為了解決礦井瓦斯預(yù)抽中存在的問題,提高礦井瓦斯抽采利用效率,杜絕瓦斯災(zāi)害事故發(fā)生,以新集二礦瓦斯預(yù)抽工藝為研究背景,針對礦井采掘接替緊張、煤層透氣性差、瓦斯抽采率低等技術(shù)難題,提出了超高壓水力割縫與水力壓裂聯(lián)合增透技術(shù)�；趲r石力學(xué)與流體力學(xué)理論,分析了超高壓水力割縫與水力壓裂聯(lián)合增透機(jī)理。并采用數(shù)字模擬方法研究確定了沿槽縫延伸方向,縫槽至煤體深部依次形成破碎區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)及原巖應(yīng)力區(qū),被沖割煤體受高壓水射流剪、割應(yīng)力作用影響,原巖應(yīng)力區(qū)向煤體深部轉(zhuǎn)移,煤體滲透率增大。得出水力壓裂鉆孔布置在超高壓水力割縫形成的塑性區(qū)范圍內(nèi)能夠達(dá)到較好的增透效果,并設(shè)計了超高壓水力割縫與水力壓裂一體化聯(lián)合增透技術(shù)工藝:割縫水壓為95～100 MPa,旋轉(zhuǎn)水尾轉(zhuǎn)速為40 r/min,割縫間距為1.0～1.2 m,單刀沖割時間為12 min;水力壓裂鉆孔直徑為95 mm,并采用?100 mm的鉆孔洗擴(kuò)裝置沖、擴(kuò)鉆孔。通過在新集二礦2201采區(qū)220108底板巷2號上鉆場的應(yīng)用結(jié)果顯示:超高壓水力割縫與水力壓裂協(xié)同增透技術(shù)能夠明顯改善煤層透氣性,瓦斯抽采30 d以后,協(xié)同超高壓水力割縫鉆孔平均瓦斯抽采純量... 

【文章來源】：煤炭科學(xué)技術(shù). 2020,48(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

超高壓水力割縫工藝布置

割縫卸壓增透后，槽縫周圍煤體滲透率變化情況如圖2所示。由圖2可知，水力割縫完成后，煤體內(nèi)部形成圓盤狀縫槽，縫槽至煤體深部依次形成破碎區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)及原巖應(yīng)力區(qū)。隨著瓦斯預(yù)抽時間延長，在瓦斯壓力釋放與應(yīng)力卸載雙重因素作用的共同影響下，被沖割煤體受高壓水射流剪、割應(yīng)力作用影響，縫槽周圍煤體有效應(yīng)力降低，原巖應(yīng)力區(qū)向煤體深部轉(zhuǎn)移，沿縫槽延伸方向，使得原先受高應(yīng)力載荷作用閉合的煤體導(dǎo)氣縫槽，受有效應(yīng)力降低作用，縫槽重新導(dǎo)通，并產(chǎn)生新的裂縫、裂隙。且產(chǎn)生的裂縫、裂隙形成瓦斯運(yùn)移導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)，縮短了瓦斯運(yùn)移路徑，煤體滲透率增大，提高了瓦斯抽采效率。1.2 水力壓裂增透技術(shù)原理

式中:r1為鉆孔半徑，m;r2為距離鉆孔之間的距離，m;σr為徑向主應(yīng)力，MPa;σh為最小主應(yīng)力，MPa;σv為最大主應(yīng)力，MPa;θ為鉆孔周圍某點(diǎn)與最大主應(yīng)力σv之間的夾角，(°);σθ為切向有效應(yīng)力，MPa。壓裂過程中，壓裂液通過鉆孔進(jìn)入煤體的速度遠(yuǎn)大于煤體自然吸收的能力，隨著壓裂液的不斷增多，進(jìn)入煤體內(nèi)部的液體壓力升高，煤體內(nèi)部閉合的縫隙在液體壓力與地應(yīng)力的共同作用下沿縫隙弱面重新張開，形成導(dǎo)通網(wǎng)絡(luò)，煤層滲透性增大。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3088814