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顺层钻孔分段复合水力化增透技术应用研究

2021-08-16程虹铭宁掌玄李永明

中国矿业 2021年8期

程虹铭,宁掌玄,李永明

(1.山西大同大学煤炭工程学院,山西 大同 037003;2.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院,北京 100083)

煤矿瓦斯严重制约着我国煤矿的安全生产,同时它又是一种非常规清洁能源,受煤层透气性系数的影响,治理和开发煤矿瓦斯效果均不理想。20世纪50年代,我国煤矿开始尝试水力化增透技术,林柏泉等[1]建立了埋深、瓦斯压力和水力破裂压力三者耦合关系,研究分析含瓦斯煤体水力压裂动态变化规律;余陶等[2]分析水力压裂裂缝扩展方向,并在潘三煤矿试验穿层钻孔水力压裂;袁志刚等[3]建立水力压裂数学模型,并用该模型验证现场水力压裂效果;刘明举等[4]研究了水力冲孔防突机理和工艺流程;魏国营等[5]在演马庄矿试验了水力掏槽技术,并系统评价了其有效性、适应性和安全性;唐建新等[6]设计了高压水射流装置,在白皎煤矿的试验结果表明,割缝后钻孔瓦斯抽采率提高了18.8%;王耀锋[7]研制了三维旋转水射流扩孔装,并对其工艺参数进行了研究,使扩孔效率明显提高;徐幼平等[8]优化钻割一体化装置的割缝入射角和割缝方式,在芦岭煤矿应用后表明能显著提高设备割缝能力。以上各单项水力化增透技术各有长处和缺点,如水力压裂其作用对象是钻孔壁,对于顺层钻孔有效抽采段长,压裂很容易在煤层某一薄弱处开裂并沿其扩展,造成压裂空白带;水射流扩孔或割缝后煤体卸压、增透效果明显,但是影响范围小,仅有几米[9]。……

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