低渗透性煤层CO_2相变致裂增透规律及应用

针对轿子山煤矿M9煤层采掘过程中,煤层瓦斯含量高、压力大、抽采效率低、瓦斯治理周期长等问题,应用具有"增透"和"置换"双重效应的CO_2相变致裂增透技术,提高煤层透气性和瓦斯抽采效率。在轿子山煤矿9807运输巷进行CO_2相变致裂增透试验,重点考察不同致裂方式、不同布孔方式的致裂孔瓦斯抽采效果。结果表明:致裂孔抽采瓦斯纯流量是普通抽采孔的2. 0～2. 8倍,抽采瓦斯浓度提高1. 7～2. 4倍。在煤层赋存及钻孔条件相似的情况下,延时起爆(二次)致裂方式的钻孔有利于裂隙延展,增大裂隙范围;在致裂孔两边施工辅助孔时,为高压CO_2气体提供了自由面,减小了其向周边传播阻力,能够增大致裂孔影响范围,从而提高瓦斯抽采效率。     

CO_2致裂增透强化瓦斯抽采试验研究

针对低透气性煤层瓦斯抽采困难的问题,应用CO_2致裂技术,利用液态CO_2受热升温达到临界温度时瞬间气化产生的高压波预裂煤层,同时通过CO_2与CH_4分子在煤体表面的竞争吸附作用促进瓦斯解吸,实现煤层强化抽采,增透效果十分明显。     

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。     

宏发煤矿低渗透性煤层CO2致裂增透技术试验研究

为了研究CO_2致裂增透技术对贵州低渗透煤层瓦斯抽采的影响,以贵州宏发煤矿1903工作面回风巷为研究对象,进行CO_2致裂增透试验研究。研究表明:煤层致裂后,其透气性系数平均为原始煤层的3.05倍,煤层的透气性显著提高;煤层瓦斯平均抽采浓度增大了4.19倍,平均抽采纯量为原始煤层的3.99倍;在钻孔瓦斯抽采率方面,单孔的瓦斯抽采效果提高了2.58~3.92倍;钻孔工作量降低了4倍,抽采达标时间缩短了55d,瓦斯涌出量降低了40%,煤层瓦斯抽采效益显著。CO_2致裂增透技术为解决贵州矿区低透煤层的瓦斯抽采技术难题提供了参考和借鉴。     

高瓦斯煤层干胀致裂增透技术试验研究

瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害治理的关键,煤层结构改造是瓦斯抽采的核心问题,干胀致裂是实现煤层结构改造的有效途径.本文提出一种煤层干胀致裂增透技术,利用自制的干胀致裂试验系统,采用低密度泡沫混凝土相似材料来模拟煤岩体,开展了干胀致裂物理试验,得到了有围压、无围压两种条件下煤岩体相似材料的致裂规律和致裂效果.结果表明:无围压条件...     

煤与瓦斯突出煤层CO_2相变致裂增透技术试验研究

针对车集煤矿煤层瓦斯压力较高、透气性差、瓦斯预抽难度大等问题,提出了在二_2煤层进行CO_2相变致裂增透技术试验。进行了CO_2相变致裂技术原理和CO_2致裂装置研究,设计了CO_2相变致裂增透影响半径试验方案和CO_2相变致裂增透瓦斯抽采效果试验方案。现场试验结果表明,本次CO_2相变致裂增透试验的影响半径为4 m;在观测的15 d内,致裂组的平均瓦斯抽采流量为普通抽采组平均瓦斯抽采流量的1.7倍。     

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.     

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%。     

二氧化碳致裂器深孔预裂爆破煤层增透新技术

针对低透气性煤层瓦斯抽采难度大、预抽效率低的问题,研发出二氧化碳致裂器深孔预裂爆破煤层增透新技术,通过理论分析、现场试验和数值模拟研究发现:采用二氧化碳致裂器在煤层中进行深孔预裂爆破,可促进煤层孔隙系统发育,提高煤层的透气性,达到强化抽采瓦斯的目的。贝勒煤矿井下试验结果显示,致裂后钻孔瓦斯流量增大3.8~6.7倍,钻孔瓦斯流量衰减系数由0.691 1 d-1降为0.052 8 d-1,煤层透气性系数提高26倍,预裂影响半径达4.5~5.7 m,在很大程度上改善了矿井瓦斯治理的效果,降低了瓦斯治理的经济成本,确保了煤矿采掘接替和安全生产。     

液态CO2相变致裂在低渗低透强突出煤层的应用研究

针对低透气性煤层瓦斯含量高、预抽效果不理想的问题,采用液态CO₂相变致裂技术,在穿层钻孔中利用瞬间产生的高压CO₂气体冲击煤体,产生大量裂隙并促使裂隙发育、扩展,以达到提高煤层透气性的目的。在绿塘煤矿南二采区S204工作面进行的试验表明：液态CO₂相变致裂技术可有效提高瓦斯抽采效果,试验后平均抽采流量为0.057 m³/min,是试验前的4.3倍,是相同抽采时间内水力冲孔措施平均抽采流量的2.3倍;抽采浓度也有所提升;在试验考察期内流量衰减系数降低到0.046 d^-1,增透效果显著。     

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。     

大功率超声波增透技术对低渗透性煤层增透效果试验研究

通过大功率超声波装备在煤矿井下现场进行试验,对低渗透性煤层在采取超声波增透措施后的增透效果进行考察,得出增透后的煤层瓦斯抽采量、抽采浓度随时间的变化规律,以及增透措施影响范围。根据试验结果对增透时间、效果考察方法等进行探讨。     

石门揭煤深孔预裂爆破增透效果试验研究

针对低透气性突出煤层钻孔抽采瓦斯难、石门揭煤速度缓慢等问题,研究了低透气性煤层深孔预裂爆破卸压增透的防突机理,通过理论分析、深孔预裂爆破药柱研发及现场试验相结合的方法,测试了淮南矿区某矿东四采区B组5-2煤层深孔预裂爆破煤层松动半径;依据此参数,优化设计了5-2煤层抽采钻孔和爆破孔。结果表明:在低透气性突出煤层实施深孔预裂爆破增透技术措施后,煤体的弹性潜能得到有效释放,煤层瓦斯压力梯度降低,有效消除了激发突出的应力,煤层的透气性系数提高了123倍,煤层瓦斯抽采纯量比爆破前提高了6~9倍,石门揭煤时间大幅缩短,仅为47 d,比传统的揭煤方法揭煤时间缩短近2个月,为采掘正常接替提供了保证。     

CO_2爆破增透技术的试验研究

针对低透性高瓦斯煤层透气性差,瓦斯含量高,预抽采难度大、效率低等难题,研发出CO_2致裂器爆破增透技术,采用井下试验和数值模拟相结合的方法,研究发现:CO_2致裂器爆破煤层,会促使煤层产生大量裂隙,并使得原有裂隙得到扩展,从而达到提高煤层透气性的目的。     

低渗煤层液态CO_2相变定向射孔致裂增透技术及应用

如何实现深部煤层瓦斯的高效抽采是保障我国煤炭企业安全生产的重要问题,而低透气性煤层瓦斯储层增产改造则是其中的核心技术和热点问题。为解决低透气性煤层瓦斯高效抽采技术难题,研究提出了地应力条件下优势射孔致裂方向的确定方法及低渗煤层液态CO_2相变定向射孔致裂增透技术,现场试验及应用研究形成了液态CO_2相变定向射孔致裂增透网格式瓦斯抽采方法。研究表明:孔壁破裂压力受钻孔方位角、倾角影响具有明显的方向性,并确定了试验区液态CO_2相变定向射孔优势致裂方向;该技术可有效增加煤样孔隙度、孔径、比表面积、可见孔比例等,改善煤岩体内孔隙结构及渗流能力,提高瓦斯抽采纯流量9~12倍,降低煤层瓦斯抽采流量衰减系数92%;现场试验及PFC2D数值模拟研究确定了该技术的影响半径为9~13 m;应用表明液态CO_2相变定向射孔致裂增透网格式瓦斯抽采方法,可有效预防低透气高突煤层巷道掘进期间的瓦斯超限问题,提高巷道掘进速度4~5倍。     

保德煤矿CO_2预裂爆破增透技术试验研究

介绍了液态CO_2预裂爆破增透技术原理及预裂装置。现场试验表明:预裂爆破后煤层透气性系数增大了2.0~6.8倍,预裂钻孔浓度提高1.38倍;预裂钻孔的百米钻孔瓦斯抽采量是对比孔的4.6~11.5倍。试验取得较好的效果。     

低透气性煤层深孔预裂爆破增透技术应用

高吸附低透气性煤层掘进过程中,煤与瓦斯突出综合检测指标经常超限,为了解决掘进速度缓慢等问题,以贵州五轮山煤矿1805运顺掘进工作面为研究对象,引用深孔预裂爆破技术。并在爆破前、后,通过对抽采孔和1805运顺工作面瓦斯抽采浓度及纯流量等数据的考察,为解决贵州地区高吸附低透气性煤层的瓦斯治理提出了有效的方案。     

深孔预裂爆破增透试验研究

为解决瓦斯抽采的问题,对新集二矿的4煤、5煤层群进行深孔预裂爆破增透试验研究。由现场的预裂爆破增透试验结果可以得知当35~#预裂爆破后,钻场钻孔的瓦斯平均抽采纯量为0.60 m~3/min,试验后的瓦斯抽采量是爆破之前的3~4倍;整个钻场钻孔的抽采瓦斯平均浓度为2.2%,是试验之前的2~3倍。     

CO2预裂增透技术在瓦斯抽采中的研究应用

为了解决煤层瓦斯含量高和渗透性低的难题,结合北杏庄煤业实际地质条件,研究采用CO_2预裂增透技术进行瓦斯抽采。采用CO_2预裂增透技术后,瓦斯抽采纯量明显提高,抽采浓度由10%提高至28%。预裂过程中,液态CO_2气化对钻孔产生冲击震荡—应力波穿透—爆生气体驱动裂纹扩展,达到增透目的。     

低透气性高瓦斯煤层CO2相变致裂强化增透技术

如何提高煤层透气性是低透气性高瓦斯矿井煤与瓦斯安全高效共采的关键.本文基于液态CO_2相变致裂工作原理,分析了爆破煤岩致裂与增透机理.结合陕西蒋家河煤矿ZF201工作面低透气性高瓦斯煤层地质生产条件,进行了爆破钻孔设计,确定了合理爆破有效影响半径等工艺参数.现场试验结果表明,采用液态CO_2爆破致裂增透技术后,提高瓦斯抽采纯量1.71倍,共抽采瓦斯105.4万m3,瓦斯抽采率提高到38.9%,促进了低透气性高瓦斯煤层工作面煤与瓦斯安全高效共采.