴4种造穴技术的发展现状,分析了各种技术的基本原理、装备组成、工艺流程、现场应用情况,总结了其适用条件和优缺点,并结合煤矿科技发展需求分析了煤层造穴增渗技术的发展趋势。     

煤层突出区域预测指标及临界值探讨

新安煤田所属的二1煤层突出危险性较大,在生产过程中曾多次发生煤与瓦斯突出,严重影响了安全生产和经济效益的提高,论文通过对新安煤田二1煤层大量数据的测定及分析,提出了以煤层瓦斯含量代替瓦斯压力作为突出区域预测的指标,并为突出区域预测提供了合理的临界值。     

基于多源瓦斯数据融合的瓦斯赋存规律研究方法

为了降低瓦斯事故和提高矿井的安全经济效益,以鹤壁煤业集团第八煤矿为研究基地,找到一种有效的瓦斯赋存规律研究方法,即通过多源瓦斯信息融合,运用瓦斯地质理论和方法进行瓦斯赋存规律的研究.研究表明,采取地勘瓦斯含量择取、直接测定、间接测定、瓦斯涌出量反演等多源瓦斯数据融合的方法进行瓦斯赋存规律的研究是可行的,研究结果可以为矿井瓦斯灾害预测和瓦斯抽放等提供技术依据.     

新安煤矿工作面煤与瓦斯突出区域预测

针对传统区域预测方法的不足,根据新安煤矿11221工作面的实际情况,通过大量资料的收集、整理及现场瓦斯参数的测定,综合考虑煤体结构参数及煤层瓦斯含量、瓦斯压力及瓦斯涌出量等瓦斯参数,分析并提出了以瓦斯含量作为工作面突出区域预测的指标,并确定了适合于该矿的指标临界值。     

新安煤矿瓦斯赋存规律及影响因素探讨

通过对新安煤矿所属二1煤层瓦斯含量的测定,研究了新安煤矿瓦斯赋存规律,并分析了地质构造、埋藏深度、围岩性质、煤层厚度对瓦斯赋存的影响作用。对井田延伸水平的瓦斯分布预测、指导该矿的安全生产具有一定的现实意义。     

煤矿井下定向长钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术

为了提高煤矿井下单一低渗煤层瓦斯抽采效果,基于普通中、短钻孔水力压裂技术在瓦斯治理方面存在的弊端,结合煤储层地质条件和定向钻进技术特点,提出了井下定向长钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术,总结了长钻孔整体压裂和围岩梳状孔分段压裂2种水力压裂模式,分析了施工工艺和关键技术,以阳泉矿区为例,进行了定向长钻孔水力压裂试验,并考察了其效果。结果表明:长钻孔整体压裂采用基于扩张式封隔器原理的快速封孔技术,可在10 min内实现封孔工具组合快速坐封。梳状孔分段压裂施工采用裸眼封隔器滑套分段压裂工艺,利用孔口投球方式依次打开各级投球滑套,完成各个分支钻孔注水压裂作业。水力压裂影响范围内煤体全水分随着与钻孔距离的增大呈现先增大、后减小的现象,煤层瓦斯含量与煤体全水分呈现相反的分布特征。压裂过程中巷道受力变形现象明显,放喷初期水流大量携粉,排粉量达到6.5 t。长钻孔整体压裂和梳状孔分段压裂的最大影响半径分别达到58 m和60 m,比常规压裂钻孔增大2.32倍和3.53倍,平均瓦斯抽采纯量达1.51 m3/min和0.25 m3/min,比常规压裂钻孔提高24.40倍和13.89倍。分析认为压裂过程存在水驱气效应,且压裂对煤储层改造效果在空间上存在不均衡性。煤岩体吸水后发生体积膨胀和软化现象,改变了钻孔周围应力场的分布,导致了巷道受到挤压破坏发生变形。梳状孔分段压裂过程中围岩中裂缝通过牵引作用与煤层中压裂裂缝沟通,进而形成新的煤储层裂隙网络系统,有利于提高瓦斯抽采效果。     

“三软”煤层穿层水力冲孔增透技术研究

为提高“三软”煤层水力冲孔增透效果,分析了“三软”煤层水力冲孔增透原理及技术难点,提出了穿层水力冲孔增透技术,并对冲孔设备优选、施工流程、排渣技术、煤水分离技术、护孔及封孔技术等关键环节进行了研究。以孟津矿二₁煤层为例,进行了穿层钻孔水力冲孔增透试验,并考察了效果。结果表明：冲孔后钻孔直径扩大了7.14～11.40倍,单孔冲煤量在6.3～14.4 t之间,冲孔影响范围内煤层瓦斯压力降低了56.25%,瓦斯含量降低了37.79%,煤层透气性系数增大了57.29倍,与普通钻孔对比,单孔平均瓦斯抽采纯流量提高了17.50～43.75倍,瓦斯抽采体积百分数提高了1.78～2.83倍,为“三软”煤层瓦斯治理提供了关键技术支持。     

基于地质分析的三软煤层瓦斯突出防治研究

基于三软煤层特殊的地质条件和瓦斯突出灾害严重的现状,以新安煤田二1煤层为例,总结了煤层突出的基本特征,分析了影响突出的主要地质因素,并重点探讨了突出灾害防治措施。结果表明:影响和控制三软煤层突出的主要地质因素是地质构造、煤层埋深、构造煤厚度变化和瓦斯条件。提出了加强地质保障技术研究、建立突出预测预警体系、强化井下瓦斯抽采、采取水力消突措施的综合防治对策,为三软煤层突出灾害防治提供了理论依据。