卸压增透

摘要： 针对我国高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采困难、极易导致煤与瓦斯突出的现状,分析了现有煤层瓦斯抽采的各种技术措施,研究了冲孔造穴的卸压增透原理,指出冲孔造穴是实现高瓦斯低透气性煤层卸荷增透的关键技术,并对我国水力冲孔造穴技术装备的研发进展进行了系统总结分析。在寺家庄煤矿和平煤八矿开展典型现场试验结果表明,采用目前广泛应用的煤层水力钻冲一体化装备和煤层机械扩孔一体化装备能够高效进行高瓦斯煤层扩孔造穴,降低煤层钻孔施工量,提高煤层透气性系数23.9倍以上,提高钻孔瓦斯抽采浓度和纯量在2倍以上。

摘要： 金刚石串珠绳锯切割煤层可以实现连续性大面积煤层割缝,为了获得割缝后煤层内部的卸压渗流规律,通过煤体瓦斯渗流试验,得出不同损伤煤样的应力-渗透率拟合公式,并在此基础上采用FLAC^(3D)数值模拟方法,分析割缝后煤层的应力及渗透率分布规律.模拟结果表明:煤层割缝后,缝槽上方和下方的煤岩体应力得到释放,形成卸压区,且卸压效果与缝槽的垂直距离成反比,缝槽左右两侧出现应力集中现象;随着割缝工作面的推进,卸压区与渗透率升高区的范围逐渐扩大;随着缝槽数量的增多,煤层应力降低值和渗透率升高值越大,即增加缝槽数量可以获得更好的卸压增透效果.该研究成果对金刚石串珠绳锯切割煤层的工程实践具有一定指导意义.

摘要： 煤巷掘进过程中,为减少煤层瓦斯压力和含量,消除煤与瓦斯突出危险,避免各类瓦斯事故的发生,以左权阜生煤业典型的低透气高瓦斯松软煤层为例,根据水力冲孔卸压增透的机理,采用数值模拟软件确定了水力冲孔作用的有效影响半径,并将水力冲孔应用到工程实践中,从抽采效果、消突效果和掘进速度等角度说明了水力冲孔的效果。实践表明,水力冲孔的应用能有效减少煤层瓦斯压力和含量,防治煤与瓦斯突出效果显著。

摘要： 为了解决深井高地应力低透气性强突出中硬煤层瓦斯抽采钻孔工程量大、抽采时间长、瓦斯灾害频发的难题,通过对中压水力割缝破煤机制、设备构成、割缝工艺技术流程进行研究,提出煤体顺层长钻孔中压水力割缝卸压增透技术,并在中煤新集二矿220108工作面1煤层开展工程实践。结果表明:中压水力割缝增大了煤体内暴露空间体积,割缝等效半径可达到1.25~1.95 m;割缝钻孔瓦斯涌出初速度增大了7.3倍,瓦斯涌出衰减系数降低了73.1%;割缝钻孔抽采瓦斯浓度提高了1.8倍,抽采瓦斯纯流量提高了1.3倍,实现了持久高浓度连续抽采。与未割缝普通钻孔相比,割缝钻孔抽采15、30 d的钻孔抽采半径分别增大34.8%、32.2%,可有效缩短瓦斯抽采达标时间,同时减少了瓦斯治理工程量,能够解决采掘接替失衡难题,实现强突出煤层的安全高效开采。

摘要： 基于保护层开采是治理低渗透率高瓦斯突出煤层最有效措施,针对薄煤层和极薄煤层保护层的开采,提出了截割软弱底板以增加开采高度的半煤岩保护层工作面开采方法。以中兴煤矿3203保护层工作面为工程背景,通过滑移线场理论分析计算了3203上保护层工作面开采后底板岩体的最大破坏深度,并采用数值模拟方法对半煤岩上保护层开采卸压增透效应进行讨论。研究结果表明:3203保护层工作面开采后,底板岩体最大破坏深度h_(max)达20.74 m,底板最大破坏深度距离工作面煤壁的水平距离为13.99 m;3203被保护层的卸压率为0.58,在3203工作面对应区域膨胀变形率均大于6‰;残余瓦斯含量为4.57 m^(3)/t,可解吸瓦斯量W_(j)为0.68 m^(3)/t,煤层透气性系数由0.0437 m^(2)/(MPa^(2)·d)增加至1.08 m^(2)/(MPa^(2)·d),孔隙率由3.5%增加至4.05%,残余瓦斯压力为0.31 MPa,实现了高瓦斯矿井突出煤层高效、安全、经济生产的目的。

摘要： 为解决高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采浓度低的问题,探究低渗煤层水力造穴过程中各特征参数变化对卸压效果的影响,开展了水力造穴特征参数优化试验。首先,通过单一因素试验研究了不同出煤量、造穴次数及孔间距对水力造穴效果的影响;其次,根据Box-Benhnken理论设计了17组试验,对结果进行方差分析并建立了合适的二次模型;然后,通过响应曲面进一步分析了3个影响因素对试验结果的显著性。最后,利用Design-Expert软件确定水力造穴特征参数最优组合为:单孔出煤量0.7 t,单孔造穴次数12次,孔间距8 m。选取潞安集团某矿进行现场工业性试验,通过对比同一位置试验造穴孔与普通造穴孔的瓦斯抽采浓度与瓦斯抽采量发现:试验孔瓦斯抽采量提高了3倍以上,瓦斯抽采浓度提高了2倍以上,达到了卸压的目的。

摘要： 为解决五阳煤矿8003掘进工作面施工过程中存在的响煤炮、瓦斯异常涌出等问题,开展了上覆岩层关键层水力压裂卸压瓦斯治理技术措施,在理论判定掘进上覆岩层关键层的基础上,设计关键层水力压裂钻孔,利用高压水压裂煤层关键层岩层致使其发生损伤破坏,切断煤层上覆岩层的应力传递路径,改变煤层上覆岩层的应力使煤体卸压,改善煤层渗透率。结果表明:上覆岩层关键层水力压裂后,煤层卸压增透效果显著,掘进过程中响煤炮现象显著减少,回风流瓦斯浓度降低。研究结果可为松软煤层实施水力压裂卸压增透提供参考,以期取得比较理想的瓦斯治理效果。

摘要： 普通穿层钻孔抽采较难取得理想的瓦斯抽采效果。为克服普通抽采钻孔的局限性,使煤层有效卸压增透,本文对机械扩孔造穴卸压增透机理进行分析,在试验矿井的底板岩巷中施工钻孔进行机械扩孔造穴试验,采用多级指标对措施后的瓦斯抽采效果进行考察。结果表明:机械扩孔造穴作用煤体内部形成有利于瓦斯流动的裂隙网络,抽采流量、浓度及累计抽采纯量大幅提高,研究结果可为煤层实施机械扩孔造穴提供参考,以期实现较理想的瓦斯治理效果。

摘要： 保护层开采是高瓦斯煤层群安全高效开采的一种行之有效方法。新景矿主采3号､8号､9号､15号煤层,其中3号及8号煤层瓦斯压力大､透气性极低,均具有较强的突出危险性,不宜作为保护层首采层开采。为全面消除新景矿各主采煤层的煤与瓦斯突出危险性,实现煤层群的安全高效开采,以15号煤层作为超远距离保护层开采,通过现场测量15号煤层芦南区15303工作面开采前后3号､8号及9号被保护层的膨胀变形量､地应力､瓦斯压力以及透气性系数等参数,研究15号煤层作为超远距离保护层开采的卸压增透效果。结果表明15号煤层作为超远距离保护层开采可以极大地增加各可采煤层的透气性,缩短被保护层工作面预抽瓦斯的达标时间,消除了被保护层的煤与瓦斯突出危险性,实现了保护层与被保护层工作面协调开采,大幅度提升了矿井经济和综合效益。

摘要： 高瓦斯、高地应力掘进工作面顶板围岩动力现象频繁出现,严重制约了矿井安全生产。为防止煤岩动力灾害事故发生,五阳煤矿采用水力压裂技术开展掘进工作面顶板围岩卸压增透试验,以减小巷道上方应力效应、预先释放顶板瓦斯。利用瞬变电磁仪检测煤层裂隙电阻率变化以表征顶板水力压裂试验开展情况,通过对比顶板水力压裂前后工作面瓦斯浓度、煤炮响应次数及微震事件,研究顶板水力压裂技术的防灾效果。研究表明,煤层电阻率受顶板水力压裂效果影响巨大,同时压裂防灾效果明显,施工前后各项指标均有明显降低,瓦斯浓度降低40%,煤炮响应次数减小85%,微震事件减小76%。

摘要： 针对成庄煤矿低透气性煤层区域瓦斯抽采难度大的技术难题,开展高压脉动定向水力压裂卸压增透技术试验,实现单一低透气煤层卸压增透的目的,改善矿区低透气性煤层区域瓦斯抽采效果.脉动水力压裂技术及装备为瓦斯灾害防治提出了一种新的手段和方法。该方法主要是使用脉动压力周期变化的水流压入煤体中，一方面通过不同的注水压力可以使水渗入不同的裂隙孔隙中，增加煤体的润湿性，脉动高压水使得裂隙不断贯通、扩大，扩大润湿半径，最大范围地改变煤层的物理力学性质；另一方面通过周期性的脉动高压作用于煤体，不同压力下的水可以对煤体的裂隙孔隙产生“膨胀一收缩一膨胀”反复作用，最大限度地使得煤体力学性质发生改变。另外，脉动高压水有利于游离高压瓦斯的排放，减少煤体中瓦斯含量。

摘要： 开展低透气性高瓦斯煤层增透技术以提高抽采效果,对于预防和消除煤与瓦斯突出等瓦斯灾害的发生具有重要的工程应用价值和指导意义.以现场试验为研究手段,模拟煤层中深孔预裂爆破卸压增透过程,分析中深孔预裂爆破技术对低透气性煤层的作用机理和规律,并以此为基础,运用ANSYS/LS-DYNA软件建立数值模型,分析了预裂缝和微差间隔时间等参数在爆破中的导向作用与减震效应,获得了合理的爆破参数值,对煤层卸压增透具有明显作用.

摘要： 本发明公开了一种定向水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法，主要由胀裂器、推进杆、高压软管、高压蝶阀、高压水泵、水箱等组成，该装置将水箱中的水通过高压水泵形成高压流体，通过杆体带有刻度标尺的推进杆将胀裂器输送至预制的煤层裂隙位置处；高压流体通过推进杆使位于煤层定向裂隙处的胀裂器膨胀，从而对煤壁产生巨大径向应力，使煤层中预制的定向裂隙尖端产生应力集中并发生张拉破坏，裂隙不断扩展，在钻孔间形成连续贯通的裂隙网络，在停止对胀裂器注水时，关闭推进杆尾端的高压蝶阀，由于其密封作用，胀裂器依旧能维持较高压力，避免煤层中新生成的裂隙网络闭合，达到对煤层实时动态裂切效果，实现煤层增透、强化瓦斯抽采目的。

摘要： 本发明属于煤矿煤层卸压增透及瓦斯抽采技术领域，具体公开一种脉冲水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法，该装置主要由水箱、高压水泵、压力表、高压储水罐、气动阀、电磁阀组、控制柜等组成，该装置将高压水泵形成的高压水注入高压储水罐中，通过控制柜控制电磁阀、气动阀、引射泵的开闭形成高压脉冲流体，高压脉冲流体经输送杆到达胀裂器中，在高压脉冲流体作用下胀裂器产生周期性膨胀，从而对煤壁产生压缩‑膨胀‑压缩的周期性张压应力，使煤层中裂隙不断发育形成致密贯通的裂隙网络，从而达到煤层卸压、强化瓦斯抽采的目的。

摘要： 本发明属于瓦斯治理与地质地层领域，涉及一种水力压裂上覆关键层卸压增透方法，包括以下步骤：根据关键层理论确定上覆岩层中主关键层、亚关键层的位置，确定关键层的岩性性质；根据岩性性质确定水力压裂关键层压力控制以及压裂范围，通过单轴抗拉、抗压实验测定分析上覆关键层岩石力学参数，得到单轴抗压强度和单轴抗拉强度，采用H‑W模型对顶板砂岩破裂压力进行机算，确定水力压裂破坏关键层影响范围；确定水力压裂钻孔的布置方案，依据压裂范围，布置观测孔，确定压裂位置，进行压裂钻孔布置方案的确定，采用分段水力压裂技术，对上覆关键层进行充分压裂破坏，有效切断关键层与巷道两侧煤层顶板的应力传递路径达到卸压增透目的。

摘要： 本发明公开了一种定向水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法，主要由胀裂器、推进杆、高压软管、高压蝶阀、高压水泵、水箱等组成，该装置将水箱中的水通过高压水泵形成高压流体，通过杆体带有刻度标尺的推进杆将胀裂器输送至预制的煤层裂隙位置处；高压流体通过推进杆使位于煤层定向裂隙处的胀裂器膨胀，从而对煤壁产生巨大径向应力，使煤层中预制的定向裂隙尖端产生应力集中并发生张拉破坏，裂隙不断扩展，在钻孔间形成连续贯通的裂隙网络，在停止对胀裂器注水时，关闭推进杆尾端的高压蝶阀，由于其密封作用，胀裂器依旧能维持较高压力，避免煤层中新生成的裂隙网络闭合，达到对煤层实时动态裂切效果，实现煤层增透、强化瓦斯抽采目的。

摘要： 本发明属于煤矿煤层卸压增透及瓦斯抽采技术领域，具体公开一种脉冲水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法，该装置主要由水箱、高压水泵、压力表、高压储水罐、气动阀、电磁阀组、控制柜等组成，该装置将高压水泵形成的高压水注入高压储水罐中，通过控制柜控制电磁阀、气动阀、引射泵的开闭形成高压脉冲流体，高压脉冲流体经输送杆到达胀裂器中，在高压脉冲流体作用下胀裂器产生周期性膨胀，从而对煤壁产生压缩‑膨胀‑压缩的周期性张压应力，使煤层中裂隙不断发育形成致密贯通的裂隙网络，从而达到煤层卸压、强化瓦斯抽采的目的。

摘要： 本发明公开了一种可控爆压均匀卸压增透方法及系统，抽采方法包括如下步骤：由顶板巷道和/或底板巷道向煤层内施工开设抽采孔组，抽采孔组包括：爆压孔、控制孔和抽采孔，其中，控制孔配置在爆压孔在煤层宽度方向的两侧且与爆压孔之间形成锐角夹角；将多个爆压孔进行并联连通，并向爆压孔内注入高压水，实施同步水力压裂作业；当爆压孔和控制孔相互连通后，爆压孔内的高压水从控制孔内流出，并排放出煤泥和瓦斯，持续相爆压孔内注入高压水；当从控制孔内流出煤泥降低时，通过快速封孔器封闭控制孔，使得爆压孔与其他抽采孔的控制孔依次连通；当所有控制孔和爆压孔连通且排出煤泥之后，取出快速封孔器，封闭所有控制孔并联网抽采煤层瓦斯。

摘要： 本发明属于瓦斯治理与地质地层领域，涉及一种水力压裂上覆关键层卸压增透方法，包括以下步骤：根据关键层理论确定上覆岩层中主关键层、亚关键层的位置，确定关键层的岩性性质；根据岩性性质确定水力压裂关键层压力控制以及压裂范围，通过单轴抗拉、抗压实验测定分析上覆关键层岩石力学参数，得到单轴抗压强度和单轴抗拉强度，采用H‑W模型对顶板砂岩破裂压力进行机算，确定水力压裂破坏关键层影响范围；确定水力压裂钻孔的布置方案，依据压裂范围，布置观测孔，确定压裂位置，进行压裂钻孔布置方案的确定，采用分段水力压裂技术，对上覆关键层进行充分压裂破坏，有效切断关键层与巷道两侧煤层顶板的应力传递路径达到卸压增透目的。

摘要： 本发明公开了一种地下煤层水力压裂钻孔卸压增透效果检测系统，包括以钻孔开孔位置为中心布设在开孔侧巷道煤壁上的第一组微振传感器和布设在未开孔侧巷道煤壁的第二组微振传感器，以及井下数据采集仪和地面监测主机，第一组微振传感器和第二组微振传感器均包括呈矩形布置的四个微振传感器，微振传感器的输出端均通过信号线与井下数据采集仪连接，井下数据采集仪通过井下光缆与地面监测主机连接，地面监测主机中设置有目标区域空间的网格划分计算模型；本发明还公开了一种地下煤层水力压裂钻孔卸压增透效果检测方法。本发明的设计新颖合理，实现方便，数据的准确性高，能够为水力压裂钻孔工艺的优化提供支撑，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

摘要： 本发明公开了一种煤矿井下超声激励辅助水力压裂卸压增透方法，发挥超声激励和水力压裂增透技术优势，在超声激励作用基础上实施水力压裂，利用超声激励装置产生的超声冲击波改变煤储层的孔裂隙结构，超前产生新的大量的均布裂隙，为水力压裂过程中高压水劈裂煤体延展压裂提供导向裂隙通道，辅助实现水力压裂的相对均匀压裂，提高了水力压裂有效影响范围的可控性，极大的增加了煤层的透气性及瓦斯抽采量。

摘要： 本实用新型公开了一种地下煤层水力压裂钻孔卸压增透效果检测用数据采集系统，包括设置在煤矿井下巷道内的数据采集仪，以及以矩形拓扑结构布设在煤矿井下巷道内水力压裂钻孔开孔侧煤壁上的第一传感器网络和以矩形拓扑结构布设在煤矿井下巷道内水力压裂钻孔未开孔侧煤壁上的第二传感器网络，第一传感器网络包括以水力压裂钻孔开孔位置为中心分别布设在矩形四个顶点上的四个微小振动传感器，第二传感器网络包括以钻孔开孔位置对应的点为中心分别布设在矩形四个顶点上的四个微小振动传感器，微小振动传感器与数据采集仪输入端连接。本实用新型结构简单，安装方便，操作难度小，工程量小，数据的准确性高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。