导向槽定向水力压裂煤层增透强化瓦斯抽采技术及应用

针对低透气性高瓦斯煤层预抽瓦斯困难问题，提出导向槽定向水力压裂煤层增透技术，通过理论推导计算煤层段扩孔后塑性区分布，分析穿层钻孔煤层段水压裂缝的起裂与扩展，揭示导向槽定向水力压裂煤层增透的力学机制，研发导向槽定向水力压裂煤层增透装备。在山西中兴煤矿进行现场应用，结果表明：利用水射流方法对穿层钻孔煤层段进行扩孔，使得煤中产生形似圆柱孔洞，穿层钻孔围岩塑性区半径与钻孔半径成正比，钻孔扩孔是增大塑性区范围的一种有效方法，裂隙扩展明显，瓦斯采出率提高。同时研发了一种导向槽定向水力压裂防突成套装备，主要部件有移动高压水力泵站、喷头、喷嘴、螺旋辅助排渣水射流高压钻杆、孔口防喷装置以及高压旋转接头，结合井下水力化作业远程监测和控制，现场监测结果表明，通过增透作业钻孔的方法，平均瓦斯浓度和瓦斯抽采混合量提高到常规孔的2.75倍和1.81倍，说明采取导向槽定向水力压裂措施的增透效果显著。