软厚煤层液态CO2相变多点致裂增透技术

针对松软、低透气性高瓦斯突出厚煤层瓦斯抽采效率低、抽采钻孔瓦斯浓度衰减快等问题,利用优化的液态CO_2相变致裂系统,在长平矿4306采区进行了(底板)穿层钻孔多点致裂试验。试验结果表明:CO_2相变多点致裂有效影响半径约为12. 5 m,且与致裂点数无关;瓦斯浓度随致裂点数的增加呈线性增加; CO_2相变致裂提高了瓦斯抽采浓度,随着时间的推移瓦斯浓度逐渐下降。因此,在煤层的不同位置和不同的时间对煤层进行致裂,是维持或提高煤层瓦斯抽采效率的可选方案。     

液态CO2相变致裂技术在强化煤层瓦斯抽采中的应用

针对高瓦斯、低渗煤层瓦斯预抽过程中钻孔施工困难、抽采效果不理想等问题,采用液态CO2相变致裂技术,在阳煤五矿8406底抽巷进行穿层钻孔相变致裂试验,实践表明:煤层经两次致裂后,钻孔瓦斯抽采浓度和纯量明显提高,并且瓦斯抽采衰减期得到了延长,卸压增透效果显著,为矿井的安全生产提供了可靠的技术保障。     

唐安煤矿液态CO2相变致裂强化增透试验研究

文章基于唐安煤矿3号煤层瓦斯赋存条件,介绍了液态CO_2相变致裂强化增透试验实践经验,对液态CO_2相变致裂效果进行了分析总结。相变致裂后,抽采孔瓦斯浓度平均和瓦斯纯量成倍提高,且衰减速度大幅度降低,效果显著。提出了优化施工参数布置的合理化建议。     

液态CO2相变致裂对抽采有效半径影响的试验研究

针对轿子山煤矿M9煤层渗透率低、瓦斯含量高、压力大等特点,将液态CO_2相变致裂技术应用于本煤层增透工程试验。从多角度探究了CO_2相变致裂增透原理,通过分组对比试验,重点考察致裂孔不同施工顺序、不同装液量对有效抽采半径的影响。结果表明:预抽时间相同时,先施工辅助钻孔致裂时会提供更多的裂隙通道,应力波传播时阻力降低更多,从而使瓦斯抽采有效半径更大;预抽时间90d内致裂孔瓦斯抽采有效半径与装液量呈正相关,预抽时间在90～150d时,在构造应力作用下,钻孔变形大,装液量越多的致裂孔瓦斯抽采有效半径越小;致裂后钻孔瓦斯抽采有效半径是普通孔的3.6～4.2倍,单孔抽采瓦斯纯流量平均增加2.9～5.8倍,瓦斯抽采浓度增加2.3～3.1倍,瓦斯有效预抽时间缩短65%以上。研究结果可为瓦斯抽采钻孔的合理布置提供参考依据。     

液态CO_2相变致裂增透煤层机理与应用研究

液态CO_2相变致裂增透原理是利用加热药卷瞬间加热液态CO_2,受热后的液态CO_2击破定压泄能片,产生的高压空气和冲击波作用于煤岩体,对煤体产生拉伸破坏作用。液态CO_2相变属于物理爆炸过程,具有安全、可靠的特性。利用高压气体爆炸能量模型计算了液态CO_2相变TNT当量,结合爆破理论、损伤断裂力学理论分析了高压CO_2作用下煤体致裂过程。现场试验的结果表明,液态CO_2相变致裂可以提高钻孔抽采有效影响半径1.5倍,并在此基础上合理确定了布孔方式。     

煤层液态CO2相变致裂增透技术试验研究

液态 CO２ 相变致裂煤层增透技术可以有效解决煤层渗透性差、瓦斯抽采率低等难题.以长治矿区３号煤层为工程背景,通过理论分析导向裂隙、初始裂隙和裂隙扩展３个阶段的裂隙区半径,利用数值模拟研究单孔、多孔以及不同钻孔间距下的液态 CO２ 相变致裂低透气煤层裂隙扩展规律,并进行 了 现 场 工 业 性 试 验.研 究 结 果 表 明:单 孔 液 态CO２ 相变致裂爆破煤层的最大破坏范围为６m,爆破孔中间设置空孔可以扩大相变爆破致裂的破坏范围;实施液态CO２相变致裂技术后,３号煤层平均瓦斯抽采率由０．５７％增加到０．９２％,单孔瓦斯抽采率提高了１．２５~２．９１倍,瓦斯抽采率明显提升.该研究为液态 CO２ 相变致裂煤层增透技术提供 了理论依据和现场指导.     

车集煤矿底抽巷穿层钻孔有效抽采半径研究

钻孔抽采瓦斯是有效防治矿井瓦斯、消除突出危险的重要措施,钻孔有效抽采半径是抽采的重要参数.为了合理确定车集煤矿穿层预抽钻孔的布孔间距,通过现场实测,采用瓦斯流量法和瓦斯含量法对26采区的普通孔、水力冲孔的有效抽采半径进行考察,并根据车集煤矿二2煤层实际赋存情况,采用Comsol数值模拟软件对普通孔、水力冲孔的有效抽采半...     

薛湖煤矿穿层钻孔水力扩孔瓦斯抽采增透技术

为研究薛湖煤矿穿层钻孔水力扩孔对瓦斯抽采效果的影响,采用FLAC~(3D)软件模拟穿层抽采钻孔扩孔0.6 t/m煤量前后钻孔瓦斯增透圈大小变化情况,现场实测2306工作面底抽巷穿层抽采钻孔冲孔0.6 t/m煤量与未冲孔钻孔在相同抽采时间内的瓦斯抽采量和有效抽采半径,并进行对比分析。结果表明,薛湖煤矿穿层抽采钻孔扩孔0.6 t/m煤量后,钻孔的瓦斯增透圈增大了62.5%,初始抽采纯量增加了100%,抽采75 d的抽采总量增加了70%,钻孔的有效抽采半径达到1.1 m所需时间缩短了77.2%,薛湖煤矿穿层钻孔水力扩孔可有效提高煤层抽采效率。     

浅析底抽巷穿层钻孔全程水排渣技术

为了从根本上解决打钻期间的“三防”问题,探索了一种新型的打钻工艺技术。介绍了全程水排渣打钻工艺,并提出该工艺的优越性。在首山一矿底抽巷穿层钻孔应用全程水排渣打钻工艺技术,并与传统的风力排渣工艺对比,结合现场应用数据的分析结果,验证了该项技术的优越性与可行性,同时提出钻孔施工过程中排渣问题的处理方法。应用效果表明,底抽巷穿层钻孔全程水排渣技术从根本上解决了打钻期间防尘、防火的问题,且对瓦斯超限也有良好的控制作用,显著提高了钻孔瓦斯抽采效果。     

液态CO_2相变致裂增透预抽瓦斯技术试验研究

为增加煤层透气性,提高瓦斯抽采效率,基于岩石断裂力学建立了液态CO_2爆破裂纹扩展数学模型,运用COMSOL数值模拟软件,建立了液态CO_2相变瞬态致裂模型,分析了在爆生气压作用下孔周裂隙发育规律,得出爆破后孔周存在破碎区、裂隙区和震动区3个区。阐述了该技术的基本原理、相关设备及应用工艺,并在马堡煤业152运输下山进行了CO_2预裂爆破工业性实验。研究表明:爆破后单孔瓦斯日均抽采浓度是爆破前的1.37倍,单孔瓦斯日均抽采纯量是爆破前的2.95倍,钻孔瓦斯涌出衰减强度减小了82.8%。     

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。     

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。     

基于时间分源法的CO2相变致裂抽采有效半径测定

针对CO2相变致裂抽采有效半径测定尚无统一标准的现状,对相对瓦斯压力法局限性进行归纳,进一步明确抽采半径的概念。基于SF6示踪法,采用抽采数据处理与分析方式,建立时间分源法,并进行现场试验。研究表明:抽采影响半径和抽采有效半径之间存在时间效应,抽采时间是区分二者的关键因素;时间分源法将抽采时间分为影响时间和承接时间2部分,通过SF6示踪法及现场抽采数据分析得到一定抽采时间下抽采有效半径,更能够真实反映钻孔抽采情况;在大平煤矿3号煤层运输大巷实测得到,抽采时间为120 d时,CO2相变致裂抽采有效半径为12 m;抽采时间为148 d时,抽采有效半径达到16 m。     

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。     

高瓦斯煤层注液态CO2压裂增透技术试验研究

基于液态CO₂的低温冻结及相变增压特性能够有效致裂煤体,可以达到煤层增透的目的。在淮南矿区张集北矿17246工作面开展了煤层注液态CO₂压裂增透技术工业性试验,沿工作面走向布置2个压裂钻孔、12个抽采钻孔,分2个阶段进行压裂试验,压注液态CO₂共计4.0 t。对Y₁、Y₂压裂钻孔的压力、流量及泵压进行在线监测,实测压裂后连续26 d瓦斯抽采效果。研究结果表明：试验过程中压裂液流量随压力升高呈现波动特性,试验工艺系统稳定;抽采支管的瓦斯纯流量是压裂前的2.1~3.2倍,瓦斯浓度是压裂前的1.6~3.1倍,累计26 d的瓦斯抽采总量为32 288.57 m³,与普通密置钻孔抽采瓦斯技术相比,经液态CO₂压裂后煤层瓦斯抽采效率明显提高。     

高赋水煤层钻孔有效抽采半径测定技术研究

针对顾北矿4-1煤层顶板围岩高赋水的情况,基于相对压力指标法的原理及方法,通过采取优化钻孔设计、施工注浆孔与测试孔交叉布置等措施,对4-1煤层瓦斯有效抽采半径进行了测定。     

重庆南桐矿区瓦斯抽放孔快速钻探技术措施

针对研究区岩层性质和技术状况，通过钻具的优选和合理级配，以及钻进方法、钻头类型与参数、钻进工艺、操作技术的研究，得出一套提高钻孔钻进速度的技术措施，在研究区软-坚硬互层地层瓦斯抽放钻孔施工中，台月效率比原来提高80％以上。     

煤矿井下水砂压裂瓦斯治理技术研究

在高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井中,针对由于煤层透气性低,导致抽采效率低的问题,研制了井下水砂压裂装置,提出了井下水砂压裂增大透气性的瓦斯治理方法,获得了国家实用新型专利、发明专利,解决了低透气性煤层瓦斯抽采效率低,瓦斯治理困难的技术难题。     

旋流自进式钻孔技术在瓦斯抽放中的应用研究

介绍了超短半径径向水平钻井系统的组成、旋流自进式钻头的结构及工作原理;分析了旋流自进式钻孔技术的破岩机理、钻进过程、钻进力、成孔直径和钻进深度。旋流自进式钻头应用于径向水平钻井技术,可以同一垂直孔中在不同煤层内完成多个水平钻孔,大幅度提高了瓦斯的抽放效率。