超高压水射流"割压联合"卸压增透关键技术及应用
张永将1
徐遵玉2
李帅1
袁本庆2
1.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037;煤矿灾害防控全国重点实验室,重庆 4000372.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037;煤矿灾害防控全国重点实验室,重庆 400037;安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽 淮南 232001
摘要：针对深部低透气性煤层瓦斯抽采效率低、突出灾害防治难度大的问题,水力压裂、水力割缝、水力冲孔等水力化措施已成为煤矿提高煤层透气性、降低突出危险性的重要措施,但单一的水力化技术存在一定的局限性.为进一步提升深部低透煤层的卸压增透效果,提出了超高压水射流"割压联合"卸压增透技术,通过协同融合水力割缝精准卸压与水力压裂大范围增透的优势,基于理论分析、数值模拟与现场试验等手段,揭示了"割压联合"协同作用机制:水力割缝形成的缝槽诱导煤体应力重新分布,产生塑性弱化区;压裂液优先沿塑性弱面定向扩展,构建贯通形成立体裂隙网络,从而有效避免单一水力压裂存在的卸压盲区与局部应力集中现象.研究分析了影响割压联合卸压增透效果的关键因素,并基于新集二矿 1煤层具体情况,通过数值模拟优化了割压联合关键工艺参数:缝槽间距 10m可确保塑性区有效搭接,避免压裂空白带;钻孔间距 70m有利于实现裂隙网络的高效贯通,形成均匀增透区域.提出了"控制型"、"强化型"割压联合卸压增透技术,"控制型"割压联合技术核心在于预先干预,在控制区域边界预施工控制孔形成导向边界,引导"割压"联合作用产生的裂隙在控制区内均匀扩展;"强化型"割压联合技术侧重于局部后处理,在采用割压联合卸压增透后,局部区域可能存在高应力区或增透薄弱区,补充水力割缝措施进行强化卸压增透;在新集二矿220106工作面现场应用表明,瓦斯抽采效率提升 2.3～2.9倍,钻孔工程量减少 33%～38%,抽采达标时间缩短 41%～53%."割压联合"技术成功实现了低渗煤层的大范围、均匀化、高效率卸压增透,为煤矿安全高效开采提供了理论与技术支撑.
关键词：水力割缝水力压裂瓦斯抽采控制型卸压增透强化型卸压增透
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52474277)国家重点研发计划(2023YFC3009003)重庆市自然科学基金资助项目(CSTB2022NSCQ-MSX0373)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 201-212 )
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