毛新华

(山西省能源发展中心，山西 太原 030006)

水力压裂技术最先应用于石油工业，后又被引入煤矿井下瓦斯防治领域。现阶段，随着国内煤矿挖掘深度平均水平的增长，深部开采已经逐渐成为新的趋势。这种趋势存在两方面明显的变化：一方面，井下通风难度增加；另一方面，深部煤炭资源具有较高的变质可能性，瓦斯防治难度逐渐增加。

1 水力压裂技术防治煤矿瓦斯的基本原理

1.1 传统压裂技术防治原理

由于甲烷(CH4)是瓦斯的主要成分，一般的地质环境下，难溶于水。因此，瓦斯有可能被高压液体挤压出煤层缝隙[1]。在高压的驱动下，水箱中的水被压入煤层，将煤层内裂隙畅通，并挤占原瓦斯所在空间(图1)。

图1 设备及管路连接示意图

煤层上方一般由岩石覆盖，在内部存在各项异性的原生缝隙。煤层上方的岩石受到自下而上的液体压力作用。随着压力的持续增加，煤层原本闭合的裂缝发生形变，整体的渗透压力显著上升，最终贯通闭合的裂缝，并形成全新的瓦斯流通网络[2]。基于此，从而实现水力压裂技术防治煤矿瓦斯的基本原理(见图2)。

图2 注水系统布置图

1.2 重复压裂技术防治原理

传统的水利压裂技术属于一次压裂。对于特殊煤层来说，一次压裂效果不一定理想，也可以采取重复压裂的方式进行，具体工作流程如图3所示。

图3 重复水力压裂工艺流程图

在对特殊煤层的处理过程中，将一定剂量的表面活性剂、阻燃剂添加到水箱中，并随同压裂液压入压裂孔[3]。……