马小敏

(1.煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁 沈阳 110016； 2.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺 113122)

0 引言

瓦斯是一种与煤伴生的气体产物，一方面作为井下重大危险源威胁着矿井安全生产，另一方面作为非常规清洁能源可以满足人类能源需求[1]。无论从矿井瓦斯灾害防治的角度还是清洁能源利用的角度，瓦斯抽采都是最有效最直接的手段。而我国大多数煤层普遍具有透气性低、裂隙不发育、解吸速度慢的特点，瓦斯抽采往往存在抽采率低、抽采效果差和抽采达标时间长等问题[2-3]，因此，对煤层进行强化增透已经是低透煤层实现安全高效抽采必不可少的技术手段。经过我国煤炭科技工作者几十年的研究和实践，形成了一系列科研成果，如深孔预裂爆破[4-6]、水力冲孔[7-8]、水力压裂[9]、水力割缝[10-11]等多种煤层增透技术。而上述技术都有自身的局限性和缺点，深孔预裂爆破存在炸药操作和管控的风险，水力冲孔在硬煤中冲孔难度大，在软煤中又容易造成塌孔和掩埋钻具，水力压裂设备复杂、封孔困难，且易在压裂范围内产生局部应力增高区以及水力割缝应用效果差等问题[12]。近年来液态CO2相变致裂增透技术作为一种新型的煤层增透技术以其能量可控、设备简单易操作以及CO2对CH4良好的驱替作用等优势取得了良好的应用效果[13-17]。

在我国高瓦斯矿井有许多推进长度近2 km甚至更长的超长工作面，由于工作面形成周期长，往往存在靠近停采线的区域抽采时间达3 a以上，而靠近切眼的区域刚刚开始抽采的问题，工作面不同区域预抽时间严重不均衡，导致工作面抽采达标时间长，造成矿井采掘接替紧张，矿井生产能力受到严重制约。……