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。     

水力压裂技术提高低透气性煤层瓦斯抽放量浅析

水力压裂技术是近年来发展起来的一种新型的增强煤体透气性技术,通过打钻形成钻孔后,向钻孔内注入高强压力水。使煤体内部结构受到破坏,在高压水力作用下,最终使煤体深部原生裂隙扩张,空隙增大,从而提高煤层的透气性,使游离态的瓦斯量增多,大大提高了瓦斯抽放效率,同时也降低了煤层瓦斯突出性危险。     

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。     

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.     

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%。     

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。     

松软低透气性煤层水力压裂增透瓦斯抽采技术研究

为解决松软低透气性煤层瓦斯抽采难度大、效率低的难题,以新景煤矿3^#煤层为研究对象,采用PFC^2D颗粒流数值模拟软件和控制变量法,研究不同注水流量和压裂时间对煤层水力压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目的影响。研究结果表明：松软低透气性煤层水力压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目与注水流量和压裂时间均呈幂函数形式增长。基于松软低透气性煤层的特点,引入压裂液效率,得到了压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目的修正计算公式。基于新景煤矿3^#煤层实际工程地质条件,在南五底抽巷进行了现场水力压裂试验。试验结果表明：当泵注压力为20~25 MPa、注水量为90~100 m³时,水力压裂半径约为50 m;水力压裂区域煤层透气性系数、平均抽采瓦斯浓度、百米巷道瓦斯抽采量和单孔平均抽采瓦斯纯流量分别为未压裂区域煤层的22.0、2.2、2.4、2.7倍,为新景煤矿3^#煤层水力压裂参数选取和瓦斯抽采设计提供了技术指导。     

地面压裂钻井提高煤层瓦斯抽采效果的研究

根据回采工作面回采时开采层瓦斯对工作面的影响,通过分析屯兰矿采掘时瓦斯涌出量分布情况,结合该矿2#煤层透气性系数及以往瓦斯抽采效果的实际情况,在该矿12501工作面施工1个地面钻孔对开采层2#煤层进行压裂试验,同时在12501轨道巷压裂井前后200 m范围内施工顺层钻孔进行抽采,通过对压裂井影响范围内与不在压裂范围的抽采钻孔抽采效果进行对比分析,得出了压裂井对井下压裂影响的范围及压裂井可以增加低透气性煤层瓦斯抽采效果。     

水力压裂增透技术在软煤瓦斯抽采中的应用

目前,我国高瓦斯和突出矿井占全国矿井总数的40%以上,所开采的突出煤层具有瓦斯含量大、瓦斯压力高、裂隙不发育、透气性普遍较低等特点。针对煤层透气性大小直接影响矿井瓦斯抽采效果的问题,贵州某矿为大幅度提高煤体透气性和瓦斯抽采量,在其1321底抽巷进行水力压裂试验。实验表明,1321底抽巷钻孔注水压力为38 MPa,水力压裂钻孔在煤层走向上的影响半径超过25 m范围,水力压裂后钻场钻孔平均瓦斯抽采体积分数提高近31倍,平均瓦斯抽采量提高29倍。通过对取样点的煤体的残余瓦斯含量的测定及线向拟合分析,得出1321底抽巷水力压裂有效半径为41 m。     

寺家庄矿钻孔水力压裂抽采瓦斯技术研究

水力压裂技术能够在很大程度上增加煤层的透气性,能够达到高效抽采煤层瓦斯,提高抽采瓦斯浓度。针对寺家庄矿煤层透气性系数低、不能满足采掘接替需要的问题,进行了井下钻孔水力压裂抽采瓦斯技术试验,实现了未卸压状态下的煤层增透,提高了煤层瓦斯抽采效率,从根本上消除了该矿煤与瓦斯突出的隐患。     

水力压裂技术在矿井瓦斯抽采中的应用研究

为了研究水力压裂技术在矿井瓦斯抽采中的应用,以41011工作面为例,根据矿井实际地应力参数信息,设计了压裂孔和导向孔钻孔布置,介绍了组合式封孔工艺,分析了水力压裂的主要设备为管路系统、辅助系统、控制装置和动力装置。研究得出,当采取水力压裂技术后,钻屑瓦斯解吸指标K₁明显下降,降低了工作面的危险性,压裂孔的平均瓦斯抽采纯量和平均抽采浓度分别提高了2.2倍和2.6倍。研究为后期瓦斯治理提供了技术支持。     

水力压裂技术在低透气性煤层瓦斯抽采中的应用

为了解决某煤矿低透气性煤层难抽采的问题,分析了水力压裂增透裂缝扩展规律以及煤层水力压裂卸压增透机理,采用PFPA-2D数值模拟软件,研究了单注水孔以及双注水孔的水力压裂过程中的裂缝扩展规律及煤体位移和应力变化规律,实现大范围裂隙网的形成、贯通和发育,提高了煤体的透气性。通过现场试验,实现了低透气性煤层卸压增透的目的,验证了低透气性煤层水力压裂增透技术的安全性、有效性和适用性。     

水力压裂技术强化瓦斯抽采的应用

水力压裂技术是提高低透气性煤层瓦斯抽采效果的一种有效的增透措施。针对煤矿井下低透气性煤层瓦斯抽采浓度低、衰减系数大、抽采时间长且钻孔施工量大等问题,结合现场实际情况,确定压裂所需的仪器设备和工艺参数后,在工作面回风巷实施煤层压裂增透。根据压裂前后的瓦斯抽采参数跟踪记录,两者对比结果表明:对煤层进行压裂增透后,钻孔的最大瓦斯抽采流量和浓度最大可以提高3.65和4.42倍,煤层透气性显著提高,达到了强化瓦斯抽采的目的。     

水力压裂技术提高煤层透气性研究及应用

针对中平能化集团十矿煤层透气性系数低、瓦斯抽放效果差的现状,该矿在己15-24080工作面实施了水力压裂提高煤层透气性技术,通过向煤层中打钻孔,注入高强压力水,使煤体内部组织受到破坏,深部原生裂隙扩张,延伸,从而增强煤层透气性,提高瓦斯抽放量。该项技术的应用取得了很好的抽放效果。     

松软低透气性煤层水力压裂技术研究

针对新安煤矿二1煤层松软低透气性的特点,为增强煤层透气性,提高抽采效率,降低突出危险性,研究了水力压裂技术在松软低透气性煤层中的消突工艺及应用效果。研究表明,实施水力压裂后,煤层透气性显著增加,抽采瓦斯浓度增大105倍,抽采瓦斯流量增大86~204倍,瓦斯的抽采浓度和流量曲线呈现"升-降-升-稳定"的趋势,且稳定抽采持续时间长。     

低透气性煤层瓦斯抽采技术

伴随着我国煤矿开采深度和难度的不断加大,开采中由于瓦斯突出造成的危害也在进一步加深,尤其是在一些低透气性煤层中,这种瓦斯危害会更为明显,因此提高瓦斯的抽采效果变得十分迫切和必要。文章介绍了几种常用的低透气性煤层瓦斯抽采技术,然后结合工程案例详细阐述了瓦斯抽采技术在低透气性煤层中的应用。     

水力压裂增透技术在高瓦斯低透气性煤层的试验研究

以谢一矿C13煤层作为试验地点,详细阐述了水力压裂技术的基本原理、工艺流程、压裂参数的设置,并分析了水力压裂过程中煤体内部裂隙变化规律。压裂后有效影响半径达25 m,煤层透气性系数增加了42.26倍,瓦斯预抽纯量为原始煤体的4.95倍,煤层预抽达标时间缩短了42%。     

层状构造煤层定向钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术

为实现层状构造煤层瓦斯高效抽采,以榆树田煤矿为试验点,开展层状构造煤层定向钻孔水力压裂瓦斯高效抽采技术研究。针对榆树田煤矿下5煤层层状构造特征,经过充分分析将110503运输巷第2循环瓦斯抽采压裂钻孔布置于半暗型煤分层中,累计施工顺层钻孔5个,累计钻孔长度3 000 m,钻孔走向控制范围600 m,倾向控制范围为巷道上、下帮轮廓线外各15 m;钻孔累计压裂长度约2 500 m,累计注液量570 m³,各孔段起裂压力介于7.6~8.8 MPa,最大泵注压力介于11.9~13.8 MPa。研究结果表明:对于层状构造煤层而言,压裂钻孔布孔层位的不同直接影响着煤层整体压裂效果及瓦斯抽采效果,相比于110503运输巷第1循环定向压裂钻孔没有考虑层状构造布孔于煤厚1/2处半亮型煤分层中,此次第2循环定向压裂钻孔布孔于半暗型煤分层中钻场月平均瓦斯抽采体积分数提高4.3倍,月平均瓦斯抽采纯量提高3.2倍。     

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。