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我国水力冲孔卸压增透技术研究进展

2021-02-23董博文张飞燕李伟东

中国矿业 2021年2期

韩 颖,董博文,张飞燕,吕 帅,李伟东

(1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南 焦作 454000;2.中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心,河南 焦作 454000;3.深井岩层控制与瓦斯抽采国家安监局科技支撑平台,河南 焦作 454000;4.河南理工大学安全科学与工程学院,河南 焦作 454000;5.河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 454000)

水力冲孔通过高压水射流破坏孔壁周围煤体,在钻孔内诱导小型突出,利用水流冲出煤体产生的空间,使煤体应力得以释放,渗透性得以提高,有效解决了高瓦斯低渗透煤层透气性差、瓦斯抽采难度大等问题。近年来,随着各种水力化技术的不断涌现与完善,传统及新型水力冲孔技术均得到了快速发展和广泛应用。为此,本文对我国水力冲孔卸压增透技术进行系统总结与分析,为相关研究人员提供参考与借鉴。

1 水力冲孔卸压增透机理

水力冲孔一般先施工抽采钻孔,再换用水力冲孔喷头冲击钻孔周围的煤体。较冲孔煤层而言,煤体的膨胀变形和顶底板的相向位移使煤层充分卸压,裂缝、裂隙增加,煤层渗透性大大提高,瓦斯吸附动态平衡被打破,使部分吸附气体解吸为游离气体,而游离气体通过裂隙、裂缝运动排出,煤层及围岩中的弹性势能和瓦斯膨胀得到了释放,煤的湿度增加,塑性增大,脆性降低,不仅消除了突出的动力,而且改变了突出煤层的性质。

综上所述,水的作用主要体现在两个方面:一方面冲孔孔穴使周围煤体得到一定的卸压,瓦斯气体解吸量增加;……

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