為了解決低透氣性煤層瓦斯治理的難題,以常村煤礦23采區(qū)膠帶運輸大巷為工程背景,分析了CO₂致裂增透技術(shù)原理,設(shè)計了常村煤礦23采區(qū)膠帶運輸大巷CO₂致裂增透技術(shù)方案,確定其致裂參數(shù)與范圍�，F(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明,采用CO₂致裂增透技術(shù)后,瓦斯抽采濃度由原來普遍低于40%,在較長時間內(nèi)維持在40%左右,膠帶大巷煤體中的瓦斯含量平均減少了2.37 m³/t,最高減幅達到42.36%,瓦斯抽采效果明顯提高。 

【文章來源】：中國煤炭. 2019,45(03)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖１２３采區(qū)膠帶運輸大巷平面圖

ＣＯ２，裝置起爆后，ＣＯ２會由液體狀態(tài)向氣體狀態(tài)轉(zhuǎn)化，在這種變化過程中，大量的能量得到釋放，并沿著鉆孔向四周擴散。由于起爆后所引起的爆破壓力遠大于煤層的抗壓強度，在鉆孔周圍一定范圍內(nèi)的煤體會迅速破碎，從而形成一定范圍內(nèi)的粉碎區(qū)。由于裝置起爆后，轉(zhuǎn)變后的ＣＯ２氣體會迅速膨脹，在鉆孔周圍形成環(huán)向以及徑向裂隙，裂隙之間相互交錯，形成一定范圍內(nèi)的裂隙區(qū)。當起爆后的應(yīng)力在往鉆孔深部擴散時，并不會對煤層造成損害，只能引起煤體局部震動，此區(qū)域稱之為震動區(qū)，如圖２所示。正是由于鉆孔周圍粉碎區(qū)以及裂隙區(qū)的存在，極大擴展了瓦斯的運移途徑，增加了煤層的透氣性，提高了煤層瓦斯的抽采量。另外，ＣＯ２的存在可驅(qū)使更多的吸附瓦斯轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x瓦斯，進一步增加了瓦斯的解吸量，加之ＣＯ２的存在隔絕了氧氣，不會因為裝置起爆而引起火花，是一種安全可靠的技術(shù)方法。１—致裂鉆孔；２—粉碎區(qū)；３—裂隙區(qū)；４—震動區(qū)圖２致裂形成的區(qū)域３常村礦ＣＯ２致裂增透方案設(shè)計３．１致裂鉆孔布置方案ＣＯ２致裂鉆孔深度為６０ｍ，致裂孔直徑選�。梗矗恚�，根據(jù)鉆孔安設(shè)需要，擴孔至直徑１１３ｍｍ，沿巷道掘進方向順層布置，壓裂桿數(shù)量為２０根／孔，單致裂管長１．５ｍ，每根內(nèi)充１．５ｋｇ的液態(tài)ＣＯ２，進行致裂鉆孔時，采用專用封孔器進行操作。致裂４８中國煤炭第４５卷第３期２０１９年３月

相關(guān)參數(shù)：致裂孔方位角１８０°，與煤層傾角夾角３°，封孔深度１５ｍ，封孔壓力７～８ＭＰａ。３．２預(yù)抽鉆孔布置方案在膠帶大巷兩側(cè)開挖了瓦斯抽采邁步鉆場，用于更好地提升煤層瓦斯預(yù)抽的效果。具體尺寸為：深５ｍ，里寬４ｍ，外寬９ｍ，高３．４２ｍ。同側(cè)及異側(cè)鉆場的間距分別為１２０ｍ和６０ｍ。在兩側(cè)的瓦斯鉆場中向巷道掘進方向進行預(yù)抽鉆孔的施工，用于抽采前方煤層中的瓦斯，每個鉆場內(nèi)布置有６個瓦斯預(yù)抽鉆孔，預(yù)抽孔直徑９４ｍｍ，擴孔至１１３ｍｍ，長度為１４０ｍ，沿煤層傾角方向布置。這種瓦斯預(yù)抽方式不占用膠帶大巷的掘進時間，巷道掘進和瓦斯預(yù)抽工作同時進行，實現(xiàn)了平行作業(yè)。具體布置形式如圖３所示。為避免ＣＯ２致裂對膠帶大巷煤層巷道幫部造成破壞，在距膠帶大巷與回風大巷各�。玻埃淼陌踩嚯x。圖３膠帶大巷鉆場預(yù)抽鉆孔＋致裂鉆孔布置圖４常村礦ＣＯ２致裂增透效果分析４．１致裂后瓦斯抽采濃度變化為了對比分析ＣＯ２致裂增透對瓦斯抽采的效果，在ＣＯ２致裂試驗前后分別測定了抽采體積分數(shù)、瓦斯抽采純量，根據(jù)現(xiàn)場致裂試驗前后測出的數(shù)據(jù)，繪制了其相應(yīng)的變化趨勢圖，如圖４～５所示。圖４平均瓦斯抽采體積分數(shù)隨時間變化情況從圖４～５中可以看出：ＣＯ２致裂增透前，瓦斯抽采濃度普遍低于４０％，煤層瓦斯含量較大，煤層瓦斯抽采效率低；ＣＯ２致裂增透后瓦斯抽采濃度大幅提升，且較長時間內(nèi)維持在４０％左右，瓦斯抽采總量得到提高；ＣＯ２致裂后單孔瓦斯日抽采純量也呈現(xiàn)不斷增加的趨勢，高于ＣＯ２致裂前。致裂前抽采２０ｄ時

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