（云南省一九八煤田地质勘探队，云南 昆明 650000）

我国能源开采行业的开采条件十分艰苦，井下易燃气体含量也很高，在工人的开采过程中，极其容易发生爆炸事故，严重影响工程的开采进度，甚至会带来人员伤亡和重大经济损失。与此同时，井下开采深度在不断增大，开采范围也越来越广，矿层数量的增多不仅增加了矿层缝隙，对于开采工人的安全性也带来一定的隐患，对于井下易燃气体的治理，势必要采取有效的方案和措施[1]。应用水力压裂技术能够提高矿层的透气性，降低易燃气体含量，可起到预防事故的作用，提高我国矿山开采的安全性。

1 水力压裂技术概述及原理

水力压裂技术是井下开采隐患治理的常见技术之一，这项技术能够有改善井下开采环境，降低易燃气体的浓度，在开采过程中形成一个较为安全的环境，从而降低事故的发生概率。

这项技术主要是用于治理矿山开采中出现的爆炸事故，在煤矿的开采过程中，由于其深度的原因，会导整个开采环境相对闭塞，透气性极差，这时候需要将气体充分排出，以便于开采人员进行作业，否则当开采人员进入到矿井中时，会吸入大量的有害气体，导致中毒的情况，甚至会引起爆炸。而水利压裂技术则能够对泄露的有毒气体起到治理作用，够降其含量，使得开采人员在进行作业时得到安全的保障，减少安全事故的发生；其次，水力压裂技术还能增加矿层的透气性，在存有矿物质的区域打孔，并在孔隙中注入含砂的液体，通过液体的流向渗透矿层，使整个矿层间形成缝隙，从而使整个开采环境起到流畅、透气的作用，能够有效预防中毒问题，现阶段这项技术主要被运用在原生态结构矿区的安全隐患治理中。

不过在运用这项技术时，有一点是需要特别注意的，在实际应用时，要保证井下环境能够满足水力压裂工作时的条件，需要严格按照矿山开采的设计方案来执行；其次是要了解开采矿区的地质情况，以及易燃气体的浓度等等，确定其参数值等；最后是校验应用的质量，保证易燃气体的浓度达到标准。符合以上条件时，再来应用水力压裂技术处理安全隐患问题。

2 水力压裂技术在应用中的重要性

2.1 对开采矿的矿层起到增透作用

在前面水力压裂技术的原理中有提到，这项技术能够增加矿层之间的缝隙，从而达到释放有害气体的效果，这便是水力压裂技术的增透效应，通过水力压裂技术，确保矿层裂缝之间出现良好的增压效果，并且能够助于这些裂缝长度的延伸，让整个开采环境的增透效应达到显著提升[2]。随着矿山开采工作的不断深入，对于开采深度也在随之增加，而井下开采环境也开始越来越恶劣，井下的透气性和易燃气体的释放问题成了现目前能源开采行业重点关注的问题，而水力压裂技术的应用则能够有效解决这样的问题，使用该项技术将矿层之间的缝隙增加，从而对开采工程起到增透作用。

2.2 改善开采环境，降低事故发生

在矿山开采工程中应用到水力压裂技术，还能够在一定程度上改善开采环境，降低安全事故的发生，其主要表现在以下几点。第一，在矿井开采工作中，为了减少事故的发生，需要对矿层中的易燃气体进行封锁，确保气体不会溢出，这个时候原本吸附的易燃气体会变成游离状态，利用水力压裂技术，能够将易燃气体进行更好释放，避免造成中毒的危害；第二，这项技术能够在一定程度上改变矿层结构的强度，增加矿层的含水饱和度，有效降低矿层抗压抗拉的强度，使开采难度下降的同时提升整体的安全和质量；第三，井下开采环境中，易燃气体和其他物质会经常处于不稳定的状态，在长久的积压过程中，易燃气体出现过于集中的情况则容易发生气体大量涌出的情况，最终引起爆炸，而水力压裂技术的应用，能够使矿层中的易燃气体含量压力值降低；第四，水利开裂技术还能有效改善开采环境，起到抑制灰尘的作用，由于井下开采环境复杂且恶劣，对开采人员来说，受环境影响，也会导致工作效率的降低，并且在长期作业中，对身体健康也有一定的影响，而水力压裂技术能够对环境中的灰尘起到抑制作用，有效改善开采环境，从而提升开采工作的安全与质量[3]。

2.3 延长抽采时间，提高开采量

在矿层中，易燃气体的分布常处于不均匀、不平衡的状态，在相邻的两个矿层之间，易燃气体的压力也有所不同。在应用水力压裂技术之后，易燃气体含量相比之前会有所减少，加上抽采孔也发生了一定的变化，原本需要花费一周时间开采，经过水力压裂技术之后，时间可能会延长到一个月甚至更久，时间的延长增加了井下抽采量。同时，水力压裂技术的应用增加了矿层之间的含水量和饱和度，为矿层的开采降低了难度，有效提高了其抽采量。

2.4 降低井下易燃气体的压力

井下的矿层之间原本是处于封闭的状态，但运用了水力压裂技术之后，矿层之间则会产生风缝隙，而缝隙之间又会起到相互连通的作用，这样一来就增加了矿层之间气体的流通，不仅疏散了矿层间的其他气体，也降低了井下易燃气体的压力，从而使得易燃气体压力的分散变得更均衡，不仅利于开采人员作业，也保障了开采工作的安全性。

3 水力压裂技术的应用步骤

3.1 水力压裂技术支撑矿层裂缝

前面已经提到了关于水力压裂技术的工作原理，其原理在发生作用时，需要满足必要的条件才能进行作业。矿山开采中，高压水需要砂子材料等多种混合液体进入矿层缝隙，随着多种混合液体的进入，会使矿层中的缝隙更大，而液体在高压作用下，进入矿层裂缝后，砂子便会留在裂缝中，起到一定的支撑作用，在这个过程中，由于砂子支撑了缝隙，使得矿层避免缝合在一起，起到了良好的透气性，易燃气体通过这些缝隙，也可以均匀的排出，避免突然涌现的情况[4]。在开采过程中，由于外力条件的作用，也会产生裂缝，但是裂缝无法保证其安全性，所以需要利用水力压裂技术来保证煤层透气性，在高压的条件下，通过打钻的方式在矿层中注入高压水，水体不断进入煤层中，在高压的作用下，对矿层中的裂缝起到支撑作用，这样一来，也保证了开采的安全性。

3.2 对水力压裂技术进行模拟实验

在水力压裂技术中，单井压裂技术又是其中的核心所在，现已被广泛运用到能源开采领域中，尤其是大型矿田，运用单井压裂技术能够对井下易燃气体起到整体的治理作用，充分发挥出其技术效果[5]。在整体优化的过程中，需要先对矿层进行分割处理，使其他参数发生变化，在根据矿层缝隙的大小及倒流的参数合理实施水力压裂技术。在进行现场开采工作前，可以提前对高压水进入矿层的现象做一个模拟实验，在模拟实验中发现技术中不足的地方，并及时加以改善，从而有效提升水力压裂技术在井下易燃气体治理中的效果。

3.3 对开采矿进行方位步井

在利用水力压裂技术对井下易燃气体进行治理时，首先要对开采的矿井进行一系列规划，研究矿层水力缝隙之间的关系，明确该技术所针对的目标，从而提治理的效果，这一操作在开采中也叫做方位步井。在进行方位步井时，需要提前掌握现场的信息，布置好现场稀井网之后，分析易燃气体在矿层中的应力方向。以上步骤是因为矿层中所产生的裂缝方向变化很大，并且裂缝的大小不一，要想保证水力压裂技术的治理效果，就需要根据实际的裂缝大小来设计方位步井，设计好之后确保水力缝隙与方位步井的关系，以保证压裂技术达到更好的效果。

3.4 重复性水力压裂技术

水力压裂技术在对易燃气体进行治理时，还具有重复性这一特点，重复水力压裂技术能够使治理更有效，并且能提升治理的效率和质量。在水力压裂技术中，其选层选井的技术需要结合一定的逻辑理论来进行综合考量，重复性水力压裂技术能够在现场选择矿层和矿井的模型，结合开采矿现场的情况进行水力压裂技术的实施方案，通过重复操作，能够预测到矿井中应力场的变化，并且能够在模型中输入多个矿山应力场，预测出来的结果可以作为依据，设置出矿井的距离、水平主应力差、水力压裂时间等参数，然后根据其变化规律，安排水力压裂技术，从变化规律的强度判断，使用重复性水力压裂技术来降低易燃气体发生爆炸的风险。

4 结语

矿井开采的安全问题一直以来是社会民众关注的焦点。近年来，矿山开采的事故频发，除了塌方造成的人员伤亡之外，易燃气体的泄露和爆炸也成了井下开采工作中的重大威胁，安全隐患问题没有得到有效解决，对矿山开采带来重大损失，在这种情况下，进行水力压裂技术的治理就显得异常重要。