水力化增透技术标准(暂行)

水力修复增透技术在孟津煤矿的应用孟鹏飞;冯俊超【摘要】由于三软煤体透气性差、瓦斯抽采率低,而且随着抽采时间的增加,瓦斯抽采钻孔易发生失稳堵孔导致抽采量严重衰减,钻孔抽采效率降低.针对义煤集团孟津煤矿地应力大、塌孔堵孔现象尤其严重的问题,在孟津煤矿21031胶带底抽巷进行老孔修复增透实验,并对修复钻孔的抽放浓度、流量等参数进行对比分析.考察结果表明:水力冲孔作业机的钻孔修复增透效果显著,修复增透钻孔中单孔平均浓度提升了44.3％,流量提升了73％.有效修复了塌、堵钻孔,提高了煤层瓦斯的抽采效率.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】3页(P43-44,47)【关键词】瓦斯抽采;水力冲孔;堵孔;修复;卸压增透【作者】孟鹏飞;冯俊超【作者单位】河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TD712.6我国大部分高瓦斯矿区煤层都为透气性低和易流变的三软煤层[1]，煤层透气性系数为0.001～1 m2/(MPa2·d)，因此三软煤层的瓦斯治理工作异常的艰巨。

尽管进行高密集度的钻孔布置，以及高负压的工艺措施进行瓦斯抽采，但是除了三软煤层本身特点造成的瓦斯运移困难以外，还有煤体松软造成塌孔、堵孔[2-3]现象严重，这些原因造成了三软煤层的瓦斯抽采效率不高。

针对以上问题，采用最新发明的“瓦斯抽采孔水力作业机”，通过在孟津煤矿12031胶带底抽巷的水力冲孔[4-5]试验，不仅对老孔进行了修复，同时还对钻孔进行了卸压增透，提升了煤层的透气性，从而提高钻孔的瓦斯抽采效率，使老孔“重新焕发生机”。

试验地点设在12031胶带底抽巷441～459 m之间，巷顶距二1煤层岩柱10～15 m，煤层倾角3°～6°煤层松软、透气性差，实测瓦斯含量为3.99～15.42m3/t，平均为8.45 m3/t。

煤层瓦斯强化抽采水力增透技术综述煤层瓦斯强化抽采水力增透技术是目前煤层瓦斯开采中的一种新型技术，其原理基于水力压裂技术，通过加压水流对煤层进行压裂，防止煤层能力随着开采而下降，同时将瓦斯通过水流强制排出，达到增加煤层透气性和瓦斯抽采效率的目的。

该技术已经在国内外得到广泛应用，本文将针对该技术做一综述。

一、技术原理煤层瓦斯强化抽采水力增透技术的原理是在注水的情况下采用高压水射流对煤层进行压裂，形成裂缝并将瓦斯驱出。

整个过程中，注水在起到增加破裂压力的同时，也扮演着传递压力、稳定煤层和降低压裂松弛性的重要角色。

在压裂结束后，裂缝中的水可以自然回流，在回流过程中，如果有瓦斯蓄积，就可以通过水流强制排出，达到增透和气抽的效果。

二、技术特点1. 大幅提升煤层透气性和瓦斯抽采效率。

2. 有效避免煤层能力随着开采而下降的问题。

3. 技术过程简便，设备安装方便，投资成本低。

4. 适用于长煤层、坡降大、瓦斯涌出量大的煤层区域。

5. 对地质条件要求不高，能适应不同的地质条件。

6. 技术对环境影响小，不会对地下水和生态环境造成污染。

三、技术应用1. 在煤层气加压蓄能运输中，强化瓦斯抽放，提高瓦斯回收率。

2. 可在低渗透性煤层中进行开采前预处理。

3. 在瓦斯田开采中，通过增透压力提高煤层透气性和开采效率。

4. 可用于煤层气矿长泵吸采气管道的加压。

四、技术亮点煤层瓦斯强化抽采水力增透技术在煤层瓦斯开采中具有以下亮点：1. 使用压裂技术增加煤层透气性，与传统的压裂技术相比，它的优点在于技术更简单、安装方便、成本更低、效果更好。

2. 整个过程中采用注水来达到稳固煤层的目的，避免了高压气体带来的潜在危险。

3. 它能够适应不同的地质条件，但其应用前还是需要对地质情况进行一定的分析和判断。

4. 该技术在煤层气加压蓄能运输和煤层气抽放中的应用效果显著，能够有效提高煤层瓦斯资源的回收，并减少了对环境的影响。

五、技术前景煤层瓦斯强化抽采水力增透技术是一种有效提高煤层瓦斯抽采率和安全性的创新技术，它有着广阔的应用前景。

煤矿井下6种常用瓦斯治理增透措施解读通过充分调研国内现在各主要突出矿井使用的瓦斯泄压增透抽采技术，常见的通常有以下6种：①水力割缝技术；②水力冲刷技术；③水力冲孔技术；④水力挤出技术；⑤深孔预裂爆破技术；⑥水力压裂技术。

水力化技术主要原理是将具有高压能的水压入煤体内，延伸煤层原生的裂隙，或者人为的挤压形成新的孔隙、裂缝等，使得岩体的位置发生变化，进而对煤层完成了卸压、增渗。

1、水力割缝技术大致过程为：将具有一定高压能的水，射入到钻孔内，钻孔内四周的煤体受到冲击，且通过钻孔排出，钻孔四周通过水力的作用出现了大量的缝槽，提高了产煤量，提供了煤体变形空间，増大单孔影响范围，改善了瓦斯流动条件。

采用割缝的方法释放部分煤体的有效应力，使煤体发生塌陷和垮落，应力场发生变化，煤体缝隙的数量和宽度等都显著变大，煤体的渗透性大大提升。

但在实际工程中，由于诸多因素（如地质条件）的干扰，水力切割形成的间隙较小，煤体还没达到预期的破裂效果就在外力作用下的复合，割缝效果因此大幅减小。

而且在钻孔自喷煤层或硬质煤的矿井中这个技术是不能使用的。

2、水力冲刷技术是用水以一定的压力能冲刷钻孔，将水注入煤体，水压破坏了煤体，使煤体中的瓦斯被挤压出煤体，裂隙的数量以及煤体的湿度不断增加，煤质逐渐疏松，瓦斯抽采具有显著的增透作用，泄压的范围大大扩大，瓦斯压力显著降低，流动性显著增强，这与煤矿开采中的瓦斯泄压效果是一致的。

此外，该技术可以改变煤体的力学特性，增强塑性，降低弹性模量，使煤体内部的应力分布发生变化，可以有效避免瓦斯突出所造成的危害和损失，保证煤矿开采工作的高效开展。

3、水力冲孔技术可以有效地保护煤岩柱。

存在煤与瓦斯突出威胁的煤层可以实施水力冲孔作业，钻孔施工好后，通过高压水作业喷头冲击钻孔四周的煤体，大量的原煤和瓦斯被冲出，并出现大量裂隙，煤层应力重新分布，从而局部煤层完成卸压增透，有力地提高了抽放效果，在一定范围内降低了煤层瓦斯突出的威胁。

深部低透煤层水力割缝卸压增透技术研究现状及发展趋势杨慧明【摘要】中国煤矿煤层的渗透率普遍较低,瓦斯抽采难度高、抽采率低、抽采达标工程量大,深部高应力条件下瓦斯抽采难度更大.煤层卸压增透是深部低透气性煤层瓦斯灾害防治与煤层气高效开发的关键,而水射流割缝技术是煤层卸压增透的重要技术之一.围绕水射流割缝技术研究发展,系统总结了水力割缝的卸压增透机理、强化射流方法、割缝工艺、射流割缝装备等4个方面的研究现状,分析了当前水力割缝技术在卸压增透量化机理、割缝工艺方法、增透效果评价、装备性能等方面存在的问题,并对水力割缝技术的切割增透能力、装备研发方向、推广应用前景等发展趋势进行了展望.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)006【总页数】5页(P147-151)【关键词】深部煤层;透气性;水力割缝;瓦斯抽采;卸压增透;研究现状;发展趋势【作者】杨慧明【作者单位】瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400037【正文语种】中文【中图分类】TD712随着煤矿开采深度的增加，煤层地应力和瓦斯压力增大，透气性降低。

煤炭开采面临的瓦斯突出危险显著增高，并且其发生机制及类型也趋于复杂。

同时，随着煤炭生产的机械化、高效集约化发展，开采规模扩大、工作面扰动剧烈，工作面绝对瓦斯涌出量增大，导致窒息、瓦斯爆炸等危害的威胁也趋于严重。

瓦斯灾害已成为制约我国深部高瓦斯、高应力、低透煤层矿井高效节约化开采和安全生产的主要问题。

同时，煤层瓦斯（煤层气）也是一种宝贵的清洁能源，我国埋深2 000 m以浅的瓦斯地质资源量约36.81万亿m3，与陆上常规天然气资源量相当[1]。

从环保角度看，瓦斯的温室效应是CO2的21倍，巨量瓦斯排放将加剧地球气候变化速度。

因此，煤层瓦斯的高效抽采是解决煤矿安全隐患、清洁能源开采、环境保护等一系列问题的关键。

然而，深部煤层透气性普遍较低，常规钻孔抽采方法影响范围小、效率低，导致工作面钻孔工程量大，抽采达标周期较长。

水力压冲一体化增透抽采瓦斯技术王宝贵【期刊名称】《工矿自动化》【年(卷),期】2024(50)1【摘要】现有的水力压裂、水力冲孔、水力掏槽、水力割缝等煤矿井下水力增透技术工艺复杂、适应条件单一、劳动强度大,而钻冲一体化、钻扩一体化、水力冲/压一体化等技术对硬煤增透效果不理想,且存在工序繁琐、不能连续作业等问题。

针对上述问题,提出了一种水力压冲一体化增透抽采瓦斯技术,在钻进过程中利用高压水射流定点(定向、分段)对煤层实施水力增透作业,可实现集打钻、对软煤水力冲孔及对硬煤水力喷射压裂的一体化作业。

揭示了水力压冲一体化增透原理,即通过水力冲孔将软煤层的部分煤体冲出,实现软煤层出煤卸压增透,对硬煤层进行定点水力喷射压裂,实现硬煤层造缝增透;研制了水力压冲一体化钻具,满足高泵压、大排量的要求,具备较强的破岩和排屑能力,其工序简单、可操控性强;给出了高压水射流冲孔和水力喷射压裂时的钻具操控方法,探讨了钻进时冲压工艺和退钻时冲压工艺。

在某矿16101底抽巷使用水力压冲一体化钻具进行了现场工程试验,结果表明:在软煤段进行水力冲孔作业,比传统水力冲孔缩短时间60%~80%,而单孔出煤量增加了约2倍,单孔平均百米瓦斯抽采纯量提高了1倍;在硬煤段进行水力喷射压裂作业,单孔平均百米瓦斯抽采纯量比传统水力冲孔提高了2倍。

【总页数】7页(P35-41)【作者】王宝贵【作者单位】山西焦煤西山煤电集团公司杜儿坪矿;太原理工大学继续教育学院【正文语种】中文【中图分类】TD712【相关文献】1.水力冲孔压裂卸压增透抽采瓦斯技术研究2.松软低透气性煤层水力压裂增透瓦斯抽采技术研究3.水力压裂增透技术在瓦斯抽采中的应用4.构造煤层水力造穴卸压增透瓦斯抽采技术体系与应用5.低透气性煤层水力压裂增透瓦斯抽采技术研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

煤层瓦斯强化抽采水力增透技术综述李波;张城玮【摘要】简要介绍了我国煤层瓦斯抽采现状,对煤层瓦斯强化抽采水力增透技术中水力压裂增透技术和高压水射流割缝增透技术的原理、设备概况、应用发展概况进行了综述并分别介绍了2种技术的应用实例,说明了煤层瓦斯强化抽采水力增透技术对于提高煤层瓦斯抽采率具有良好的效果.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】3页(P143-145)【关键词】瓦斯抽采;水力压裂;高压水力射流割缝【作者】李波;张城玮【作者单位】成都理工大学能源学院, 四川成都 610051;成都理工大学能源学院, 四川成都 610051【正文语种】中文【中图分类】TD713.3煤矿瓦斯是一种无色、无味、难溶于水的气体，以甲烷为主要成分。

当煤矿瓦斯与空气混合并达到一定浓度时，容易发生爆炸事故，造成严重的人员伤亡和巨大的经济损失。

同时，煤矿瓦斯也是一种可利用的清洁能源，其热值是煤的2～5倍，可用于工业生产和生活的各个方面。

因此，进行瓦斯抽采、降低煤矿瓦斯浓度是保证煤矿井下作业人员生命安全和煤矿安全生产的必要要求，也是开发利用新能源的需要。

近年来，国家十分重视煤矿瓦斯的抽采利用，出台了多项政策，鼓励支持煤矿瓦斯的抽采利用工作。

1 我国煤层瓦斯抽采现状我国的大部分煤层透气性差、煤层瓦斯含量高、地质条件比较复杂、具有严重的突出危险，瓦斯抽采难度大。

为了提高煤层瓦斯抽采率，得到理想的抽采效果，应使用增透技术来提高煤层透气性。

2 强化抽采水力增透技术原理及应用在低透气性煤层增透技术研究过程中，水力增透技术逐渐被应用。

该技术以水为介质，通过高压水泵给水加压，使其作用于煤层，在强大的水压作用下，煤层内部产生裂缝，这些裂缝相互沟通，在一定范围内形成了多裂缝连通网络，增加了煤层的透气性，改善了煤层内部瓦斯流动状况，从而获得了较好的煤层瓦斯抽采效果。

国内大量的强化抽采水力增透技术应用效果良好。

水力压裂增透范围及其在瓦斯抽采中的应用章冰悬【摘要】为了提高瓦斯抽采率及增加煤层透气性,研究了水力压裂增透范围以及其在瓦斯抽采中的应用,分析了瓦斯渗透率与含水率关系、煤层应力—渗流规律,采用数值模拟软件,研究了孔隙水压力分布、孔隙最大主应力、不同测压系数下最大主应力变化、宏观裂隙长度变化规律以及渗流量、空隙水压、最大主应力的变化曲线.应用实践表明:当采用水力压裂技术时,抽采效果提高了3～5倍.研究可为类似工程条件的瓦斯抽采提供了借鉴.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2018(040)012【总页数】3页(P35-37)【关键词】水力压裂;增透范围;瓦斯抽采;渗流规律;数值模拟;含水率【作者】章冰悬【作者单位】山煤集团霍尔辛赫煤业公司,山西长治 046600【正文语种】中文【中图分类】TD712.60 引言随着煤矿开采逐渐向深部延伸，瓦斯灾害越来越严重，而且水力压裂增透技术是增大瓦斯抽采的主要方法，提高了瓦斯抽采率，增大了煤层透气性。

国内外学者对水力压裂增透范围及其在瓦斯抽采中的应用进行了研究，秦松等[1]对坚硬顶板水力致裂最佳割缝位置进行了模拟研究，在基本顶距直接顶最上边界之间，裂缝的位置选择在基本顶中间及靠近直接顶致裂效果最佳；林柏泉等[2]研究了水力割缝煤体多场耦合响应规律，开展了水力割缝钻孔周围瓦斯流场演化数值模拟研究。

1 瓦斯渗透率与含水率关系煤体瓦斯平均渗透率K[3-7]：(1)式中，pa为出口压力；pb为进口压力；A为试件横截面面积；p0为标准大气压；L为时间长度；μ为瓦斯动力黏滞系数；v为煤体瓦斯渗流流量。

2 煤层应力—渗流规律煤体渗透率大小和颗粒大小及排列方向、液体渗透方向上空隙的形状、气体、孔隙度等因素有关，表征了液体能力和煤体本身传导气体能力密切相关。

典型煤体应力应变曲线和渗透率关系如图1所示。

ab段为空隙裂隙压密段；bc段为微破裂和弹性变形发展阶段；cd段为渐进破坏阶段；d后段为失稳破坏阶段。