郝瑞云

(1.山西山煤国源煤矿安全技术有限公司,山西 太原 030006；2.山西煤炭进出口集团 科学技术研究院有限公司，山西 太原 030006)

传统本煤层平行钻孔瓦斯抽采技术对松软厚煤层透气性改善影响小，煤层中瓦斯解吸少，导致瓦斯治理效果差，同时平行钻孔抽采技术存在人力材料消化多，瓦斯抽采效率低等问题，严重影响矿井的生产衔接[1-2].研究表明，提高松软厚煤层瓦斯治理效果关键是要增加煤层透气性，提高瓦斯解吸量，将煤层中的瓦斯吸附态变为游离态[3-4].因此，煤层增透技术成为松软厚煤层提高瓦斯抽采浓度，提升瓦斯治理效果的主要研究方向。

以霍尔辛赫煤矿松软厚煤层为背景，围绕提升钻孔瓦斯抽采效果，采用数值模拟及现场试验，分析论证CO2预裂增透技术在松软煤层中的可行性及应用效果。

1 工程概况

霍尔辛赫煤矿3#煤层埋深495～525 m，煤厚4.49～7.17 m，平均5.65 m，构造较简单，属于稳定煤层。3#煤层瓦斯含量为3.49～15.79 m3/t，透气性系数为0.090 6～0.202 8 m2/(MPa2·d)，属低透气性难抽—可抽煤层。预裂孔直径94 mm，为计算域中心。预裂管长度为1.5 m，CO2质量为1.5 kg.根据上述条件建立了CO2预裂有限差分数值模型，煤层钻孔采用摩尔库伦本构模型。上覆岩层重量由模型顶部施加均布载荷实现，钻孔在等围压作用下变形破坏，对钻孔裂隙扩展进行动力计算，其余边界设置为粘弹性自由边界场[5-6].岩石物理力学性质见表1.

表1 岩石物理力学性质表

2 数值模拟分析

该次CO2预裂数值模拟主要考虑不同作用时间段、煤层地应力及普氏系数3方面因素，分析预裂围岩塑性区变化及应力分布特征，验证分析预裂效果。……