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等离子体致裂煤岩增透技术及研究进展

2022-09-26林柏泉张祥良

矿业安全与环保 2022年4期

林柏泉,张祥良,2,3

(1.中国矿业大学 安全工程学院,江苏 徐州 221116;2.中国矿业大学 地球与资源科学学院,江苏 徐州 221116;3.煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏 徐州 221008)

随着煤及其共伴生资源开采深度的加深,高瓦斯含量、高地应力、高吸附性、低渗透性即“三高一低”等制约煤及其共伴生资源开采的赋存特征愈加突出[1-2]。瓦斯(煤层气)作为一种清洁能源,在工业、民生等领域中被广泛应用[3]。此外,大量的瓦斯若直接排放至大气中,会带来比CO2气体的影响更为严重的温室效应[4]。因此,推进煤及其共伴生资源的高效清洁发展,对助力“碳中和”具有重要的战略意义[5]。

通过外力的手段改善储层的渗透率,是强化瓦斯抽采的关键。对具备保护层开采条件的煤层群组而言,通过保护层开采的方式对邻近层进行卸压增透是较为理想的瓦斯抽采方法[6]。对于单一煤层、具备保护层开采条件的首采层,以及不具备保护层开采条件的煤层,往往采用水力化措施(水力压裂、割缝、冲孔等)进行煤层增透[7],但随着煤炭资源开采深度逐年加深,这些措施在面临更高的地应力、瓦斯压力、温度等环境时会显现出优势减弱的态势。此外,水力化措施会将大量水滞留在煤体内部的孔隙和吼道中,堵塞瓦斯流动的通道,形成水锁效应,这种情况通常需要匹配其他解堵方法才能够达到较为理想的增透效果[8]。

得益于国家能源战略的总体规划,煤层增透技术的研究已经成为煤炭资源开采过程中的热点之一,大量新兴的煤层增透方法应运而生,如液氮冻融法[9]、注热法[10]、注气驱替法[11]、酸洗法[12]、流态化开采[13]等。……

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