李 栋

(山西兰花科技创业股份有限公司,山西 晋城 048000)

高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井瓦斯强化抽采对于提高采煤工作面抽采效果、减少瓦斯抽采达标时间、提高矿井经济效益具有重要意义[1-3]。传统强化抽采的主要方式为水力割缝、水力冲孔、水力压裂。采用水动力介质强化抽采的方式容易造成糊钻和水体排出困难等问题,为抽采钻孔的稳定性埋下隐患,水体排出困难会影响瓦斯的解析与抽采[4-6]。

CO2预裂增透利用物理变化,将CO2作为增透和驱替介质,爆破过程中不会产生水和有害气体,同时还可以提高瓦斯的抽采效率、降低抽采成本,是一种高效、经济、适用范围广的增透新方法[7-8]。在碳基吸附剂中,CO2具有更强的吸附能力,且比甲烷、氮气扩散得更快,因此CO2适用于驱替煤层中的甲烷[9-10]。

1 二氧化碳致裂原理

二氧化碳致裂器利用液态二氧化碳吸热气化膨胀,压力瞬间上升的原理,在达到目标压力后瞬间释放高压气体进行破岩、致裂。致裂器体积小,便于运送,使用过程安全可靠,释放压力可控,可广泛应用于煤矿、非煤矿山、工业物料清堵、水下爆破、城市市政建设等领域。

在二氧化碳致裂器的储液管内充装液态二氧化碳,启动加热装置产生热量,使储液管内液态二氧化碳瞬间气化,体积膨胀约600倍,压力急剧升高,当管内压力达到定压剪切片极限强度时,高压气体冲破定压剪切片,利用瞬间产生的强大推力,沿自然裂隙或爆生裂隙冲破物料,从而达到致裂(爆破)的目的。……