低透气煤层超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术 论文

为了解决矿井瓦斯预抽中存在的问题，提高矿井瓦斯抽采利用效率，杜绝瓦斯灾害事故发生，本研究以新集二矿瓦斯预抽工艺为背景，针对矿井采掘接替紧张、煤层透气性差、瓦斯抽采率低等技术难题，提出了超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术。基于岩石力学与流体力学理论，分析了超高压水力割缝与水力压裂联合增透机理。

通过采用数字模拟方法，研究确定了沿槽缝延伸方向，缝槽至煤体深部依次形成破碎区、塑性区、弹性区及原岩应力区。被冲割煤体在高压水射流的剪、割应力作用下，原岩应力区向煤体深部转移，煤体渗透率显著增大。进一步分析得出，将水力压裂钻孔布置在超高压水力割缝形成的塑性区范围内，能够达到更好的增透效果。

为了验证这一技术的实用性，我们在新集二矿2201采区220108底板巷2号上钻场进行了实际应用。结果显示，超高压水力割缝与水力压裂协同增透技术显著改善了煤层的透气性，瓦斯抽采30天后，协同超高压水力割缝钻孔的平均瓦斯抽采纯量达到了理想效果。这种技术在低透气性煤层的瓦斯抽采中显示出强大的应用潜力，具体案例可以参见水力压裂技术在低透气性煤层瓦斯抽采中的应用和低透气性煤层水力割缝优化方案。

研究设计的超高压水力割缝与水力压裂一体化联合增透技术工艺，其具体参数为：割缝水压为95～100 MPa，旋转水尾转速为40 r/min，割缝间距为1.0～1.2 m，单刀冲割时间为12分钟；水力压裂钻孔直径为95 mm，并采用100 mm的钻孔洗扩装置进行冲、扩钻孔。关于更多的应用实例和技术细节，可以访问低透气性煤层水力压裂技术应用和松软低透气性煤层水力压裂技术研究。

Q1：超高压水力割缝与水力压裂联合增透技术的经济成本与效益如何评估？

Q2：在低透气性煤层的其他矿区中，是否有类似的技术应用？效果如何？

Q3：水力割缝与传统瓦斯抽采技术相比，有哪些显著的优势？

Q4：能否进一步优化水力压裂钻孔的布置，以提升增透效果？

Q5：未来可能有哪些技术创新，能进一步提高矿井瓦斯抽采率？