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高压水力割缝和压裂联合增透技术及应用秦江涛;陈玉涛【摘要】针对白皎煤矿突出煤层构造应力高、透气性系数低、瓦斯抽采效果差等问题,在238底板瓦斯抽采巷对B4煤层采用了水力割缝和压裂联合增透技术,应用结果表明该技术相比水力压裂技术和普通抽采技术提高了煤层透气性,瓦斯抽采纯量较水力压裂钻孔提高了1.33倍,瓦斯体积分数是普通抽采钻孔的2.76倍,联合增透钻孔汇总瓦斯体积分数保持在30%以上且无衰减,具有良好的抽采效果.%To counter the problems of high structural stress, low air permeability coefficient and poor gas drainage effect of the outburst coal seam in Baijiao Mine, the gas drainage test in B4 seam by 238 floor drainage roadway was carried out with the combined permeability improvement technology of high-pressure hydraulic slotting with hydraulic fracturing. The application results showed that this technology improved the permeability of the coal seam as compared to the hydraulic fracturing technology and the conventional gas drainage technology. The pure gas drainage volume increased 1. 33 times to that by hydraulic fracturing, the volume fraction of gas was 2. 76 times higher than that by the conventional drainage boreholes, the summary volume fraction of gas with the combined permeability improvement technology maintained over 30% without any attenuation, so this technology has good drainage effect.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2016(043)006【总页数】4页(P29-31,36)【关键词】水力压裂;水力割缝;联合增透技术;突出煤层;低透气性;瓦斯抽采【作者】秦江涛;陈玉涛【作者单位】重庆工程职业技术学院,重庆402260;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039【正文语种】中文【中图分类】TD712随着煤矿开采逐渐向深部转移，煤层瓦斯压力、瓦斯含量都明显增大，特别是低透气性煤层瓦斯治理难度越来越大，必须采用强化措施来增加煤层的透气性才能有效地进行瓦斯抽采。
水力压裂增透石门快速揭煤技术研究与应用摘要：为了解决低渗透率煤层石门揭煤抽采钻孔工程量大、抽采时间长的问题，将水力压裂增透技术应用于石门揭煤。
在+1819水平运输石门和1830水平回风石门揭5号、6号煤层时，施工压裂钻孔进行水力压裂，压裂完成后施工抽采钻孔。
研究表明：采用水力压裂后日均瓦斯抽采浓度和纯量约提高2.1倍和3.2倍。
与传统预抽方式相比钻孔工程量大约减少70%，抽采时间缩短了约55%，整个工期缩短了约60%。
关键词：石门揭煤；抽采时间；水力压裂；抽采浓度我国是世界上煤与瓦斯突出灾害最严重的国家，已有煤与瓦斯突出矿井1040余对(2014年)，2001到2012年共发生煤与瓦斯突出事故417起、死亡2743人。
煤层储层属于非贯通裂隙岩体[1]，其内部存在大量不同尺度水平上的裂隙与孔洞，属于极其不连续、各向异性、非弹性的损伤材料，力学特性非常复杂，要提高渗透率，就必须对它进行结构改造，增渗技术，一般可分为力学方法、物理方法和化学方法。
力学方法从改变煤层应力入手，使之产生不均匀的变形与破坏，张开原生裂隙，产生新裂隙，并使它们在煤层内形成相互贯通的裂缝网络，增加流体介质的流动通道，从而提高渗透性，如水力压裂、造穴、水射流扩孔(或割缝)、松动爆破等。
物理方法是指使声、电等物理场作用于煤层来增渗，如超声波、液电脉冲、人工地震、压力脉冲等。
化学方法是指向煤层注入化学解堵剂溶解堵塞杂质，如酸性处理、注入表面活性剂等[2-3]。
水力压裂技术属于力学方法，是以高压水为动力，使煤层内原生裂隙扩大、延伸或者人为形成新的裂隙，促使岩体产生位移，达到煤层卸压、增渗的目的。
自1947年美国开始第1次水力压裂[4]以来，历经60余年的发展，从理论到应用都取得了巨大进展[5-7]。
本文采用水力压裂抽采技术，采用充水自膨胀胶囊封孔器精确确定封孔位置，避开岩孔段和煤岩交界面，开展压裂，不仅明显提高了煤层透气性，减缓衰减，而且，大幅提高日均瓦斯抽采浓度和纯量，大大缩短了石门揭煤总工期，并为大倾角、碎软低渗煤层井下区域化抽采煤层气技术奠定了基础。
煤矿地面水力压裂增透技术研究及应用随着煤矿深度的增加和采空区的扩大，煤层裂隙的连通性逐渐减弱，导致煤层透水性下降。
为了提高煤层透水性，一些煤矿企业通过地面水力压裂技术来实现增透，取得了很好的效果。
本文以某煤矿为例，介绍了其水力压裂增透技术的研究及应用情况。
地面水力压裂增透技术是一种通过喷射高压水流将水平煤层裂隙强制扩张的技术。
其原理基于以下三个方面：1.地应力效应。
煤层深度越深，地应力越大。
在高压水流的冲击下，煤层裂隙会逐渐扩大，破裂面积增大，导致煤层透水性增加。
2.水流冲刷效应。
高压水流在进入煤层裂隙后，会引起局部水流速度的剧烈变化。
这种水流速度变化会产生剪切力和摩擦力，使煤层裂隙周围的颗粒产生磨蚀和冲刷，促进煤层裂隙的扩大和连通。
3.压缩弹性效应。
在高压水流的作用下，煤层内的孔隙和裂隙会遭受水压力和应力的双重作用，从而产生弹性变形。
当水流停止喷射后，孔隙和裂隙会恢复原状，形成较大的空隙和缝隙，进而改善煤层透水性。
二、技术应用过程1.制定施工计划。
根据煤层地质条件和透水性要求，制定施工计划，明确水力压裂方案、施工工艺和设备配置等内容。
2.选择施工点位。
选取煤层透水性较差的地段，确定水力压裂的施工点位和井点位置，同时进行现场勘察和测量，明确煤层深度、倾角、孔隙度和裂隙特征等参数。
3.布设压裂管网。
根据地质条件和水平煤层裂隙的特点，选择合适的压裂管径和喷嘴数量、排列方式，在施工点位井筒内布设压裂管网，并将其与高压水泵和控制系统连接。
4.试压和压裂。
先进行试压，检测管道系统的密封性和耐压性，并根据煤层特点和地质结构参数调整水流压力和流量。
然后开始压裂作业，根据水力压裂方案逐级进行压裂，使煤层裂隙扩张，直到达到要求的透水性。
5.井筒修复和安全措施。
水力压裂后，需要对井筒进行修复和加固，确保井壁的完整性和稳定性。
同时，应选派专人进行安全监测和管道维护，以确保压裂作业的安全性和顺利性。
某煤矿应用地面水力压裂增透技术后，取得了以下几个明显的效果：1.煤层透水性显著提高。
2021.18科学技术创新压裂孔号 瓦斯含量 /m 3·t -1 水量 /t 水压 /MPa 原始含水率/%1#孔 4.2819 22.2 23～28 2.1 2#孔 4.4547102.7 18～22 1.8 3#孔 4.599571 18～25 2.6 4#孔 4.9510 100 23～30 3.2 5#孔 4.483451 23～27 2.5 6#孔 4.997178 20～32 1.8检验孔号 与2#压裂孔平距 /m 最大含水率/%1# 5 11.52# 10 10.73# 15 6.34# 20 5.95# 25 4.1 6# 30 2.5透气性系数m 2/(MPa 2·d) 压裂孔号 压裂前 压裂后 提高1#孔 0.0545 0.1149 110.8%2#孔 1.4787 3.1829 115.2%6#孔 0.5278 1.0266 94.5%顺层钻孔水力压裂增透效果试验研究张永松(淮南矿业(集团)有限责任公司顾桥煤矿,安徽淮南232001)1矿井及试验区概况1613(1)工作面位于顾桥矿南三11-2采区,为南三采区首采面。
工作面可采长度1525m ,面长240m ,平均煤厚2.9m ,工作面上限标高-600~-700m ,煤层倾角1~4°,实测该区域最大原始瓦斯压力0.58MPa ,最大原始瓦斯含量5.5m 3/t ,煤层透气性差,为了防止工作面在回采过程中出现瓦斯超限事故,进一步保证安全生产,对该面实施了瓦斯抽采措施。
为提高煤层透气性和工作面瓦斯治理效率,在1613(1)工作面轨道顺槽施工6个顺层水力压裂增透试验孔,单孔最大注水量102.74m 3,平均注水量70.8m 3/孔,并对压裂效果进行了考察。
2试验方案2.1钻孔布置1613(1)轨道顺槽压裂钻孔及普通抽采钻孔布置示意图如图1所示。
将1613(1)轨顺分为压裂区和未压裂区来进行压裂效果、压裂半径的考察,前200m 范围内(压裂区)压裂孔间距50m ,中间940m 范围(未压裂区)钻孔提前施工完毕,未进行压裂,后400m 范围(压裂区)压裂孔间距100m 。
水力压裂增透技术应用探究发布时间：2021-12-03T08:03:20.487Z 来源：《工程建设标准化》2021年36卷10月19期作者：裴永生[导读] 水力压裂增透技术是目前我国煤矿瓦斯抽采技术之一,近年来,取得了举得大发展。
为了提高低透气性突裴永生淮河能源控股集团煤业公司张集煤矿，安徽淮南 232001摘要：水力压裂增透技术是目前我国煤矿瓦斯抽采技术之一,近年来,取得了举得大发展。
为了提高低透气性突出煤层的瓦斯抽采量,达到抽采消突的目的,我们采用水力压裂增透技术，经实践表明,水力压裂技术可将煤(岩)体内部微裂隙扩展使其连同,将煤体内的瓦斯潜能及弹性能得到一定量的释放,是煤层的透气性增加,结合瓦斯抽防技术使被压裂的实体煤内的瓦斯压力和瓦斯含量降低,削减和消除煤体突出的危险性。
这项技术的实施有效的保证了突出煤层区域消突,为在突出危险区的煤层开采提供了一项可行的措施。
关键词：水力压裂；技术；管理；应用对国内煤矿进行统计发现，大多数煤矿煤层的透气性不理想，除此之外，瓦斯含量也比较高，正因如此，瓦斯事故在所有矿难事故之中占有较大比例，与此同时，还会导致严重的人员伤亡和难以估量的经济损失。
随着煤层开采深度的不断加深，突出煤层也相应增多，这对煤矿的生产安全埋下了严重的隐患。
在传统煤矿瓦斯治理工作中，缺乏效果显著的治理措施，而伴随着水力压裂技术的不断成熟，能够比较理想地增加煤层的透气性，与此同时，还能够明显降低煤层之中瓦斯的实际含量，表现出了良好的应用效果。
1 水力压裂增透原理目前为增大煤层透气性采取的主要措施有煤层进行水力割缝、松动爆破、大直径（扩孔）钻孔、预裂控制爆破等。
由于瓦斯抽采率低，开采过程游离瓦斯大量涌入回采工作面，加大了瓦斯灾害的危险性，危及矿井和矿工的生命安全。
因此，目前亟需一种有效的低透气煤层卸压增透技术。
煤矿井下水力压裂技术是一种借鉴油气行业地面水力压裂，将其技术、装备改进后引入到煤矿井下，利用高压水注入煤层之后，依次进入一级弱面（张开度较大的层理或切割裂隙）、二级裂隙弱面、原生微裂隙，同时压力水在裂隙弱面内对壁面产生内压作用下，导致裂隙弱面发生扩展、延伸、以至相互之间发生联接贯通过程实现压裂分解。
煤矿地面水力压裂增透技术研究及应用煤矿地面水力压裂（HydraulicFracturing,称为“FR”）是一种新型的增透技术，用于提升储量和储量质量，这种技术在近年来受到越来越多行业的关注。
随着技术的发展，FR在煤矿储量开发和延伸的工作中发挥着重要的作用。
本文将讨论FR在煤矿地面的研究和应用现状，以便更好地了解它的发展历程，分析其优缺点和挑战，以及探讨未来发展趋势。
FR技术起源于20世纪50年代，此后经过不断的发展和改进，逐渐成为煤矿开采和延伸工作中非常重要的一环。
FR技术可以有效地增加储量并发掘更多原油和页岩气藏，覆盖了更广泛的地区。
这一技术可以有效改善有限的渗流条件，增加储量的可采比，以及更好的采出效率。
FR技术包括水力投放系统和地面控制系统。
水力投放系统用于在岩层表面施加压力，产生水流和破裂岩石，在岩层表面形成开口，从而有效提升采收率。
地面控制系统则负责控制水流的方向和强度，精确控制层的位置，避免非目标层的损伤。
目前，煤矿FR技术的应用受到了越来越多人的关注，它曾经成功应用于伊拉克，沙特阿拉伯，中国等国的煤矿。
伊拉克的煤矿开采面临着困难，传统的水力压裂技术不能解决该问题。
因此，采用了FR技术，有效地提高了煤矿层级建设，改善了开采效率和储量质量，提升了煤矿耗量。
此外，在沙特阿拉伯，以往在岩层发育条件不理想的地区，采用FR技术显著改善了煤矿储量和储量质量，减少了搬矿工作量。
在中国，由于历史原因，煤矿层面常常存在极大的渗流，通过采用FR技术，实现了煤矿开采的更好发展。
尽管FR技术取得了有益的成果，但也存在一些挑战。
首先，FR 操作极易受到环境因素的影响，如地质结构和渗流，这可能会影响气流的形成，降低增透效果。
此外，传统的FR技术操作工艺较为复杂，且投放精度较低，可能导致气流分布不均匀或发生漏失，不利于储量开发。
此外，水力投放隔气层可能会造成永久性的损伤，从而限制了该技术的应用范围。
针对FR技术存在的难题，在未来可能会有新的解决方案。
